煤系针状焦行业现状前景生产工艺及质量影响因素分析陶瓷

摘要：针状焦作为炭素材料中大力发展的一个重要工业原料，目前需求量快速增长，但因为针状焦原材料供应紧张，使得产量受限、成本居高不下。对煤系针状焦的行业现状、价格走势及未来发展前景等问题展开了探讨。

针状焦具有结晶度高、热膨胀系数小、取向性好、导电导热性能好等优点，广泛应用于传统电炉炼钢行业的超高功率石墨电极、特种炭素制品等领域。近年随着锂电池行业的快速发展，中国锂电池负极材料需求量明显增长，采用针状焦制备负极材料，因其成本低、克容量较高、综合性能稳定等优势，用量大幅攀升。

1、煤系针状焦行业现状

针状焦生产根据原料的不同，分为油系针状焦与煤系针状焦。根据原料的预处理方法不同，分成不同的生产工艺。原料预处理主要方法有蒸馏法、离心法、溶剂法、改质法。目前应用较多且顺行的是溶剂法。日本是最早研发且投产煤系针状焦的国家，1979年建立了工业化装置，我国20世纪80年代开发了此项技术，但发展速度较快。根据初步统计，目前国内煤系针状焦设计总产能超过50万t/a，国外3家企业总产能26万t/a。

国产煤系针状焦存在的问题是产能过剩，但产量不足，进口占比仍较大。根据鑫椤咨询统计，2015年中国针状焦市场总供给量为12万t，国产针状焦5.3万t，进口6.7万t，其中煤系5.55万t，油系6.48万t。2016年中国针状焦市场总供给量为14.5万t，国产针状焦8万t，进口针状焦6.5万t，其中煤系5.2万t，油系9.3万t。

从以上分析可以看出，中国针状焦市场销量涨幅明显，国产针状焦贡献较大，国产油系针状焦因其原料成本优势，市场出货量明显好于煤系针状焦，针状焦市场销售总量的增加主要得益于锂电池负极材料领域对针状焦需求量的增长。煤系针状焦产量与国家环保政策联系紧密。

近几年，雾霾事件频现导致国家出台了多项环保政策，加强了大气污染治理，国内许多煤焦油加工企业减产或停产整顿，使煤沥青产量严重缩水，煤沥青价格大幅上涨，针状焦产量受到了一定程度的限制，也促进了价格的上涨。另外，2017年钢铁企业逐渐摆脱低迷状态，带动了石墨电极市场回暖，超高功率石墨电极价格攀升，针状焦需求量增加，出现与锂电池负极市场竞争的局面，推动了针状焦价格上涨。

2、国内煤系针状焦生产工艺简介

目前我国煤系针状焦在产且稳定运行的企业只有上海宝钢化工和鞍山开炭热能新材料有限公司，开炭热能公司前身系中钢集团鞍山热能研究院有限公司子公司，对煤系针状焦的研究始于1986年，研发历史悠久，采用自主研发技术实现产业化生产。开炭热能公司一期4万t/a煤系针状焦生产工艺包括原料预处理、延迟焦化、煅烧3个主要工序，工艺流程简图见图1。其中原料预处理工序采用自主研发的溶剂萃取-连续沉降工艺，原料为鞍钢集团化工事业部供应的煤沥青。

2.1原料预处理工序

装置设计初期采用的是溶剂法-静置沉降工艺，由于该工艺设备投资高、占地面积大、重相处理困难、操作灵活度不高等弊病，所以在经过大量中试试验后，在装置建设期成功转成溶剂法-连续沉降工艺，该工艺已经申请3项专利。经过多年不断摸索、改进，积累生产经验，现在精制沥青收率比设计值提高6%～7%，可长周期运行。

2.2延迟焦化工序

采用行业通用的延迟焦化工艺，结合自身装置的特点及原料特性编制了《变温变压操作制度》，针对不同厂家的原料热反应性的差异，采用不同的延迟焦化操作方案，并申请了2项专利。随着对焦化反应机理及影响因素的不断深入研究，焦化操作参数不断修订完善，产品质量越来越稳定，尤其是CTE指标呈逐年下降的趋势，焦炭收率比设计值提高8%～10%。

2.3煅烧工序

采用国内比较先进的回转窑煅烧技术，窑体总长60m。在装置试运转期间，为了提升产品质量、改善焦炭粒度、降低烧损，将配风方式、针状焦初级破碎方法、烧嘴等进行了改进，取得了非常好的效果，共申请了3项专利。

2.4产品质量对比

开炭热能公司煤系针状焦产品主要销往国内各大炭素公司制造超高功率电极以及国内锂电池负极材料厂。因为煤系针状焦用途不同，对质量的要求也存在差异，因此需要针对性的定制生产，经过用户的反馈，产品质量受到客户认可，现将开炭热能公司近2年产品质量与国内外同类产品质量指标对比，见表1。

从表1数据对比来看，开炭热能公司的针状焦质量与国外同类产品相比水平相当，但国产针状焦整体水平还有进步空间。

3影响煤系针状焦质量的原因分析

3.1原料的选取

选取原则：满足指标要求；供应量充足；质量稳定。煤焦油沥青是焦油蒸馏提取馏分后的残留物，与炼焦煤的性质、炼焦工艺、焦油蒸馏条件及沥青的生产工艺有关，因此选取合适的原料是生产优质针状焦的重要前提。技术人员在制定工艺方案前，首先要对所用的原料来源及特性有充分的了解，要对质量指标、族组成、分子量分布、热反应性等项目进行分析，还要及时跟踪原料的细微变化。

3.2原料预处理的调制

喹啉不溶物的存在，由于晶核的作用，使焦化体系过早、过多地生成小球体，但又阻碍中间相小球体长大、融并，最终生成的针状焦多为镶嵌结构。在原料预处理阶段一定要将喹啉不溶物去除干净，喹啉不溶物合格的标准要提升到0.01%（质量分数）。

3.3延迟焦化工艺方案的制定

焦化生产方案中确定单塔生产周期及进料量之后，最重要的是制定温度、压力、循环比等参数条件，针对所用的原料特性匹配这3个条件就是焦化工艺的关键，但需要大量的数据积累和分析总结。

3.4煅烧带的控制

通常煅烧带的长度受窑体长度及窑内负压的影响。正常情况下约占窑体长度1/3。窑内温度控制与窑体上测温点的安装个数、位置、插入深度都有一定关系，需要在实践中不断摸索，窑转速和风量的配比也是非常重要的条件。

3.5DCS操作管理

DCS操作人员是生产方案的执行者，对工艺的理解和操作习惯存在差异，要定期培训、加强管理，确保操作手法统一。影响针状焦质量的因素还有很多，每个工艺的特点也不尽相同，设备、生产环境等因素也会对产品质量造成影响。

4煤系针状焦发展前景

煤系针状焦未来几年的应用市场主要在超高功率石墨电极及锂电池负极材料，虽然钢铁企业通过去产能出现了止跌回升，但是发展前景仍不乐观。而锂电池行业已进入快速发展时期，从图2可以看出，2016年中国锂电池占据全球锂电池份额52%，成为全球最大的锂离子电池生产基地。2016年动力电池应用量大约21.7GWh，占锂电池应用总量超过40%，储能电池应用量大约3.8GWh，增速约为30%。随着锂电池行业的快速发展，使用针状焦来生产锂电池负极材料已被业界普遍认可并逐渐发展成为主流，从而促进了针状焦行业的发展。

煤系针状焦市场销量稳中有升，国产煤系针状焦企业正在发展壮大，但形势仍不容乐观，因为焦油加工市场回暖，煤沥青价格随之大幅上涨，产品成本剧增，而原油价格低迷，油系针状焦的价格走低，煤系针状焦产品的售价涨幅并不能被客户所认可。因此，如何降低生产成本是煤系针状焦企业生存和发展的核心工作。

5结语

1）煤系针状焦行业面临着前所未有的机遇和挑战，在锂电池负极材料产业的带动下，针状焦市场前景相当可观，生产企业要迎难而上，抓住机遇，结合国家产业政策，对锂电池及煤化工产业升级起到推动作用。

2）煤系针状焦生产企业要加快科技创新步伐，结合自己的特点大胆技改，不断前进，降低生产成本，应对原料及产品市场价格波动。

3）为了平衡产业链发展，我们呼吁下游产业要与煤系针状焦生产企业共渡难关。

作者：蔡闯陈莹王伏贾洪铮李毅

第一作者单位：鞍山开炭热能新材料有限公司

天麻王浆报价

怀谷营销策划价格

童装韩版

网络电话免费

提升动力报价

白城市北方肥牛城

卫生巾婴儿尿裤

100D低弹报价

沈阳市铁西区鑫春天地板经销处

针式打印机二手报价