煤系針狀焦生產工藝的研究

徐東亞，李 峰，顏 麗（山東能源集團棗莊礦業集團煤化工研究院，山東 棗莊 277000）

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煤系針狀焦生產工藝的研究

徐東亞，李 峰，顏 麗
（山東能源集團棗莊礦業集團煤化工研究院，山東 棗莊 277000）

摘 要：本文主要對我國煤炭領域中針狀焦生產技藝的內容進行全面的分析和研究。在原材料預處理以及煅燒制度等方面進行重點講解，使得這些內容更加通俗易懂，讓更多的人了解煤炭的生產工藝，從而提高生產質量，促進它的長遠發展。

關鍵詞：針狀焦；生產工藝；煤系

0　引言

我國對煤炭的使用量驚人，但是有限的資源經不起人們長期的使用。況且現在許多以煤為主要生產資源的企業并沒有意識到當前的嚴峻情況，還在沒有節制地進行浪費。在所有的煤系生產工藝中，針狀焦是比較稀缺的一種生產工藝，它能夠用來制造超高功率的電極。在煉鋼的時候，可以利用它的高功率作用來完成目標，這樣做能夠大大地縮短煉鋼時間，而且可以節省許多電量，產生的經濟效益也足夠大。將針狀焦生產工藝進行細化分類，還可以分成油系和煤系。這兩種的生產原料、發展歷程大大不同，現階段，煤系針狀焦生產技術更容易被推廣。

1　對生產工藝的整個流程進行分析

1.1原材料的預處理過程

由整塊的固體煤轉化成煤瀝青一定要經過加熱，將其中的成分通過化學反應來變成其他物質，如：呈平面正方形形狀的縮聚物。這要用物理學當中的一些理論來解釋這個過程的意義。想要分子間的作用力更強，就需要它們之間的分子量變大，直至許多平面大分子聚集在一起，形成一個個大核。由于小球體之間是異性的，容易產生斥力，而瀝青母體之間又是以同性相吸的形式存在，導致小球體形成的張力大于母體。只有在偏光顯微鏡下才能看到面積非常小的球體。為了讓小球體與母體達到一種穩定的熱力學狀態，要控制好溫度，使得大小分子相融，保持在最低自由能的狀態。經過這樣反復的過程，小球才會不斷融合，慢慢變大。直到小球之間的張力足夠大，導致球狀開始變形，很容易發生解體的現象。此時，小球內部的流動態組織將會流出，這個過程被稱為相變。而其中流出的動態組織就是中間相，它是針狀焦生產工藝中原材料所需的基本物質。可是，煤瀝青中存在著一種物質，它的體積非常小，數量多，阻礙小球體的成長。隨著溫度的升高，它容易被焦化，不能形成結構完整的針狀焦組織。所以，在對原材料進行預處理時，最關鍵的就是除去這個雜質。先加熱將其與主要物質分離開來，將對它進行加工。這是完成預處理的目的，也是煤瀝青生產針狀焦的關鍵點所在。

1.2目前原料預處理的主要方式

對原料進行加熱處理的時候，要滿足不添加溶劑的條件，利用改質法技術將針狀焦提煉出來。它的主要提煉原理是先加熱，再將它進行閃蒸，目的是為了將原料中的雜質除去，然后用純凈的原料油進行最后一步的加工處理，從而得出一個個煤系產品。可是，在現實生活中，要想滿足這些生產條件是非常不容易的。首先，熱處理過程所要求的環境條件要十分嚴格，不能有太多的差異存在，如：保證其中的組分含量在一定指標，生產要連續、按照順序進行等。其次，由于熱處理過程中的可控性比較差，然而為了使煤瀝青的芳香度達到既定的目標，外部環境的溫度控制要到位。如果溫度過高，反應速度太快，會使得熱處理的環境變差，不能得到預期效果；如果溫度過低，達不到反應條件。

1.3延遲焦化所需要達到的要求

延遲焦化其實是一種高效的熱裂化工藝，它體現了將殘油變成輕質油的過程，實現對碳的重新利用。一般利用管式爐來完成這個過程，管式爐出口的溫度控制很關鍵，通常要在505℃左右，最大不能超過510℃。而塔內的溫度條件必須要大于460℃，并且時間要達到6個小時以上。如果現在是運用瀝青焦成焦機理的話，對溫度的控制要求可以不需要那么嚴格，但是針狀焦生產工藝與之不同，正確的參數抉擇以及溫度的控制是所有過程中最主要的考慮因素。

1.4對煅燒熱工階段的探索

在煅燒熱工這個階段，分子結構的變化是主要研究對象。煤炭在進行煅燒的時候，只有當它的分子結構真正發生改變，才能使導電性增強，從而使密度提高。在整個煅燒過程中，會發生許多化學反應，不斷地分解、結合，導致不同分子之間的結構被打亂，重排，從而減小它們的體積。對于相同質量的生焦來說，達到的溫度越高，揮發性越弱，造成密度變高，最終的產成品質量也更好。可是在煅燒爐的制作材料中有一些耐火材料會限制溫度的提升，導致不能將溫度達到最大化。因此，在這個過程中對煅燒設備的要求也要盡量符合煅燒條件，只有這樣才能使生產出來的針狀焦質量達到理想化狀態。

2　我國煤系針狀焦未來的市場發展趨勢

煤產品在我國并不陌生，人們經常利用這個資源來完成生活中很多工作。但是針狀焦無論是對發達國家還是發展中國家來說，都是一種非常稀缺的產品。近年來，它的價格一直在飆升，從最初的每噸500美元到現在的每噸1500美元以上。這僅僅是國際上的價格定位，更不用說在我國的需求情形。國內對針狀焦的生產很是缺乏，幾乎是處在供不應求的狀態，即使是出高價也很難買到這種產品。它之所以這么受歡迎是因為它的用處非常廣。不僅在鋼鐵生產方面有著廣泛的應用，而且在鋰離子電池、核石墨等方面也有很好的發展。作為一種先進的碳素材料被各大領域所接受、認可，可想而知，在未來市場上，它的發展潛能是多么無限的。目前各大領域對它的使用還只是處在初級階段，還需要進一步地研究才能更好地了解和運用它。

3　結束語

綜上所述，我國的針狀焦生產技術與先前相比，有很大的進步，但是目前仍然還存在著一些未解決的問題。因此，為了實現對它更好地發展，生產企業必須要加大對它的開發，對它的工藝流程有更深刻的了解，才能拓寬它的市場，促進各個領域的發展。

參考文獻：

［1］高秋菊.針狀焦制備工藝及分析［J］.炭素技術，2013（03）.

［2］彭友林.我國煤系針狀焦原料預處理技術工業化研究進展［J］.廣東化工，2014（15）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.026