针状焦的生产及发展前景分析

李双娟

（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞041606）

      ［摘  要］ 2017年以来，受电弧炉产能增长和炭素企业环保限产等因素的共同作用，针状焦市场需求急剧增长，而山西焦化集团有限公司300 kt/a煤焦油加工配套建设的150 kt/a改质沥青生产装置，可为生产煤系针状焦提供原料，具备建设针状焦项目的良好条件。在充分分析针状焦国内外市场情况、工艺技术方案、生产中的瓶颈问题、污染物的治理及国家产业政策等的基础上，提出山西焦化投建50 kt/a针状焦项目的建议，并对投建50 kt/a针状焦项目进行简要的经济性分析。

［关键词］  针状焦；性质与用途；市场情况；工艺技术；污染物治理；50 kt/a针状焦项目；建议；经济性分析

［中图分类号］  TQ522.65［文献标志码］  B［文章编号］  1004-9932（2019）03-0001-06

0  引  言

随着电弧炉产能的增长，加之2017年以来炭素企业环保限产等因素的共同作用，从2017年开始，针状焦市场需求急剧增长，2017年度中国针状焦价格一度达到40 000元/t的历史最高位，掀起了一股兴建针状焦装置的热潮。

山西焦化集团有限公司（简称山西焦化）拥有雄厚的煤化工产业基础，是一家集煤炭洗选、炼焦生产、煤焦油及粗苯加工、甲醇生产等为一体的煤炭综合利用企业，现有JN60型焦炉6座，设计产能3 000 kt/a，配套有300 kt/a煤焦油加工、350 kt/a甲醇、100 kt/a苯精制、80 kt/a炭黑等生产装置，主要生产装置38台（套），产品包括焦炭、硫酸铵、工业萘、沥青、蒽油、洗油、酚类物、炭黑、甲醇、苯类物等45种。其中，山西焦化300 kt/a煤焦油加工配套建设的150 kt/a改质沥青生产装置，可为生产煤系针状焦提供原料，为建设针状焦项目奠定了坚实的基础，且项目适应市场发展趋势，符合国家资源节约、综合利用政策和产业政策，属企业产业升级的好项目。以下就国内外针状焦的生产及发展前景进行分析，并对山西焦化投建50 kt/a针状焦项目进行简要的经济性分析。

1  针状焦的性质及用途

1.1  针状焦的性质

针状焦，固体，外观为银灰色、有金属光泽、孔大而少、略呈椭圆形，具有低热膨胀系数、低孔隙率、低硫、低灰分、低金属含量、高导电率、易石墨化等一系列优点，用针状焦制成的石墨电极具有机械强度高、电阻率较低、线膨胀系数小、抗热震性能好、耐热冲击性能强、氧化性能好等优点。

针状焦按生产原料的不同分为油系和煤系2种：以石油重油为原料生产的针状焦为油系针状焦；以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。2种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。油系针状焦与煤系针状焦相比，其体积密度、机械强度高一些，对粘结剂的吸附性较好，石墨化工序控制较容易些。

国内外针状焦产品质量差异较大：国内针状焦产品热膨胀系数一般在1.2～1.3，国外针状焦产品热膨胀系数一般在1.0；国内针状焦产品总硫＋总氮一般在1.2%（质量分数，下同），国外针状焦产品总硫＋总氮一般在0.9%。

1.2  产品用途

针状焦主要用于生产电炉炼钢用超高功率和高功率石墨电极以及特种炭素制品，是生产碳纤维及其复合材料等高端碳素制品的原料，也是电刷、电池和炼钢增碳剂以及高温优质耐火炉料制作的新型材料。针状焦作为制造超高功率电极的骨料，应用于超高功率电炉炼钢生产中，要求原料沥青中喹啉不溶物（QI）含量小于6%、甲苯不溶物（TI）含量在24%～26%。与普通电极相比，超高功率和高功率石墨电极用于电炉炼钢，可使原料消耗量减少，缩短冶炼时间20%～30%，吨钢电耗节省10%～20%，降低生产成本10%以上，且可使产能增加1.3倍。

国内电炉炼钢吨钢高功率石墨电极消耗一般在3.08～4.08 kg。国外电炉炼钢生产吨碳素钢和高合金钢超高功率石墨电极消耗情况为：俄罗斯为3.7 kg，日本为5.2 kg，瑞典为6.7～7.2 kg。而生产吨石墨电极一般需消耗针状焦1.05 t。

2  国内外针状焦市场情况

针状焦近几年发展迅猛，市场规模不断扩大，特别是2017年以来，复产、扩产、拟在建项目大面积开工，目前全球在产产能已达1 800 kt/a，但受限于原料、技术、市场等方面的原因，产能利用率并不高，优质针状焦资源仍十分有限。

2.1  国外市场情况

1950年，美国大湖炭素公司开发出了油系针状焦生产技术，1968年以后，在炭质中间相理论迅速发展的同时，该技术的应用研究得到进一步发展，实现了工业化生产；但之后随着油系针状焦原料的减少，加之20世纪70年代出现了2次石油危机，大多数企业和研发机构均感到原料供应不稳定，由此以日本为代表的各国开始致力于煤系针状焦生产技术的开发，1979年煤系针状焦实现工业化生产。

国外针状焦生产企业集中在美国、英国、日本等几个国家，主要生产企业有7家，日本的水岛制油所和兴亚株式会社（KOA）、美国的碳/石墨集团海波针状焦公司（CGG）和Conoco INC（美国休斯敦工厂）、英国的Conoco INC（英国HUMBER工厂）均生产油系针状焦；煤系针状焦生产技术主要掌握在日本三菱和新日铁化学株式会社手中，技术高度保密。2013年日本新日铁公司与国内方大炭素新材料公司联合，在江苏邳州市经济开发区成立方大喜科墨（江苏）针状焦科技有限公司，建设60 kt/a针状焦项目，核心技术仍由日本掌握。国外针状焦主要生产企业简况见表1。

更多内容详见《中氮肥》2019年第3期