一、產(chǎn)品圖片
二、產(chǎn)品介紹
針狀焦是炭素材料中大力發(fā)展的一個優(yōu)質(zhì)品種，其外觀為銀灰色、有金屬光澤的多孔固體，其結(jié)構(gòu)具有明顯流動紋理，孔大而少且略呈橢圓形，顆粒有較大的長寬比，有如纖維狀或針狀的紋理走向，摸之有潤滑感，是生產(chǎn)超高功率電極、特種炭素材料、炭纖維及其復(fù)合材料等高端炭素制品的原料。根據(jù)生產(chǎn)原料的不同，針狀焦可分為油系針狀焦和煤系針狀焦兩種。以石油渣油為原料生產(chǎn)的針狀焦為油系針狀焦;以煤焦油瀝青及其餾分為原料生產(chǎn)的針狀焦為煤系針狀焦。
上游行業(yè)主要是焦油瀝青或石油渣油等原料。由于上游原材料價格持續(xù)波動，直接導致針狀焦價格的變動。上游原材料價格和供應(yīng)問題將成為影響針狀焦企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營的重要因素。因此，針狀焦行業(yè)與上游行業(yè)存在較高的關(guān)聯(lián)度。下游行業(yè)比較廣泛，主要是電爐煉鋼用石墨電極、鋰電池、核電、航天等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外環(huán)保、安全法規(guī)的建立健全和各應(yīng)用行業(yè)針狀焦標準的提高，針狀焦的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大，使用量不斷提高。但經(jīng)濟周期對針狀焦的下游應(yīng)用行業(yè)的影響也會產(chǎn)生一定的反向傳導效應(yīng)。因此，針狀焦行業(yè)與下游行業(yè)存在較高的關(guān)聯(lián)度。
煤焦油瀝青生產(chǎn)針狀焦
針電爐使用由針狀焦制造的超高功率電極和使用普通電極相比，前者可縮短冶煉時間30%，噸鋼耗電可節(jié)省50%，生產(chǎn)能力可增加1.3倍，同時耗電極少。國外電爐煉鋼直徑500～508mm超高功率電極消耗情況：俄羅斯生產(chǎn)碳素鋼和高合金鋼企業(yè)石墨電極單耗3.7kg/t鋼,日本為5.2kg/t鋼,瑞典為6.7～7.2kg/t鋼。全球石墨電極產(chǎn)量的2/3消耗于電爐煉鋼中。
1．針狀焦特性
針狀焦具有電阻率小、熱膨脹系數(shù)小、耐沖擊性能強、機械強度高、抗氧化性能好、消耗低等優(yōu)點。
瀝青針狀焦從外觀上和普通瀝青焦不同。普通瀝青焦具有一般焦炭的形狀，氣孔粗大，氣孔率可達50%。瀝青針狀焦為針狀結(jié)晶，纖維流線狀結(jié)構(gòu)，其特點是膨脹系數(shù)小，比電阻小，表觀密度大（氣孔率?。?，反應(yīng)性小，容易石墨化。
2．制取針狀焦
煤焦油瀝青在焦化初期，通過管式爐加熱至400℃時，用顯微鏡觀察，可看到其熔融區(qū)域有稱之為“中間相”的各向異性的“小球體”即球晶，進一步加熱時，小球體會循環(huán)合并，互相融合，形成石墨化晶格，最終形成流態(tài)化狀纖維結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)針狀焦的初始原料煤焦油及軟瀝青（或改質(zhì)瀝青）中的雜質(zhì)會影響中間相的各向異性的“小球體”生成和融合。因此，對初始原料煤焦油、中溫瀝青及改質(zhì)瀝青中的甲苯不容物(TI)、喹啉不溶物(QI)都有標準規(guī)定。
生產(chǎn)針狀焦必須對瀝青進行預(yù)處理獲得精制瀝青，才可用于生產(chǎn)針狀焦。精制瀝青的規(guī)格如下：
密度＞1.02g/cm3，釩≤50mg/kg，灰分≤0.05%，鎳≤50mg/kg,硫分≤0.5%,BMCI≥120,QI1＜1%。
BMCI值為美國礦務(wù)局提出的指標（BureauofMinesCorrelationIndex），BMCI代表原料的芳香化度，值越大，原料芳香化度越高。
為獲得精制瀝青，對瀝青必須進行預(yù)處理，其目的是去除一次喹啉不溶物（QI1）等有害雜質(zhì)和調(diào)制相對分子質(zhì)量的分布。預(yù)處理的方法有加氫法，熱聚合法和熔劑法。
針狀焦的生產(chǎn)是把中溫瀝青或改質(zhì)瀝青通過管式爐加熱至500℃，再進入延遲焦化塔，把生成的副產(chǎn)油分離出去。其重餾分和瀝青在延遲焦化塔反復(fù)被加熱而焦化，再進入回轉(zhuǎn)煅燒爐中用1300～1400℃的高溫進行煅燒。經(jīng)過煅燒過的焦炭改善了焦炭結(jié)構(gòu)，提高了焦炭真密度和降低了灰分。經(jīng)降溫、熄焦裝置處理而獲得針狀焦。針狀焦的質(zhì)量指標為：揮發(fā)分0.19%，灰分0.07%，S：0.27%，C：98.63%，H：0.07%，N：0.33%，真密度2.1368g/cm3，線膨脹系數(shù)1.10×10-6℃-1。
3．針狀焦的生產(chǎn)過程
針狀焦的生產(chǎn)過程包括原料預(yù)處理、延遲焦化過程和煅燒三個工序。
1）原料預(yù)處理
主要除去一次喹啉不溶物（QI1）的雜質(zhì)，以保證精制瀝青中QI1質(zhì)量分數(shù)小于1.0%。如采用真空閃蒸—加壓縮聚法生產(chǎn)工藝，可以獲得幾乎不含QI1的精制瀝青。其參數(shù)主要控制好真空閃蒸溫度和壓力，加壓縮聚溫度和壓力及縮聚時間。真空閃蒸過程可得到適宜密度和適宜芳香化度。加壓縮聚過程可得到含量高的中間相先驅(qū)體（β組分）的縮聚瀝青，同時可降低QI2的含量。
2）延遲焦化過程
延遲焦化過程主要利用中間相物質(zhì)的塑性流動和分子排列的有序性及氣相產(chǎn)物產(chǎn)生的剪切力，稱之為所謂“氣流拉焦絲”，最終形成流線狀纖維結(jié)構(gòu)的針狀焦。在焦化過程中易出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為防止結(jié)焦，向爐管內(nèi)注入2940KPa高壓水蒸汽，使瀝青油以高速湍流狀態(tài)，通過臨界分解區(qū)域。
3）煅燒過程
將流線狀纖維結(jié)構(gòu)的針狀焦通過回轉(zhuǎn)窯加熱到1300～1450℃煅燒，以提高焦炭真密度和降低揮發(fā)分，提高含碳量及強度和導電性，改善焦炭結(jié)構(gòu)，從而獲得高質(zhì)量的瀝青針狀焦。
煤焦油——改質(zhì)瀝青——針狀焦應(yīng)用
煤焦油深加工的產(chǎn)品，45%為化學產(chǎn)品，55%為瀝青產(chǎn)品?；瘜W產(chǎn)品是高附加值產(chǎn)品，煤焦油瀝青主要用于電解鋁工業(yè)及炭素行業(yè)和電爐煉鋼的超高功率電極。
目前，我國煤焦油產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的2/3，是全球煤焦油瀝青及煤制化學品的最大的供應(yīng)商。但我國目前煤焦油實際加工量只有500余萬t，加工裝置單套能力小且而分散。國內(nèi)改質(zhì)瀝青缺口很大，而國外一些煤焦油加工企業(yè)因原料的短缺而停工轉(zhuǎn)產(chǎn)，瀝青及改質(zhì)瀝青就全球需求而言缺口極大。我國煤焦油集中加工及裝置單套能力大型化，煤焦油蒸餾下游精制產(chǎn)品集中化開發(fā)，超高功率電極所需針狀焦技術(shù)開發(fā)及瀝青焦、碳纖維技術(shù)的研究是發(fā)展方向。
碳纖維具有“比鐵硬比鋁輕”的特點，其剛度超過玻璃纖維三倍，密度為高強度鋼的五分之一。具有高剛度，耐熱，耐蝕，耐磨，線膨脹系數(shù)小及尺寸穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點?？勺鳛橐环N復(fù)合材料，應(yīng)用于航空、火箭、導彈、機械化工、原子能工業(yè)及民用工程材料等領(lǐng)域。使用碳纖維復(fù)合材料，可以大大減輕宇宙飛船、導彈、飛機的重量，提高有效載荷，大大節(jié)省燃料費用。例如，日本把碳纖維滲入混凝土內(nèi)，制成碳纖維增強混凝土，這種混凝土比普通混凝土堅韌30倍，且重量輕、強度高，耐久性好，尺寸穩(wěn)定性好。美國已試制成功汽車全部使用碳纖維強化塑料。
1．煤焦油瀝青用于電解鋁行業(yè)
我國2012年電解鋁產(chǎn)量達到近2000萬t，如煉鋁企業(yè)電解鋁使用兩種陽極是利用中溫瀝青(SoftPitch，簡稱SP)軟化點(SofteningPoint)為85～90℃和高質(zhì)量瀝青（HQP）軟化點110～120℃作黏合劑。兩種陽極：一種在是電解過程中焙燒的陽極糊，一種是預(yù)焙燒陽極。這兩種陽極耗瀝青黏合劑的量是不同的，陽極糊含瀝青50%，預(yù)焙燒陽極含瀝青16%。每電解一噸鋁陽極糊耗瀝青量500kg，而預(yù)焙燒陽極耗瀝青量150kg，使用HQP消耗更低。我國電解鋁現(xiàn)在都將使用HQP予焙燒陽極，陽極糊已被淘汰，使用HQP預(yù)焙燒陽極，還可改善電解槽的操作條件。目前我國改質(zhì)瀝青產(chǎn)量與需求相差甚遠缺口很大。
2．制造超高功率電極原料——針狀焦
因國際石油加工方向的轉(zhuǎn)變,美國針狀焦制造商UNOCAC公司芝加哥工廠停產(chǎn)，造成全球及國內(nèi)針狀焦需求十分短缺的局面。目前我國針狀焦缺口很大，針狀焦價格上漲將不可避免。
據(jù)了解，針狀焦在國內(nèi)外都屬于稀缺產(chǎn)品。國際市場上，針狀焦的價格一直在攀高，國內(nèi)由于生產(chǎn)企業(yè)少，產(chǎn)品供不應(yīng)求，我國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)所需的針狀焦90%依賴進口。近年來，進口針狀焦一直呈漲勢。
電弧爐發(fā)展推動針狀焦需求增加
我國電爐煉鋼產(chǎn)量年均以9%左右速度增長,年消耗電極超過50萬t；全球石墨電極產(chǎn)量的2/3消耗于電爐煉鋼中。
全球電弧爐煉鋼產(chǎn)能在不斷的提高，所需超高功率石墨電極及高功率石墨電極需求增長速度加快。
2012年我國，炭素行業(yè)的主導產(chǎn)品煉鋼用石墨電極產(chǎn)量為648255噸，同比減少4.47%。其中，超高功率石墨電極產(chǎn)量為214327噸，同比減少5.28%，?？梢?超高功率電極產(chǎn)量比普通石墨電極增長率高出18%。這說明超高功率電極需求增加,這也是因為電爐煉鋼大型化需求及全球電爐煉鋼增長速度加快需求結(jié)果。
制造超高功率電極（UHP）原料為針狀焦，針狀焦的生產(chǎn)原料是瀝青。煤焦油針狀焦的生產(chǎn)商目前主要有日本三菱。我國生產(chǎn)針狀焦是一個新的開發(fā)項目。
針狀焦產(chǎn)量決定著一個國家超高功率電極的產(chǎn)量及制約電弧爐煉鋼的發(fā)展。國際及國內(nèi)針狀焦十分緊張短缺，我國每年要進口針狀焦，且價格貴。中國炭素行業(yè)協(xié)會表示，我國部分大型炭素企業(yè)正在與國內(nèi)有關(guān)企業(yè)密切配合合作擴大針狀焦生產(chǎn)。
我國及全球電爐煉鋼大型化及全球電爐煉鋼產(chǎn)量增長速度加快，導致對UHP需求快速增長，隨之UHP的生產(chǎn)原料針狀焦供應(yīng)缺口加大，價格上漲。
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