1、預焙陽極用石油焦原料技術要求編制說明中國石化煉油銷售有限公司二零一二年二月預焙陽極用石油焦原料技術要求編制說明1. 任務來源2010 年，全國有色金屬標準委員會在廣泛征求意見的基礎上，下達了本標準的起草任務，由中國石化煉油銷售有限公司（以下簡稱煉油銷售公司）負責起草。2011 年，以工信廳科2011134 號文正式下達標準預焙陽極用石油焦原料技術要求制修訂計劃，計劃號2011-0938T -YS,計劃起始年為2011年，完成年限為2012年。隨著我國電解鋁工業的快速發展，鋁用預焙陽極產業也成為新的投資點，預焙陽極產量大幅度上漲。2005年預焙陽極消耗石油焦約500萬噸，占石油焦消費總量的60%

2、。進入2010 年，全國預焙陽極用石油焦超過930 萬噸。隨著石油焦產量逐年增大，應用領域的拓展，現有的指標分析不能定點定質定量以保證配料科學，需要我們有針對性的制定行業標準，規范質量指標，鼓勵技術開發，提供高品質石油焦產品供顧客使用。2. 標準制定過程煉油銷售公司接受起草任務后，認真學習了標準起草的相關資料，根據行業標準的制修訂程序，落實負責起草部門、協助起草部門及責任人，技術生產部承擔起草任務，各駐廠辦協助進行企業數據統計，銷售部門協助進行市場調研、統計市場需求，同時，在有色標委會輕標委秘書處的大力協調和幫助下，聯合國內鋁用炭素行業河南中孚實業股份有限公司、索通發展有限公司炭素公司、山東晨

3、陽炭素股份有限公司、廣西強強炭素股份有限公司、中鋁貴州分公司、中電投寧夏青銅峽能源鋁業集團公司、山東兗礦炭素制品有限公司、鄭州浩宇炭素制品有限公司以及中鋁鄭州研究院等生產企業和研發單位作為標準編制協作單位，從基礎數據采集、樣本采集和分析檢測以及控制指標的確定等方面，都給予了大力支持。確定了預焙陽極用石油焦原料技術要求行業標準起草所遵循的基本原則：1) 查閱相關標準和國內外炭素行業的相關技術要求；2) 確定預焙陽極用石油焦的主要技術指標框架體系及內容；3) 研究確定試驗方法，對實驗方法進行優化選擇；4) 根據行業技術發展水平及樣本測試數據，確定技術指標取值范圍。從 2011 年 1 月開始收集預

4、焙陽極用石油焦原料的技術指標，同時向國內重要的預焙陽極生產廠家發出預焙陽極用石油焦行業標準制定調查表的函，收到回函12 份。根據調研的情況，形成了征求意見稿。在2011 年 4 月徐州會議上對征求意見稿進行了討論，在討論的基礎上形成了預審稿，在2011 年 11 月的杭州會議上進行了預審，根據預審會的意見，形成了送審稿。3. 指標的確定3.1 本標準在制定時主要遵循以下原則：1) 滿足炭素行業要求，對預焙陽極生產和應用提供技術依據，以石油焦質量和品質來保障預焙陽極質量指標先進性；2) 有利于預焙陽極用石油焦的合理選擇和成本控制；3) 代表國際國內行業先進水平；4) 立足現狀，與發展趨勢相銜接。

5、3.2 技術指標的確定根據目前煉油生產企業出廠的石油焦產品性質和預焙陽極用石油焦產品要求，按照硫含量、灰分、揮發分、粉焦量和固定碳等主要指標分 YBYJJ-1 、 YBYJJ-2 兩個牌號。微量元素作為參考指標，水分指標以報告值為準。3.2.1 硫含量石油焦中硫含量的多少主要取決于原油的品質。一般來說，石油焦硫含量范圍比較低時，陽極消耗隨硫含量的增加而減少，因為硫提高了瀝青的結焦率，降低了瀝青結焦的孔隙率，同時硫還與金屬雜質結合，降低了金屬雜質的催化作用，可抑制炭陽極的二氧化碳反應性和空氣反應性。但若硫含量過高時，將增大炭陽極的熱脆性，并且由于電解過程中硫主要以氧化物形態轉為氣相，嚴重影響電解

6、環境，環保壓力很大，另外還可能在陽極棒上生成硫化鐵薄膜，增加電壓降。隨著我國原油進口不斷增多以及加工手段不斷進步，石油焦劣質化趨勢不可避免。據統計，十年前石油焦硫含量一般在1.5%左右，且比較穩定；五年前約2.0%左右，目前已達4.0%左右，有的甚至超過6.0%。為了適應原料變化，預焙陽極生產企業和電解鋁行業進行了大量技術改造和技術攻關，從國內預焙陽極生產企業調研情況看，硫含量3%左右的石油焦一般可直接進行煅燒。國外情況大致相同，美國瑞興艾（RAINCII）公司是世界著名的預焙陽極煨后焦生產企業，僅2011年18月從中石化（金陵石化、金山石化、高橋石化等）進口石油焦約25萬噸，硫含量控制在0.

7、56.0%,通過摻配等工藝措施進行煨燒，煨后焦硫含量控制小于3%，法國鋁業、巴林鋁業以及伊朗的相關公司等也要求煅后焦硫含量小于3%。鑒于目前國產石油焦實際情況和電解鋁對預焙陽極的實際要求，本標準將硫含量分為2%、 4%兩個等級。3.2.2 揮發分石油焦的揮發分高說明未焦化部分攜帶多。揮發分過高將影響煅后焦真密度，降低煅后焦實收率，但適量的揮發分，有助于石油焦煅燒。石油焦經高溫煅燒后，揮發分含量降低，故不同用戶對揮發分的期望值不同，結合企業生產和用戶需求實際情況，規定揮發分不大于10%12%。3.2.3 灰分石油焦可燃部分在850 的高溫作用和空氣流通的條件下完全燃燒后，所殘存下來的不能燃燒的礦

8、物雜質（微量元素）稱為灰分，測定灰分的目的就是鑒定礦物雜質（微量元素 ）含量的多少，以便評定焦的質量。控制灰分含量亦即控制了微量元素，灰分過大必將影響陽極自身以及原鋁質量。結合用戶需求和企業生產實際情況，規定灰分不大于0.3% 0.5%。3.2.4 粉焦量石油焦粒度對實收率、能耗及煅后焦影響較大，粉焦量高的石油焦在煅燒過程中碳質燒損嚴重，由于粉焦含量大，易引起下料口結焦、爐體放炮等情況，容易導致爐體早期破損、過燒、卸料閥堵死、煅燒焦疏松、易粉化等問題，影響煅燒爐壽命，同時煅后焦的真密度、振實密度、氣孔率、強度、電阻率以及氧化性能方面都有較大影響。基于目前國內石油焦生產及品質的具體情況，征詢業內

9、專家意見，粉焦量（小于8mm）控制在3050%以內。3.2.5 固定碳石油焦中有機質在高溫下裂解，逸出氣態產物后的固態產物為固定碳。 固定碳是制備預焙陽極的基本成分，不同石油焦的固定碳含量不同。本標準規定固定碳含量不低于85%。3.2.6 水分石油焦含水主要來源：一是焦炭塔出焦時，石油焦在水力切割作用下外排至焦池；二是從安全角度出發，出焦后對尚未完全冷卻的石油焦還須采取噴淋降溫的措施；三是石油焦在焦池、堆場基本露天堆放，其含水量受環境影響；四是石油焦結構的不同，其保持水分的能力也不同。根據石油焦生產、堆放、運輸現狀，參照SH/T 0527-92（ 1998）標準要求，本標準提供水分報告值（僅作

10、為出廠計量依據）。3.2.7 微量元素石油焦微量元素含量直接影響預焙陽極的使用周期和電解鋁產品質量和品級。石油焦中微量元素主要包括Fe、 Ca、 V、 Na、 Si、 Ni、 P、Al、Pb等。由于石油煉制廠家的油源不同，微量元素成分及含量有很大 差別， 一些微量元素是原油中帶入（如 S、 V 等 ）， 還有是在原油開采過程中帶入，另外在加工過程中也會帶入一部分堿金屬和堿土金屬，運輸、儲存過程中也會增加一些灰分（如 Si、 Fe、 Ca 等 ）。微量元素含量過多將直接影響預焙陽極使用周期及電解鋁的品級，Ni、V、Ca、Na等元素對陽極氧化反應有強催化作用，促使陽極發生選 擇性氧化，使陽極掉渣掉

11、塊，增加陽極的過量消耗；Si、Fe主要影響原鋁質量，其中Si含量增高會使鋁硬度增高，導電性能下降，F哈量增加對鋁合金的塑性和抗腐蝕性影響很大；P、Pb主要影響電解梢電流效率和環境， Al 對陽極和電解鋁無明顯影響。本標準制定過程中，分別采取中國石化24家石油焦生產企業以及中國石油、中海油、地方煉油部分企業石油焦樣品進行檢測，并委托山東晨陽炭素股份有限公司、廣西強強炭素股份有限公司、濟南澳海炭素有限公司、河南中孚實業股份有限公司、索通發展有限公司炭素公司、中鋁貴州分公司、中鋁鄭州研究院等單位同時檢測。從分析結果看，V、Ni、Si、Fe、C哈量較高，波動較大，P、K、Ti、Na等相對比較穩定，基本

12、在50100ppm。因此，根據國產石油焦現有品質的實際情況，結合預焙陽極生產企業具體需求，分別對石油焦中Fe、 Ca、 V、 Si、 Ni、 Na等微量元素含量加以限制，但基于企業目前不具備微量元素的檢測手段，該指標僅作為參考指標。3.2.8 彈丸焦含量彈丸焦也稱球狀焦、丸狀焦，相對較硬、密實無孔以球狀熔融團形式存在。 彈丸焦外表光滑、內部結構與外表不一致，由于表面缺少孔隙，在與粘結劑煤瀝青混捏時，粘結劑很難滲透到焦子內部，出現粘結不緊密，容易出現內部缺陷。另外彈丸焦熱膨脹系數高，易造成焙燒陽極時產生熱沖擊裂紋。本標準規定預焙陽極用石油焦不含彈丸焦。4. 預審會主要意見1) 將標準原名稱預焙陽

13、極用石油焦改為預焙陽極用石油焦原料技術要求。2) 將原預焙陽極用石油焦的技術要求由3 個牌號改為2 個牌號，即硫含量由原3%、 5%、 7%改為2%、 4%。3) 微量元素不做主要技術指標，列為參考指標。4)增加鈉含量指標，分別為不大于100X10-6 %和不大于150X0-6 %5) 粉焦量測定由篩目5mm 改為8mm。6）水分和彈丸焦兩個性能指標單列。改為“水分含量以報告值為準。由供需雙方協商確定”，“預備陽極用石油焦產品中不允許含有彈丸 焦”。5 .主要指標與國外標準對比本標準的主要技術指標與俄羅斯標準、 挪威標準及美國瑞興艾（RAIN CII）企業標準對比見表1。由對比看見，本標準檢測

14、項目全面，技術水平 達到國際先進水平。表1標準對比表項目質里指標俄羅斯標準r OCT 22898- 78挪威標準美國RAIN CII 企標YBYJJ-1YBYJJ-2硫含量， （質量分數）244.04.00.80.5-0.80.50.04-0.5水分， （質里分數）報告報告0.5-2.08.0 10.0粉焦量（8mm 以下），3040-40（塊粒 4.76mm）固定碳含量，858585-95彈丸焦含量，000硅含量，ppm20030040-40050 250鋰含量，ppm2004005-30030 500鐵含量，ppm20040050-60050 300饃含量，ppm15025010-170100250鈣含量，ppm20040025-500100鈉含量，ppm10015025-2501006 .預期效果本標準首次制定，是具有較強專業領域使用的石油焦產品行業標準。 它將為生產商、使用方、供應商三方提供最