行业标准《预焙阳极用石油焦原料技术要求》编制说明

1、预焙阳极用石油焦原料技术要求编制说明中国石化炼油销售有限公司二零一二年二月预焙阳极用石油焦原料技术要求编制说明1. 任务来源2010 年，全国有色金属标准委员会在广泛征求意见的基础上，下达了本标准的起草任务，由中国石化炼油销售有限公司（以下简称炼油销售公司）负责起草。2011 年，以工信厅科2011134 号文正式下达标准预焙阳极用石油焦原料技术要求制修订计划，计划号2011-0938T -YS,计划起始年为2011年，完成年限为2012年。随着我国电解铝工业的快速发展，铝用预焙阳极产业也成为新的投资点，预焙阳极产量大幅度上涨。2005年预焙阳极消耗石油焦约500万吨，占石油焦消费总量的60%

2、。进入2010 年，全国预焙阳极用石油焦超过930 万吨。随着石油焦产量逐年增大，应用领域的拓展，现有的指标分析不能定点定质定量以保证配料科学，需要我们有针对性的制定行业标准，规范质量指标，鼓励技术开发，提供高品质石油焦产品供顾客使用。2. 标准制定过程炼油销售公司接受起草任务后，认真学习了标准起草的相关资料，根据行业标准的制修订程序，落实负责起草部门、协助起草部门及责任人，技术生产部承担起草任务，各驻厂办协助进行企业数据统计，销售部门协助进行市场调研、统计市场需求，同时，在有色标委会轻标委秘书处的大力协调和帮助下，联合国内铝用炭素行业河南中孚实业股份有限公司、索通发展有限公司炭素公司、山东晨

3、阳炭素股份有限公司、广西强强炭素股份有限公司、中铝贵州分公司、中电投宁夏青铜峡能源铝业集团公司、山东兖矿炭素制品有限公司、郑州浩宇炭素制品有限公司以及中铝郑州研究院等生产企业和研发单位作为标准编制协作单位，从基础数据采集、样本采集和分析检测以及控制指标的确定等方面，都给予了大力支持。确定了预焙阳极用石油焦原料技术要求行业标准起草所遵循的基本原则：1) 查阅相关标准和国内外炭素行业的相关技术要求；2) 确定预焙阳极用石油焦的主要技术指标框架体系及内容；3) 研究确定试验方法，对实验方法进行优化选择；4) 根据行业技术发展水平及样本测试数据，确定技术指标取值范围。从 2011 年 1 月开始收集预

4、焙阳极用石油焦原料的技术指标，同时向国内重要的预焙阳极生产厂家发出预焙阳极用石油焦行业标准制定调查表的函，收到回函12 份。根据调研的情况，形成了征求意见稿。在2011 年 4 月徐州会议上对征求意见稿进行了讨论，在讨论的基础上形成了预审稿，在2011 年 11 月的杭州会议上进行了预审，根据预审会的意见，形成了送审稿。3. 指标的确定3.1 本标准在制定时主要遵循以下原则：1) 满足炭素行业要求，对预焙阳极生产和应用提供技术依据，以石油焦质量和品质来保障预焙阳极质量指标先进性；2) 有利于预焙阳极用石油焦的合理选择和成本控制；3) 代表国际国内行业先进水平；4) 立足现状，与发展趋势相衔接。

5、3.2 技术指标的确定根据目前炼油生产企业出厂的石油焦产品性质和预焙阳极用石油焦产品要求，按照硫含量、灰分、挥发分、粉焦量和固定碳等主要指标分 YBYJJ-1 、 YBYJJ-2 两个牌号。微量元素作为参考指标，水分指标以报告值为准。3.2.1 硫含量石油焦中硫含量的多少主要取决于原油的品质。一般来说，石油焦硫含量范围比较低时，阳极消耗随硫含量的增加而减少，因为硫提高了沥青的结焦率，降低了沥青结焦的孔隙率，同时硫还与金属杂质结合，降低了金属杂质的催化作用，可抑制炭阳极的二氧化碳反应性和空气反应性。但若硫含量过高时，将增大炭阳极的热脆性，并且由于电解过程中硫主要以氧化物形态转为气相，严重影响电解

6、环境，环保压力很大，另外还可能在阳极棒上生成硫化铁薄膜，增加电压降。随着我国原油进口不断增多以及加工手段不断进步，石油焦劣质化趋势不可避免。据统计，十年前石油焦硫含量一般在1.5%左右，且比较稳定；五年前约2.0%左右，目前已达4.0%左右，有的甚至超过6.0%。为了适应原料变化，预焙阳极生产企业和电解铝行业进行了大量技术改造和技术攻关，从国内预焙阳极生产企业调研情况看，硫含量3%左右的石油焦一般可直接进行煅烧。国外情况大致相同，美国瑞兴艾（RAINCII）公司是世界著名的预焙阳极煨后焦生产企业，仅2011年18月从中石化（金陵石化、金山石化、高桥石化等）进口石油焦约25万吨，硫含量控制在0.

7、56.0%,通过掺配等工艺措施进行煨烧，煨后焦硫含量控制小于3%，法国铝业、巴林铝业以及伊朗的相关公司等也要求煅后焦硫含量小于3%。鉴于目前国产石油焦实际情况和电解铝对预焙阳极的实际要求，本标准将硫含量分为2%、 4%两个等级。3.2.2 挥发分石油焦的挥发分高说明未焦化部分携带多。挥发分过高将影响煅后焦真密度，降低煅后焦实收率，但适量的挥发分，有助于石油焦煅烧。石油焦经高温煅烧后，挥发分含量降低，故不同用户对挥发分的期望值不同，结合企业生产和用户需求实际情况，规定挥发分不大于10%12%。3.2.3 灰分石油焦可燃部分在850 的高温作用和空气流通的条件下完全燃烧后，所残存下来的不能燃烧的矿

8、物杂质（微量元素）称为灰分，测定灰分的目的就是鉴定矿物杂质（微量元素 ）含量的多少，以便评定焦的质量。控制灰分含量亦即控制了微量元素，灰分过大必将影响阳极自身以及原铝质量。结合用户需求和企业生产实际情况，规定灰分不大于0.3% 0.5%。3.2.4 粉焦量石油焦粒度对实收率、能耗及煅后焦影响较大，粉焦量高的石油焦在煅烧过程中碳质烧损严重，由于粉焦含量大，易引起下料口结焦、炉体放炮等情况，容易导致炉体早期破损、过烧、卸料阀堵死、煅烧焦疏松、易粉化等问题，影响煅烧炉寿命，同时煅后焦的真密度、振实密度、气孔率、强度、电阻率以及氧化性能方面都有较大影响。基于目前国内石油焦生产及品质的具体情况，征询业内

9、专家意见，粉焦量（小于8mm）控制在3050%以内。3.2.5 固定碳石油焦中有机质在高温下裂解，逸出气态产物后的固态产物为固定碳。 固定碳是制备预焙阳极的基本成分，不同石油焦的固定碳含量不同。本标准规定固定碳含量不低于85%。3.2.6 水分石油焦含水主要来源：一是焦炭塔出焦时，石油焦在水力切割作用下外排至焦池；二是从安全角度出发，出焦后对尚未完全冷却的石油焦还须采取喷淋降温的措施；三是石油焦在焦池、堆场基本露天堆放，其含水量受环境影响；四是石油焦结构的不同，其保持水分的能力也不同。根据石油焦生产、堆放、运输现状，参照SH/T 0527-92（ 1998）标准要求，本标准提供水分报告值（仅作

10、为出厂计量依据）。3.2.7 微量元素石油焦微量元素含量直接影响预焙阳极的使用周期和电解铝产品质量和品级。石油焦中微量元素主要包括Fe、 Ca、 V、 Na、 Si、 Ni、 P、Al、Pb等。由于石油炼制厂家的油源不同，微量元素成分及含量有很大 差别， 一些微量元素是原油中带入（如 S、 V 等 ）， 还有是在原油开采过程中带入，另外在加工过程中也会带入一部分碱金属和碱土金属，运输、储存过程中也会增加一些灰分（如 Si、 Fe、 Ca 等 ）。微量元素含量过多将直接影响预焙阳极使用周期及电解铝的品级，Ni、V、Ca、Na等元素对阳极氧化反应有强催化作用，促使阳极发生选 择性氧化，使阳极掉渣掉

11、块，增加阳极的过量消耗；Si、Fe主要影响原铝质量，其中Si含量增高会使铝硬度增高，导电性能下降，F哈量增加对铝合金的塑性和抗腐蚀性影响很大；P、Pb主要影响电解梢电流效率和环境， Al 对阳极和电解铝无明显影响。本标准制定过程中，分别采取中国石化24家石油焦生产企业以及中国石油、中海油、地方炼油部分企业石油焦样品进行检测，并委托山东晨阳炭素股份有限公司、广西强强炭素股份有限公司、济南澳海炭素有限公司、河南中孚实业股份有限公司、索通发展有限公司炭素公司、中铝贵州分公司、中铝郑州研究院等单位同时检测。从分析结果看，V、Ni、Si、Fe、C哈量较高，波动较大，P、K、Ti、Na等相对比较稳定，基本

12、在50100ppm。因此，根据国产石油焦现有品质的实际情况，结合预焙阳极生产企业具体需求，分别对石油焦中Fe、 Ca、 V、 Si、 Ni、 Na等微量元素含量加以限制，但基于企业目前不具备微量元素的检测手段，该指标仅作为参考指标。3.2.8 弹丸焦含量弹丸焦也称球状焦、丸状焦，相对较硬、密实无孔以球状熔融团形式存在。 弹丸焦外表光滑、内部结构与外表不一致，由于表面缺少孔隙，在与粘结剂煤沥青混捏时，粘结剂很难渗透到焦子内部，出现粘结不紧密，容易出现内部缺陷。另外弹丸焦热膨胀系数高，易造成焙烧阳极时产生热冲击裂纹。本标准规定预焙阳极用石油焦不含弹丸焦。4. 预审会主要意见1) 将标准原名称预焙阳

13、极用石油焦改为预焙阳极用石油焦原料技术要求。2) 将原预焙阳极用石油焦的技术要求由3 个牌号改为2 个牌号，即硫含量由原3%、 5%、 7%改为2%、 4%。3) 微量元素不做主要技术指标，列为参考指标。4)增加钠含量指标，分别为不大于100X10-6 %和不大于150X0-6 %5) 粉焦量测定由筛目5mm 改为8mm。6）水分和弹丸焦两个性能指标单列。改为“水分含量以报告值为准。由供需双方协商确定”，“预备阳极用石油焦产品中不允许含有弹丸 焦”。5 .主要指标与国外标准对比本标准的主要技术指标与俄罗斯标准、 挪威标准及美国瑞兴艾（RAIN CII）企业标准对比见表1。由对比看见，本标准检测

14、项目全面，技术水平 达到国际先进水平。表1标准对比表项目质里指标俄罗斯标准r OCT 22898- 78挪威标准美国RAIN CII 企标YBYJJ-1YBYJJ-2硫含量， （质量分数）244.04.00.80.5-0.80.50.04-0.5水分， （质里分数）报告报告0.5-2.08.0 10.0粉焦量（8mm 以下），3040-40（块粒 4.76mm）固定碳含量，858585-95弹丸焦含量，000硅含量，ppm20030040-40050 250锂含量，ppm2004005-30030 500铁含量，ppm20040050-60050 300馍含量，ppm15025010-170100250钙含量，ppm20040025-500100钠含量，ppm10015025-2501006 .预期效果本标准首次制定，是具有较强专业领域使用的石油焦产品行业标准。 它将为生产商、使用方、供应商三方提供最