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影响半石墨化石油焦质量的因素有哪些

  影响半石墨化石油焦质量的因素主要包括以下几个方面:

  一、原料油的性质

  硫含量:石油焦中的硫来源于原油,硫是影响石油焦质量的重要杂质之一。高硫焦炭在石墨化过程中会引起产品气体膨胀,导致碳产品产生裂纹。同时,高硫石油焦在燃烧时会产生大量的SO2,对环境造成污染。另外,硫还与金属杂质分离,降低了金属杂质的催化作用,可抑止碳阳极的二氧化碳反应性和空气反应性。但适量的硫可以进步沥青的结焦率,降低沥青结焦的孔隙率。

  金属杂质含量:原油中的金属杂质如铁、硅、钙、铝、钠、镁等,在石油焦中也会有所残留,主要以氧化物的形式存在,会影响石油焦的灰分含量和物化性质。这些杂质元素参与电解会对原铝性质产生影响,使铝的机械强度降低,同时增加电阻率。

  芳香烃、沥青质和胶质含量:这些成分会影响石油焦的热膨胀系数。例如,芳香烃含量高及沥青质、胶质含量低的渣油生产的石油焦热膨胀系数较小。

  二、焦化条件

  焦化温度:是影响石油焦挥发分和焦化程度的关键因素。一般来说,焦化温度越高,石油焦的挥发分越低,焦化程度越高。

  循环比:循环比的大小会影响焦化过程中的反应条件和产物分布,从而影响石油焦的质量和产量。

  操作条件:如装填时间、吹入蒸汽的条件等也会影响石油焦的质量。例如,同一塔卸出的焦炭挥发分相差很大,位于塔底的焦炭结构较致密,体积密度大,挥发分较低;而塔顶部的焦炭结构疏松,挥发分要高得多。

  三、生产工艺

  煅烧温度:煅烧温度是影响石油焦真密度和电阻率的重要因素。一般来说,煅烧温度越高,石油焦的真密度越大,电阻率越低。这是因为煅烧过程中石油焦中的挥发分和杂质会被进一步去除,同时其结构也会变得更加致密和稳定。不过,并不是煅后焦致密度越高对预焙阳极质量越有利。研究表明,煅后焦的真密度大于2.05g/cm³时,阳极中的二氧化碳反应性指标会明显变差。

  冷却方式:会影响石油焦内部应力的分布,从而影响其机械性能和热稳定性。

  冷却水质:冷却水的含盐量也会影响石油焦的灰分。如果冷却水重复利用,其含盐量会比较高,从而增加石油焦的灰分。

  四、石油焦的物理性质

  粒度:石油焦的粒度对实收率、能耗及煅后焦影响较大。粉焦含量高的石油焦在煅烧焦过程中碳质烧损严重,由于粉焦含量大,易惹起下料口结焦、炉体放炮等状况,容易招致炉体早起破损、过烧、卸料阀堵死、煅烧焦疏松易粉化等问题,同时影响煅烧炉寿命以及煅后焦的真密度、振实密度、气孔率、强度、电阻率及氧化性能。

  晶化程度:指的是小的结构球和之间相对球体的大小。小球体形成的焦炭具有海绵状的多孔结构,大球体形成的焦炭具有纤维或针状的致密结构,其质量优于海绵状焦炭。在质量指数中,真实密度大致代表这一性质,高真密度表示结晶度好。

  纯度:是指石油焦中硫和灰的含量。高灰分会阻碍结构的结晶,影响炭素制品的性能。

  抗热震性:指焦炭产品在突然升温到高温或高温快速冷却的热震作用下的抗裂性。

  综上所述,影响半石墨化石油焦质量的因素是多方面的,包括原料油的性质、焦化条件、生产工艺以及石油焦本身的物理性质等。在实际生产中,需要综合考虑这些因素并采取相应的措施来优化生产工艺和提高石油焦的质量。


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