石油焦高温煅烧技术的探讨和实践
石油焦 煅烧
3 原料的煅烧煅烧原理炭素煅烧在隔绝空气的条件下进行高温（1200℃-1500℃）热处理的过程称为煅烧。
煅烧是炭素生产的预处理工序。
各种炭素原材料在煅烧过程中从元素组成到组织结构都发生一系列显着的变化。
无烟煤、石油焦和延迟沥青焦都含有一定数量的挥发分，需要进行煅烧。
冶金焦和焦炉生产沥青焦的成焦温度比较高（1000℃以上），相当于炭素厂的煅烧温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。
天然石墨为了提高其润滑性，也可以进行煅烧。
一般来说，煅后料比较硬、脆、便于破碎、磨粉和筛分。
煅烧的目的煅烧的目的是为了排除原料中的水分和挥发分，使炭素原料的体积充分收缩，提高其热稳定性和物理化学性能。
进厂原料的水分一般在3％-10％之间，原料如含有较多的水分，不便于破碎、磨粉和筛分等作业的进行，并影响原料颗粒对粘结剂的吸附性，难以成型，故一般要求煅后水分不大于％。
如果原料的挥发分过高，则生制品在焙烧过程中，将会发生过大的收缩，以至变形，甚至导致生制品的断裂，所以必须排除原料中的挥发分。
在煅烧，伴随挥发分的排出，高分子芳香族碳氢化合物发生复杂的分解与缩聚反应，分子结构不断变化，原料本身体积逐渐收缩，从而提高了原料的密度和机械强度。
一般来说，在同样温度下，煅后料的真密度愈高，则愈容易石墨化。
炭素原料煅烧过程中导电性能的提高也是挥发分逸出和分子结构重排的综合结果。
经过同样温度煅烧后，石油焦的电阻率最低，沥青焦的电阻率略高于石油焦，冶金焦的电阻率又高于沥青焦，无烟煤的电阻率最高。
无烟煤的电阻率不仅与煅烧程度有关，而且与其灰分大小有关。
同一种无烟煤，灰分愈大，煅后电阻率愈高。
随着煅烧温度的提高，炭素原料所含杂质逐渐排除，降低了原料的化学活性。
同时，在煅烧过程中，原料热解逸出的碳氢化合物在原料粒颗粒表面和孔壁沉积一层致密有光泽的热解炭膜，其化学性能稳定，从而提高了煅后料的抗氧化性能。
煅烧前后焦炭结构及物理化学能力的变化煅烧前后焦炭结构的变化未煅烧石油焦微晶的层面堆积厚度只L c和层面直径L a有几个纳米，，它们随煅烧温度的升高不断变化，其变化趋势如图3-1所示。
石油焦在煅烧阶段中的结构变化
石油焦在煅烧阶段中的结构变化引言石油焦是从原油中提取的一种固体副产品，主要用于冶金、化工和能源等领域。
在石油焦的生产过程中，经历了多个阶段，其中煅烧阶段是一个关键步骤。
在煅烧过程中，石油焦的结构发生了显著变化，本文将对此进行详细探讨。
石油焦的基本结构石油焦主要由碳元素组成，其基本结构是由大量层板状结构的芳香环和杂原子组成。
这些芳香环之间通过共价键相互连接，形成了三维网络结构。
此外，还存在着一些杂质元素（如硫、氮和金属）以及微孔、介孔和大孔等不同尺寸的孔隙。
煅烧过程石油焦在生产过程中经历了干馏、浸渍和煅烧等多个步骤。
其中，干馏过程主要是通过高温加热将原油中的轻质组分挥发掉，而浸渍过程是将石油焦浸渍于一定的活性剂中，以改善其反应性能。
而煅烧过程则是在高温条件下对浸渍后的石油焦进行进一步处理。
煅烧过程中的结构变化在煅烧过程中，石油焦的结构发生了显著变化。
具体来说，主要表现为以下几个方面：1. 芳香环重排在高温下，芳香环之间的共价键会发生断裂和重组，从而导致芳香环的重排。
这种重排使得原本分散分布的芳香环逐渐聚集在一起，形成更大的结构单元。
2. 碳原子重排除了芳香环重排外，碳原子之间也会发生重新连接。
通过碳原子之间的共价键形成新的结构单元，使得焦炭的结构更加稳定。
3. 孔隙生成与演化在高温条件下，焦炭内部存在的微孔、介孔和大孔等孔隙会经历演化过程。
首先，在较低温度下，微孔和介孔开始形成，并逐渐增大；随后，在较高温度下，微孔和介孔进一步扩张，同时大孔开始形成。
4. 杂质元素转化煅烧过程中，焦炭中的杂质元素（如硫、氮和金属）会发生转化。
其中，硫和氮元素主要以气态的形式释放出去，而金属元素则会在高温条件下与焦炭结构发生反应，并形成金属化合物。
结论在煅烧阶段中，石油焦的结构发生了显著变化。
芳香环重排、碳原子重排、孔隙生成与演化以及杂质元素转化等过程使得焦炭的结构更加稳定，并具有更好的机械性能和反应性能。
这些结构变化是由于高温条件下碳原子之间的重新连接和芳香环之间的重排所引起的。
石油焦煅烧石墨转化碳素关键技术
石油焦煅烧石墨转化碳素关键技术石油焦煅烧石墨转化碳素关键技术是在碳素材料生产领域中至关重要的一环。
这一技术涉及到石油焦的生产、煅烧过程、石墨化以及最终碳素的形成。
本文将深入探讨这些关键技术，包括其原理、影响因素、应用领域以及未来的发展趋势。
首先，石油焦的生产是整个过程的起点。
石油焦是从石油炼制过程中副产的一种碳素材料，其质量和性能直接影响后续碳素材料的品质。
在生产石油焦的过程中，原料的选择、炼油工艺以及石油焦炉的设计都是关键因素。
优化生产工艺，提高石油焦的纯度和均匀性，对后续的碳素材料制备至关重要。
其次，石油焦的煅烧过程是将其转化为高温石墨的关键步骤。
在高温下，石油焦经过煅烧可以脱除一部分杂质，提高晶体结构的有序性，从而形成高度结晶的石墨结构。
煅烧温度、煅烧时间以及煅烧气氛等参数的控制对于石墨化程度和晶体结构的优化至关重要。
通过精确调控这些参数，可以实现碳素材料的精密控制，满足不同用途的需求。
石墨化是石油焦向石墨转化的过程，其最终目标是形成高度结晶、石墨结构的碳素材料。
这个过程中，温度的控制是关键，因为适当的温度可以促使结晶度的提高，而过高或过低的温度都会影响石墨化效果。
此外，原料的选择也是影响石墨化的重要因素，因为不同类型的石油焦具有不同的结构和成分，从而影响了最终产物的性能。
在碳素材料的最终形成过程中，关键技术之一是晶体结构的调控。
通过控制石油焦的生产工艺和煅烧过程中的参数，可以实现碳素材料中晶体结构的有序排列，提高其导电性、机械强度等性能。
这对于碳素材料在电池、电极、导热材料等领域的应用具有重要意义。
石油焦煅烧石墨转化碳素关键技术在多个领域有着广泛的应用。
首先，在电池制造领域，高度结晶的碳素材料可以作为电极材料，提高电池的储能效率和循环寿命。
其次，在导热材料领域，具有良好晶体结构的碳素材料可以用于高效导热，例如在电子器件的散热模块中。
此外，在化工领域，碳素材料的高温稳定性使其成为一种优良的催化剂载体。
石油焦高温煅烧技术的探讨和实践
Abstract: The paper discusses the inf luence of calcinat ion t emperat ure on t he qual it y of calcined coke. A ccording t o t he status of kiln, real t ime adjust ment of paramet ers w ere made w ith the coupling t echnology of green coke! s volat ile w ith minor element s t o reach calcinat ion temperat ure over 1300 , w hich may only vary w ithin 20 . It get s over 2. 05g/ cm3, t he real density of calcined coke and keeps it steady. Key words:aluminium electrolysis; carbon anode; pet roleum coke; calcination; t emperature
收稿日期: 2009- 09- 15
内部结晶结构, 真比重增大, 导电性和 机械强度提 高。图 1 是温度对延迟焦挥发分含量和失重率的影 响。
图 1 温 度对延迟焦挥发分含量和失重率的影响
1. 2 煅烧温度对结构和真密度的影响 石油焦在煅烧过程中真密度的变化与煅烧温度
石油焦煅烧温度
石油焦煅烧温度
石油焦煅烧温度是指在石油焦的生产过程中，对原料进行高温加热的温度范围。
石油焦是一种重要的碳素材料，广泛应用于铝电解、钢铁冶炼、化工、电力等领域。
其质量和性能直接取决于煅烧温度的控制。
本文将深入探讨石油焦煅烧温度的影响及其重要性。
石油焦煅烧温度对其物理和化学性质具有显著影响。
在高温下，原料中的挥发性物质会被充分挥发，使得石油焦的固定碳含量增加，从而提高其热值和耐高温性能。
同时，适当的煅烧温度还能改善石油焦的晶体结构，提高其机械强度和耐磨性。
因此，通过精确控制煅烧温度，可以实现石油焦的优化性能。
石油焦煅烧温度也对环境保护和能源消耗具有重要意义。
高温煅烧会产生大量的烟尘和有害气体，对环境造成污染。
因此，控制煅烧温度，减少烟尘排放和能源消耗，是石油焦生产过程中的一项重要任务。
现代石油焦生产企业通常采用先进的煅烧技术和设备，实现绿色生产，减少对环境的影响。
石油焦煅烧温度还与产品的市场竞争力密切相关。
随着工业化进程的加快，对高品质石油焦的需求不断增加。
通过优化煅烧温度，可以提高石油焦的质量，满足市场需求，增强企业的竞争力。
同时，煅烧温度的控制也直接影响生产成本，合理选择煅烧温度有助于降低生产成本，提高企业的盈利能力。
总的来说，石油焦煅烧温度是石油焦生产过程中的关键参数，对产品质量、环境保护、能源消耗和市场竞争力都具有重要影响。
通过科学合理地控制煅烧温度，可以实现石油焦生产的高效、环保和可持续发展。
希望本文的探讨能够为相关行业的技术工作者提供一些参考和启发，推动石油焦产业的发展与进步。
煅烧石油焦用途
煅烧石油焦用途煅烧石油焦是一种重要的碳素材料，广泛应用于多个领域。
它是通过高温煅烧石油焦煤所得，具有良好的物理和化学性质，可以用于制备电极材料、冶金工业、化工原料等方面。
下面将详细介绍煅烧石油焦的用途。
煅烧石油焦在铁矿石还原反应中起到了重要的作用。
在冶金工业中，煅烧石油焦被广泛用作还原剂，用于将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。
石油焦具有较高的碳含量和热值，可以提供足够的热量和碳源来促进还原反应的进行。
通过煅烧石油焦的应用，大量的铁矿石可以得到还原，从而生产出大量的金属铁，满足冶金工业对铁的需求。
煅烧石油焦在电子行业中也有广泛的应用。
石油焦具有良好的导电性能和稳定的化学性质，可以用于制备电极材料。
在电池制造中，煅烧石油焦常被用作电极的主要成分，通过将石油焦与其他材料混合，并进行加工制备，可以得到具有优良电导性的电极材料，使电池具有更好的性能和稳定性。
此外，在电解池中，煅烧石油焦也可以被用作电极，用于进行电解反应。
煅烧石油焦还可以作为化工原料使用。
石油焦的高碳含量和化学稳定性，使其成为制备碳材料的重要原料。
通过进一步加工和处理，可以将煅烧石油焦转化为活性碳、炭黑等材料，用于制备各种化工产品。
例如，活性碳可以用于水处理、废气处理、医药等领域；炭黑可以用于橡胶、塑料、油墨等行业。
由于煅烧石油焦具有较高的纯度和稳定性，所制备的碳材料具有较好的质量和性能。
煅烧石油焦还可以用于其他领域。
例如，在钢铁冶炼中，煅烧石油焦可以作为燃料使用，提供高温和热量，促使冶炼反应的进行。
在建筑材料领域，煅烧石油焦可以用于制备人造石墨、石墨烯等材料，这些材料具有独特的性能和应用前景。
煅烧石油焦具有广泛的用途。
它在冶金工业中作为还原剂，用于铁矿石的还原；在电子行业中作为电极材料，用于电池和电解池；在化工行业中作为原料，用于制备碳材料；在其他领域中也有应用，如钢铁冶炼和建筑材料制备。
煅烧石油焦的用途多样，不仅能满足工业的需求，还为其他行业提供了重要的材料基础。
石油焦煅烧工艺
石油焦煅烧工艺
石油焦煅烧是一种从原油中提取石油焦的工艺过程。
石油焦是一种高碳含量的固体燃料，经常用作燃料和原材料，例如在钢铁生产和铝冶炼中。
石油焦煅烧工艺通常包括以下步骤：
1. 原油处理：原油首先会通过蒸馏等处理方法进行精炼，以分离出各种不同的石油产品，包括石油焦。
2. 石油焦生产：通过将原油渣通过一系列加热和冷却步骤进行煅烧，可以得到石油焦。
这个过程通常在高温和高压下进行。
3. 煅烧炉操作：石油焦煅烧通常在回转式煅烧炉中进行。
原油焦通过炉内不断旋转，以确保均匀的加热和冷却。
煅烧炉中的氧气供应也会控制石油焦的燃烧过程。
4. 石油焦冷却和收集：石油焦在煅烧炉内完成后，会进入冷却器进行快速冷却。
冷却后的石油焦被收集，并根据需要进行进一步加工和分类。
石油焦煅烧工艺具有高效、可控性强的优点，可以根据需要调整温度和气氛来控制石油焦的质量。
该工艺还可以最大限度地利用原油资源，并能够生产高质量的石油焦产品。
然而，石油焦煅烧过程也会产生大量的废气和废水，需要进行合理处理和排放控制。
煅烧石油焦生产工艺
煅烧石油焦生产工艺
煅烧石油焦是一种重要的工业原料，用于制造铝、钢铁等金属产品。
下面将介绍煅烧石油焦的生产工艺。
首先，原油经过精炼过程，产生石油焦油。
石油焦油中含有大量的杂质，需要经过粗过滤等处理步骤，将杂质去除。
接下来，将处理后的石油焦油送入加热炉，进行加热。
加热的温度通常在400℃到500℃之间，这个温度范围有利于煅烧过程中的化学反应的进行。
加热的时间也很重要，通常需要保持一定的时间，以保证完全煅烧。
在加热炉中，石油焦油被加热至高温，不断释放出挥发分。
这些挥发分包括水分、氢、甲烷等，并且还有一些有害物质。
这些挥发分会在煅烧过程中被分解，释放出热量，以满足煅烧过程的需要。
随着加热的进行，石油焦油中的杂质逐渐被燃烧掉，形成具有一定强度的石油焦。
这个过程中除了燃烧外，还伴随着一系列的化学反应，包括脱氢、裂解等。
这些反应的进行，使得石油焦中的挥发分减少，形成具有一定纯度的石油焦。
最后，将煅烧后的石油焦进行冷却处理。
冷却的过程中，注意避免过快的冷却速度，以免产生过多的应力，导致石油焦的破碎。
通常采用自然冷却的方式，将冷却后的石油焦送入仓库或者直接使用。
总结一下，煅烧石油焦的生产工艺主要包括石油焦油的处理、加热炉的加热、煅烧和冷却等步骤。
这个过程中，通过燃烧和化学反应，将石油焦油中的挥发分减少，得到具有一定纯度的石油焦。
煅烧石油焦的生产工艺对于提高工业原料的质量，保证产品的生产效率具有重要意义。
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图 4 煅烧温度与粉末电阻率关系
2 生石油焦的质量耦合技术
炭阳极生产原料采用的延迟石油焦, 是原油提 炼过程中产生的副产品, 原油质量对石油焦影响较 大。由于近年来石油焦供货紧张, 该厂所进石油焦 厂家较多, 质量参差不齐, 而且粉料较多。再加上石 油焦库容较小, 混合不均, 粒级分布极不均匀。在这 种原材料市场供应和产品质量持续下降的情况下, 通过石油焦合理匹配, 实现石油焦性能的有效互补, 来生产高质量的阳极。经过大量的研究, 开发了以 挥发分调配为主、微量元素调配为辅的原料耦合技 术, 以求达到原料品质阶段性稳定。
2010 年第 3 期
轻金属
33
铝用炭素
石油焦高温煅烧技术的探讨和实践
朱世发1, 许建华1, 罗英涛2, 陈开斌2, 郭瑞敏2
( 1. 中国铝业股份有限公司连城分公司, 甘肃 兰州 730335; 2. 中国铝业股份有限公司郑州研究院, 河南 上街 451000)
摘要: 探讨了煅烧温度对煅后焦质量的影响, 依据不同煅烧窑炉 的状况, 通过以 生焦挥发份调配 为主、微量元素 调配 为辅的原料耦合技术, 对窑况各项参数实时调控, 使煅烧温度达到 1300 以上, 并保持温度 波动范围不超 过 20 , 实 现了石油焦的高温煅烧, 使煅后焦的真密度达到 2. 05g/ cm3 以上并保持稳定, 为提高阳极质量创造了条件。 关键词: 铝电解; 炭阳极; 石油焦; 煅烧; 温度 中图分类号: TF806 文献标识码: B 文章编号: 1002 1752( 2010) 03 33 5
2. 059 2. 1 平均真密度
2. 06 2. 1 平均真密度
2. 062 2. 1 平均真密度
2. 1 4 2. 17
2. 068 平均真密度
2. 075
从表 4 中可以明显看出, 调整后, 所有炉子的真 密度均得到提高, 同时, 质量的稳定性进一步得到改
36
朱世发, 许建华, 罗英涛, 陈开斌, 郭瑞敏: 石油焦高温煅烧技术的探讨和实践
表 3 煅烧炉入炉混合焦平均挥发分
炉号 1# 2# 3# 4#
调整前, % 9. 85 9. 89 9. 29 8. 31
调整后, % 11. 25 11. 68 10. 82 8. 88
调 整 前
1# 炉
调 整 后
调 整 前
2# 炉
调 整 后
调 整 前
3# 炉
调 整 后
调 整 前
4# 炉
调 整 后
炉。基于不同炉型的热平衡状况, 经过长期探索, 为 保证高温煅烧的实现, 提出了以挥发份调配为主的 石油焦搭配原则:
1# 窑和 2# 窑: 挥发分 11% ~ 13% ; 3# 窑: 挥发 分 10% ~ 12% ; 4# 罐式炉: 挥发分 8% ~ 10% 。1# 窑和 2# 窑是旧型的回转窑, 窑体短, 散热量大, 煅烧 带也短, 为保证较高的煅烧温度, 应使用较高挥发分 的石油焦, 以充分利用挥发分的燃烧热。罐式炉的 热利用效率高, 8% ~ 10% 挥发分已可以保证自热煅 烧。以下两表中的数据分别是煅烧炉入炉混合焦挥 发分和煅后焦真密度调整前后的对比情况。
Discussion and practices of petroleum coke high temperature calcination technology
ZH U Shi- fa1, XU Jian- hua1, L UO Ying- tao2, CH EN Kai- bin2 and GUO Rui- min2
1 煅烧温度对煅后焦质量的影响
1. 1 煅烧温度对挥发分排出的影响∀4# 石油焦在 500 ~ 700 的温度范围内 挥发份
排出量较大, 升温到 800 以上挥发份排除 速度减 缓, 继续升温到 1300 左右, 挥发分含量一 般降至 0. 5% 以下, 此时石油焦中水分全部排出, 挥发分大 部分排出, 炭的相对含量增加, 体积收缩, 形成多孔
真密度, g. cm- 3 样品数量, 个 所占比例, %
真密度, g. cm- 3 样品数量, 个 所占比例, %
表 4 生焦挥发分调整前后 煅后焦真密度情况
2. 03
2. 04
2. 05
2. 06
2. 07
2. 08
34
41
86
10
13
18. 48
22. 28
46. 74
5. 43
7. 07
2. 03
2010 年第 3 期
善。 2. 2 石油焦微量元素调配与煅后焦的气体反应性
2. 1 石油焦挥发分调配
石油焦煅烧的工 艺设备有回转窑和罐式炉两 种。对于石油焦煅烧炉来说, 炉内热量来源主要有 三个方面: 石油焦中挥发份燃烧热、炭质烧损热和外 加热量, 一般来说, 罐式炉内, 挥发分燃烧热、炭质烧 损热可以维持热平衡, 不需要外加燃料。而在回转 窑内, 虽然炭质烧损更高, 但挥发分的燃烧热不足以 维持热平衡, 一般还需要外加燃料。表 1、表 2 分别 是回转窑和罐式炉的热平衡表∀4#。
10 0
1 00
支出小计
由表 1、表 2 可见, 对罐式炉来说, 石油 焦挥发 分提供的燃烧热占整个热收入 的比例远大于 回转 窑。从煅烧炉节能和提高煅烧温度以保证煅烧质量
的角度来考虑, 用不同种类的煅烧设备, 应该使用不 同挥发分含量的石油焦。
某铝厂共有煅烧窑炉四台, 分别是: 1# 回转窑 2. 1m ∃ 36m 、2# 回转窑 2. 1m ∃ 36m、3# 回 转窑 2. 84m ∃ 55m 、4# 罐式煅烧炉是 24 室顺流式罐式
2. 08
1
8
31
33
93
0. 54
4. 35
16. 85 17. 93 50. 54
2. 09 2. 09 2. 09 2. 09 2. 09 2. 09 2. 09 2. 09
14 7. 61
2. 1 平均真密度
2. 056 2. 1 平均真密度
2. 059 2. 1 平均真密
2. 057 2. 1 平均真密度
2. 04
2. 05
2. 06
2. 07
2. 08
26
33
85
23
13
14. 44
18. 33
47. 22
12. 78
7. 22
2. 03
2. 04
2. 05
2. 06
2. 07
2. 08
33
28
85
18
15
18. 44
15. 64
47. 49
10. 06
8. 38
2. 03
2. 04
2. 05
2. 06
2. 07
2. 08
26
23
90
21
22
14. 29 12. 64 49. 45 11. 54 12. 09
2. 03
2. 04
2. 05
2. 06
2. 07
2. 08
2
13
25
80
32
33
1. 08
7. 03
13. 51 43. 24 17. 30 17. 84
2. 03
2. 04
2. 05
2. 06
( 1. L iancheng Branch, Chal co , L anz hou 730335, China; 2. Zhengz hou Research I nsti tute, Chal co , Shangj ie 451000, China)
Abstract: The paper discusses the inf luence of calcinat ion t emperat ure on t he qual it y of calcined coke. A ccording t o t he status of kiln, real t ime adjust ment of paramet ers w ere made w ith the coupling t echnology of green coke! s volat ile w ith minor element s t o reach calcinat ion temperat ure over 1300 , w hich may only vary w ithin 20 . It get s over 2. 05g/ cm3, t he real density of calcined coke and keeps it steady. Key words:aluminium electrolysis; carbon anode; pet roleum coke; calcination; t emperature
表 1 回转窑热平衡表
热收入平衡项目
%
热支出平衡项目
燃料的化学热 燃烧时空气的物理热 挥发分的燃烧热 炭质烧损热 生焦带入的物理热 收入小计
4. 1 0. 1 47. 9 47. 7 0. 2 1 00
煅烧料的热损失 含尘废气的热损失 经炉体扩散的热损失 冷却窑水冷却的热损失 平衡误差 支出小计
%
4. 4 52. 9 9. 8 31. 4 1. 5 10 0
石油焦煅烧是铝用阳极生产的主要工序之一, 其目的是排除原料的挥发份, 提高原料的密度、机械 强度、导电性和 化学稳定性∀1~ 2#。在煅 烧过程中, 石油焦从元素组成到组织结构都发生变化, 煅烧后 显著改善了原 料的物理化学 性能∀3#。经过煅 烧的 石油焦直接用于阳极生产, 煅后焦质量的好坏将直 接影响阳极炭块的 质量。在生 焦质量确定的 情况 下, 煅烧质量主要取决于煅烧温度, 因此研究煅烧温 度对煅后焦质量的影响意义重大。