石油焦代替产品展望与探讨

两年前英国《金融时报》曾报导：世界铝产量很可能会因为煅烧石油焦短缺而受影响；煅烧石油焦价格在一年之内，由每吨110美元上涨到每吨240—250美元翻了一番。不仅煅烧焦短缺，生焦也供应不足。因为对炼油厂来说，用绿色石油焦（即刚出炉的石油焦）制造液体燃料（液化气、汽油、蒸馏液和粗柴油）要比用它制造煅后石油焦更有利可图。此后不久，天津口岸石油焦出口量大幅度上升，武钢改质沥青“闯”进俄罗斯市场的消息便先后见诸报端。迹象显示，尽管市场供求槓杆还会不断地进行调整，但其总的趋势—石油焦资源短缺，是显而易见的，且将是长期的不可逆转的。因而及早着手研制、开发石油焦的替代产品，势在必行。在种种替代产品中，煤—沥青焦无疑是最有前途的，它可以用作炼铝、炼硅、制造炭素电极的原料，具有巨大潜在市场和技术、经济效益。

正是鉴于石油焦资源有限，德国人早在二战前就开始生产煤—沥青焦，前苏联也差不多同时，在研制开发煤—沥青焦。他们的着眼点同时落在低灰份优质煤上。二战后，苏联人利用顿涅茨煤矿精选煤，与沥青混合炼焦，试用结果非常理想。他们用重液离心法，将灰份降至0.5%左右。然后与焦化厂所产的沥青混合配料炼制的煤——沥青焦的各项技术指标，几与沥青焦没有什么两样，用以制造电极，亦无不良影响，而对电解铝而言，1%的灰份也是xx能够接受的，是一种理想的极有前途的石油焦替代产品。

上世纪70年代，宁夏大武口炭素厂也曾试验过以汝箕沟低灰无烟煤取代石油焦，试制了一批用于食盐电解的石墨电极，试用结果证明，虽然由于设备简陋，技术条件差，产出的新电极不免有某些不足之处，但如能加以改进，xx可以在不太长的时间内赶上用石油焦制造的石墨电极。新电极的强度不如吉林炭素厂出产的同类电极，但比从日本进口的电极强，比电阻稍高，但xx可以改进，克服，石墨化程度也还有提高的余地，灰份能够控制在标准要求的范围内—＜1%。总之，只要再下些功夫，各项理化指标，都有在短期内进一步改善的潜力；以煤­­­­——沥青焦代替石油焦制造各种炭素制品，是有希望，有前途的；可以予期迟早有{yt}，以煤——沥青焦与石油焦为原料制造的炭素制品，其市场竞争力可以并驾齐驱！

与此同时，以溶剂精制煤替代沥青，作为生产各种炭素制品的粘结剂的研制、开发，同样倍受关注。美国人对此进行了长期不懈的努力，这是由于石油产品的长远供应难以捉摸使然。运用高梯度磁选有效地分离灰份，使产出的沥青状物料—溶剂精制煤灰份＜0.1%硫小于1%，溶点150－200゜C。用以制作铝电解阳极，应用的结果，虽还有不尽如人意处，但专家确信，随着生产工艺的不断改进，最终会生产出优质阳极制品。

（二）

硅——煤焦以及用以炼制铝硅合金的球团的生产工艺。

（1）选煤：

选用低灰优质煤为原料。对于熔炼铝硅合金的球团来说，低铁泥煤，褐煤也是理想的原料。优质煤我国各地多有产出，例如某地所产特低灰烟煤，灰份只有3%，其化学成份如下（%）

SiO₂:44.95; 　A     e₂O₃:15.07; Fe₂O₃:9.76;　Cao:16.81;　MgO:1.62; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TiO₂:0.80; 　SO₃:6.36; 　其它：4.630。

又如某地低灰烟煤灰份为3.9%，其化学成份如下（%）

SiO₂:48.17; 　Ae₂O₃:18.32; Fe₂O₃:21.13;　CaO:4.15; Mgo:1.75;　TiO₂:0.40;　 S:0.8; 其它：5.28。

上述两地所产之烟煤，均可用于选煤。选煤目的在于xx煤中有害杂质，其中尤其是Fe₂O₃、CaO等应尽可能xx去。用于熔炼硅的精煤SiO₂是有用成份，用于熔炼铝硅合金的精煤，SiO₂及AE₂O₃、TIO₂等都是有益成份。选煤方法有多种，可依据资金、建设条件、资源状况确定。浮选、高梯度磁选、强磁选、重液离心选、淘汰洗选等方法都适用于选煤，一般也都能将煤的灰份降至0.5 —1%。这里特介绍淘汰洗选工艺，供参考。

工艺流程简图：

原料     0—10毫米

筛分     +4毫米

水                     粉碎

搅拌                —4毫米

{dy}段淘汰盘

一 精煤

脱水

水                    煤泥水

0.5毫米

第二段淘汰盘

二中煤      二精煤

脱水

                           沉淀

                                 溢流水

  尾煤  中煤     精煤          煤泥  —0.5毫米

           0.5—4毫米

    (2)制焦：硅——煤焦，球团类同。

    工艺流程简图：

          精选煤粉      加工红硅土     乳化沥青

            称量           称量           称量

                           混捏

                            制团

                            干燥

                            煅烧

                            成品

    根据用途选择煅烧温度。鉴于炼硅、炼铝硅合金需要大量焦，初期不生产煤——沥青焦，而只生产硅——煤焦（用于炼硅）、球团（用于炼铝硅合金）。炼硅——煤焦时，以红硅土、硅砂、硅石粉为原料，生产球团时，以精制铝土矿、精选粉煤灰，精制高岭土、红柱石、硅线石等为原料，而浮选——拜尔法尾矿，经除铁后，尤为理想。粘结剂，除乳化沥青外，还可选用粘土，纸浆废液等。

选用硅——煤焦炼硅，对生产厂家将是有利的。可以节省木炭、石油焦、优质硅石约4.5吨。目前木炭每吨价1200元，石油焦每吨800元，硅石每吨150元，合计价2050元。以4.3吨硅——煤取而代之可节省300元以上，同时由于硅——煤焦化学活性好，比电阻大，物料比表面大，反应速度快，可使电单耗降低7—10%，并使产量增加，硅成本下降10%上下。此外生产厂家可省缺原料加工投资、费用。生产硅——煤焦，工艺不复杂，技术容易掌握，集中生产专业程度高，可利用闲置设备，上马快。因此建议先期以生产硅——煤焦、球团为主。

                       （三）

 技术经济效益分析：

（1）投资估算（以年产30000吨计）万元：

   设备费：      100

   土  建：      80

   其  它：      60

   合  计：      240

   利用闲置设备、设施时（如停产耐火材料厂、选矿厂等），投资可大幅度降低。

   （2）成本估算：  

硅——煤焦（吨）  ：

售价予估：每吨可按400元售出；

利润计算；增值税按10%计；

吨利润：400×0.9-260=100元；

年利润：30000×100=300万元；

流动资金：按每两个月周转一次计：150万元。

球团（吨）：

 售价予估：可按每吨550元售出；

 增值税：按10%计；

吨利润：550×0.9-384=110元；

年利润：30000×110=330万元；

流动资金：按每两个月周转一次计：200万元。

                          （四）

    市场予测：

    按全国年产硅15万吨计，每吨硅需硅——煤焦4.3吨共需硅——煤焦约65万吨。按全国年产铝硅粗合金20万吨计，每吨合金单耗球团4.3吨，共需球团86万吨。市场潜力巨大，销路畅通，一个年产30000吨的厂倾其所能，也只能满足市场需求的5%。

                            （五）

    煤——沥青焦及溶剂精制煤的生产、应用研讨，将另行撰述。

    注：本文撰写迄今，相去近十年，情况变化很大，仅供参考。但国际市场煅后石油焦供应不畅局面依然。因此，俄罗斯铝业联合公司，在山西省兼并两家炭素厂，美国铝业公司则在山东省投资合作生产煅后石油焦。