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瀝青基碳材料

本文來源：石墨邦

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摘 要: 由于國產(chǎn)針狀焦研發(fā)及生產(chǎn)歷史較短，在產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性方面與進(jìn)口針狀焦還有一定差異。通過對(duì)比 生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品理化指標(biāo)等方面，深入剖析并總結(jié)了國產(chǎn)針狀焦的技術(shù)瓶頸、突破方向以及對(duì)未來發(fā)展的展望。

針狀焦具有結(jié)晶度高，熱膨脹系數(shù)小，取向性 好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)行 業(yè)電爐煉鋼的超高功率石墨電極、特種炭素制品等 領(lǐng)域。近 2 年隨著鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展，中國鋰電負(fù)極材料市場明顯增長，大量生產(chǎn)商開始采 用針狀焦來制備負(fù)極材料，因其具有成本低、克容量較高、綜合性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，受到負(fù)極材料生產(chǎn)商青睞，用量逐年攀升。 

針狀焦按原料不同可劃分為油系針狀焦和煤系針狀焦。油系針狀焦目前采用催化裂化油漿為原料，煤系針狀焦采用高溫煤焦油制備的軟瀝青為原料。油系針狀焦的生產(chǎn)歷史更悠久，主要以美國為代表，在20世紀(jì)50年代后期美國首先掌握了油系針狀焦的生產(chǎn)技術(shù)。中國石化研究院( 石科院) 先后完成了石油系針狀焦實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、小型和中型試驗(yàn)，建立了相應(yīng)的測試方法等，進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，1985年7月通過石化總公司鑒定。1995年11月，錦州石化公司2萬 t /a 針狀焦生產(chǎn)裝置投產(chǎn)， 結(jié)束了我國針狀焦不能連續(xù)生產(chǎn)的歷史。 

煤系針狀焦以日本為代表，在20世紀(jì)70年代后期日本煤系針狀焦正式實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1986 年鞍山熱能研究院順利完成煤系針狀焦中間試驗(yàn)，1989年初該試驗(yàn)通過鑒定。鞍山沿?；す静捎弥幸苯鼓蛯＠夹g(shù)，于1994年6月產(chǎn)能2萬t /a 的煤系針狀焦建成，1998年投產(chǎn)，開啟了我國煤系、 油系針狀焦市場共存的時(shí)代。 

兩類針狀焦雖然在原料和工藝上存在差異，但用途基本相同。同級(jí)別產(chǎn)品在超高功率電極、鋰電負(fù)極材料的應(yīng)用上也是大同小異，在鋰電負(fù)極上的應(yīng)用主要受商家使用偏好的影響。 

1 針狀焦生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀 

針狀焦生產(chǎn)工藝介紹見表 1。從工藝介紹可以看出，無論油系還是煤系針狀焦，采用的工藝過程相同。除原料預(yù)處理工藝方法存在差別，其余2個(gè)工藝過程方法基本通用，見表 2。

2 國內(nèi)外針狀焦實(shí)物對(duì)比分析

國內(nèi)外針狀焦理化指標(biāo)對(duì)比見表 3。因?yàn)楦骷?制備大規(guī)格超高石墨電極的壓型配方不同，因此對(duì)粒度具體要求也不同。從表3可以看出，除個(gè)別國產(chǎn)針狀焦質(zhì)量較差，大部分廠家產(chǎn)品質(zhì)量可以滿足市場需求，但是與進(jìn)口針狀焦產(chǎn)品相比，仍然存在一些差距，在穩(wěn)定性上更是相差甚遠(yuǎn)。

3 國產(chǎn)針狀焦技術(shù)瓶頸討論分析

( 1) 優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的原料難求( 低喹啉煤瀝青、低硫催化裂化油漿) ，即使個(gè)別針狀焦企業(yè)自己生產(chǎn)原料，也對(duì)其理解、研究、監(jiān)控不足。 

( 2) 國產(chǎn)針狀焦整體進(jìn)步很快，但個(gè)別企業(yè)仍未掌握核心技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的影響因素尚不清晰。

( 3) 對(duì)下游石墨電極及鋰電負(fù)極工藝了解少， 產(chǎn)品在下游應(yīng)用情況得不到正確及時(shí)的反饋。

( 4) 高端技術(shù)人才稀缺，重視和培養(yǎng)人才力度 不夠。搶占高端產(chǎn)品市場能力不足，大規(guī)格石墨電極接頭焦和本體焦生產(chǎn)技術(shù)還未突破。

( 5) 相對(duì)國外企業(yè)，生產(chǎn)過程管理和質(zhì)量管理的精細(xì)化程度不夠。企業(yè)未權(quán)衡好生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。

( 6) 不能穩(wěn)定增加產(chǎn)品收率，勢必加大成本負(fù)擔(dān)。

( 7) 下游對(duì)新投產(chǎn)的針狀焦企業(yè)產(chǎn)品評(píng)測周期較長，阻礙技術(shù)改進(jìn)速度。

4 針狀焦技術(shù)突破要點(diǎn)

( 1) 減少上下游技術(shù)封鎖，加強(qiáng)緊密合作，企業(yè)應(yīng)對(duì)自己使用的原料及產(chǎn)品應(yīng)用有充分了解。 

( 2) 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)針狀焦之前，應(yīng)先選好優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的原料，杜絕為降低成本頻繁更換原料。

( 3) 狠抓精細(xì)化管理?？蒲泻蜕a(chǎn)相輔相成， 攻破核心技術(shù)。

( 4) 重視人才培養(yǎng)，減少人才流失。

( 5) 加大測量設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備方面投資。 

5 針狀焦市場未來發(fā)展分析 

( 1) 國產(chǎn)針狀焦進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)能釋放速度驚人，但在未來產(chǎn)能過剩的時(shí)代，市場競爭會(huì)越來越激烈，只有技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量過硬的企業(yè)才能贏得客戶，占領(lǐng)市場。 

( 2) 產(chǎn)能的倍增與原料市場供應(yīng)不足的矛盾將更加突出，生產(chǎn)成本會(huì)持續(xù)遞增。

( 3) 環(huán)保壓力將有增無減，中國的電爐鋼發(fā)展是必然趨勢，新增電爐數(shù)量也在穩(wěn)步增長，電爐噸位為70 t、90 t、100 t、120 t，因此，大規(guī)格超高功率石墨電極仍是電極市場主流，國產(chǎn)針狀焦可抓住機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口接頭焦產(chǎn)品的替代。

( 4) 為了促進(jìn)高端鋰電負(fù)極材料的穩(wěn)步發(fā)展， 降低生產(chǎn)成本，負(fù)極材料廠家應(yīng)建立自己的原料基地，開發(fā)定制高容量的特種微觀結(jié)構(gòu)焦炭，減少與石墨電極企業(yè)爭量的局面。