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摘要：石油焦为石墨电极、铝用阳极、电极糊等制品原材料之一，其质量优势主要受渣油质量、焦化工艺影响。为提高石油焦煅烧质量，文章提出调整窑头窑尾负压。实现窑尾温度、煅烧带长度、预热等方面控制。同时，控制回转窑锻前投料及大窑转速，减少锻后石油焦流态化焦产生，也降低石油焦锻造中的二次结焦量，优化煅烧质量，稳定内部结构。
关键词：石油焦；煅烧；质量；控制；窑尾负压
国内石油焦其挥发分波动处于10%-17%，最高甚至达到27%，且含有流态化焦，石油焦粉焦含量多，-8mm粒级粉焦含量达到40%，最高69%[1]。由此可见，炼油厂石油焦质量不稳定，且以传统工艺煅烧石油焦，其真密度、电阻率均满足中行业指标，但石油焦实际质量却有较大变化，导致炭-石墨制品生产中的质量得不到有效控制[2]。文章针对当下石油焦煅烧工艺控制的不足，提出相应的工艺优化控制及提高，旨在为更好的控制石油焦质量提供理论参考。
1.实验分析
以化学动力学知识为理论支持，有机化合物碳化中的变化过程复杂，但大多为化学键断裂重组，形成稳定的化学键。此外，以化学热力学原理计算，有机化合物碳化前期，将构成芳族结构的碳素前驱体[3]。考虑到碳素前驱体的形成、反应过程、结构，可将其分为易石墨化碳素前驱体及难石墨化碳素前驱体，二者的关键在于落实碳化过程控制。开始碳化时，需控制中间相，以大分子缩合稠环芳族结构形成为核心。实验针对石油焦预热及窑内低温段反应实践、氛围、过程控制，避免石油焦及轻质馏分在碳化中形成难于石漠化碳素前驱体。
1.1实验原料及燃料
原料：延迟石油焦、釜式石油焦。
燃料：重油。
1.2设备
以Φ2.2mx45m回转窑对设备进行煅烧实验，配料、压型及混捏则在兰炭二压型生产系统中完成。压型设备选择35MN油压机，实验不采用二、三次风。
1.3分析实验
以YB/T03592碳素材料粉末电阻率测试方式为依据，对电阻率测试分析，以SH/T0033-90真密度测试方式测试真密度。对颗粒抗压碎强度系数测试，一定质量粒级的颗粒经压力压碎实验，筛上对应质量分数[4]。通过两柱立式万能压力试验机为实验设备，对4-2mm的粒级石油焦粒子进行抗压碎强度实验，施加5MN/m2压力保压1.5min，压碎实验过后，对其进行筛分处理，测试4-2mm粒子质量在称量粒子总质量的占比。
振实密度主要是锻后石油焦某个粒级的定量粒子其在频率一致的振幅振实之后的堆积密度，振实密度对系统质量控制具有一定参考价值，因此，有必要对振实密度进行实验分析，以自制振实密度测试仪器，通过标准方式进行测试。
2.结果分析
2.1真密度及电阻率分析
实验对真密度及电阻率分析，具体实验情况如表1所示。
表1 调整前后的真密度及电阻率数据分析
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有表1数据可得，经锻后石油焦自身真密度及电阻率经调整后，对应数据变化不大，究其原因，主要是石油焦在1380-1420℃温度范围内，其稳定收缩后，对应分子结构仍然一致，故在经过锻后，石油焦真密度及电阻率变化并不大。
2.2颗粒强度系数及振实密度分析
对石油焦颗粒强度系数及振实密度分析，其结果如表2所示。
表2 锻后石油焦颗粒强度系数及振实密度指标
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由表2数据可得，对两种煅烧田间下显影的4-2mm粒级的焦粒子颗粒强度及振实强度进行分析，发现在经过具体的调整后，最终的结果也有所变化：调整之后的焦炭颗粒强度及振实密度都大大提高。究其原因，主要是焦炭颗粒在窑尾干燥袋及预热带就已经经过的低温处理，其在窑尾部分挥发并充分排出，进而可以有效降低石油焦中挥发分及轻质馏分排除速度，至此，有效避免相应交谈颗粒在窑的内部形成二次结焦，焦炭颗粒内部的相关闭口气孔及流态化焦形成。
焦炭颗粒微晶结构为无序排列，且结构为镶嵌结构，其趋向性较差，而经调整之后，对应取向性得到合理控制，以此，经过适当的调整，可改善焦炭颗粒的微观结构，进而提高其颗粒强度及振实密度，以此降低炭-石墨产品电阻率及热膨胀系数，提高产品热导率，最终提高产品的实际使用性能。
2.3压型生制品体积密度分析
在不考虑生产工艺条件背景的前提下，对压型生制品体积密度进行详细分析，得到具体的测试结果，如表3所示。
表3 压型生制品体积密度
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由表3数据得到，对压型品体积密度进行调整，调整之后，发现其密度均有所提高，且密度比之前的明显稳定，由此可确保后续的制品质量大大提高，也提高相应的成品率，为高质量的生产奠定坚实基础。
2.4混捏工序粘结剂分析
之后，对混捏工艺的粘结剂进行详细分析，主要对其用量分析，发现锻后的焦混捏工序粘结剂配料为25.4%-26.1%，而和之前的比对分析，发现之前的用量较多，在26.0%-27.2%之间，故经过有效调整之后，其用量下降，调整后粘结剂的用量减少约0.9%。由此可见，通过合理的调整，可以有效改善压型生制品颞部结构，焦炭颗粒表面结构、内部结构都发生改变。有助于提高焦炭结构的吸附性。此外，易向石墨化的碳素前驱体，此可便于焦炭颗粒对粘结剂吸附，故通过应用该材料，可实现对焦炭颗粒的进一步渗透，确保颗粒的开口气孔能够充分填充，可以此充分提高结焦率。
2.5煅烧带分析
2.5.1煅烧带判定
煅烧带的温度、长度及煅烧带位置都会影响煅烧带的判定。煅烧带温度变化会影响煅烧的效果，而其长度及位置也会影响煅烧过程。煅烧温度判定主要是对窑内内衬温度测量，对烟气温度、物料温度测量，判定煅烧带实际温度。煅烧带长度是物料发生物理化学变化区域的长度，而其位置判定指冷却带长度，主要是煅烧带摇头到终点位置的具体距离。
2.5.2煅烧带影响因素分析
煅烧带的燃料热值、用量、助燃的空气含量、窑内部的负压等都会影响煅烧带的燃烧。而原料的水分、原料在窑内部的移动化速度等会影响煅烧带的长度。煅烧带的位置和其长度的影响因素具有相似性，煅烧带较短时，其冷却带也就越短。煅烧带质量将影响到最终产品的质量，而对煅后的焦质量进行评价，其指标众多，包含灰分、硫分、固定碳及部分微量元素。煅烧带的参数选择，主要需考虑到煅烧温度、长度及位置对煅后焦的质量及寿命影响，工艺参数选择应考虑工艺的科学性、经济性，考虑到回转窑产能、实收率及原材料质量等因素，确保选择可靠。
煅烧带会受各个因素影响而发生变化，需严格控制煅烧带处于技术标准范围控制好煅烧带温度，此外，负压调整需重视窑内温度分布，确保煅烧带稳定，避免煅烧带波动影响正常生产开展。
3.结论分析
综上所述，文章对石油焦煅烧质量的控制及提高进行详细分析，主要得出以下结论：文章对石油焦煅烧中关键设备-回转窑进行调整，分析各方面的调整前后数据，如石油焦馏分中间相的反应条件、反应过程等，因此对石油焦馏分的溢出速度分析，自此实现对断后石油焦事物质量改善并控制的目的，同时也有效提高其颗粒强度系数及振实密度。
同时，通过对的回转窑关键操作进行调整，以此减少回转窑投料量，并减低大窑的实际转速，控制的回转窑二次结焦量，进而减少结焦量，控制流态化焦产生，保证生产工序稳定，也通过改善焦炭颗粒的微观结构，保证最终的产品质量有所提高。在文章上述叙述中，石油焦经混捏操作，其粘结剂沥青的投入也进一步减少，锻烧的成本进一步降低，可有效改善产品的内部结构，减少残次品出现，提高最终产品成品率。而考虑到石油焦煅烧的质量，可以控制煅烧之前的温度、过程、氛围、条件等，也可调整滞留时间，适当延长滞留时间，便于易石墨化碳素前驱体形成。煅烧石油焦真密度及电阻率均无法满足煅烧规范要求，因此，可增加相应理化指标，以强化控制。例如，可增加颗粒抗压碎强度系数、振实密度，以此确保煅烧石油焦质量满足要求。
参考文献：
[1]程星.利用回转窑煅烧325目高岭土新工艺[J].非金属矿，2019（4）：61-63.
[2]杨潘，陈延信，赵博.内外风量比对回转窑内烟气流场及其温度分布影响的研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2018（5）：749-0754.
[3]李树森，丁翠红.煅烧石油焦回转窑内衬技术分析及改进措施%Technical Analysis of Calcined Petroleum Coke Rotary Kiln Lined and Improvement Measures[J].广州化工，2011，039（018）：121-123，132.
[4]杨志.MECHANISM AND SOLUTION OF RING-FORMING OF PETROLEUM COKE IN A 50 m ROTARY KILN%浅谈50 m回转窑内石油焦结圈机理及解决方法[J].炭素技术，2009，028（005）：51-53.