近年来，随着我国预焙阳极行业的快速发展，对原材料石油焦的需求也在逐年攀升。然而石油焦质量参差不齐加上高品质的石油焦愈发紧张，碳素企业想要立足市场实现降本增效必须掌握石油焦的掺配工艺。本文立足于石油焦掺配的研究思路通过试验分析法，探究石油焦掺配工艺对阳极制品性能的影响。供企业参考借鉴。
一、石油焦掺配的研究思路
石油焦掺配技术可有效提高所用石油焦的质量，降低原料成本，克服单一石油焦的缺陷。例如，挥发份含量高的石油焦很难单独进行煅烧，容易引起煅烧炉炉温偏高、罐壁结焦，继而出现放炮现象，而通过高挥发份与低挥发份石油焦的混合搭配，便可得到煅烧温度及产品质量各项指标合格的煅后焦。
二、石油焦掺配试验
选取四种具有代表性和典型特点的国内厂家的石油焦作为研究对象，并对石油焦、煅后焦及最终阳极产品的质量进行了试样、质量分析。
（一）石油焦原料的选择
石油焦原料选择了四种产地不同、微量元素含量不同的国内生产的石油焦（标记A、B、C、D），采用符合标准的仪器设备分别对这四种石油焦进行检验分析，得出化验结果。具体见下表1。
表1 四种不同石油焦的化验分析指标
由表1得知，A石油焦是我国典型的低硫、低钙、低钒石油焦，但其挥发份含量高，粒度较细；B石油焦各项指标均较好，但其价格最高；C石油焦是一种高钙、中硫石油焦，钙含量太高；D石油焦则是一种典型的高硫、高钒石油焦，价格最低。通过分析比较可知，这四种石油焦各有利弊同时具备互补性。
（二）四种原料的煅烧及煅后焦指标分析
四种原料的煅烧均在小型煅烧炉内进行。具体指标变化情况，见下表2。
表2 四种煅后焦质量指标对比分析
由表2可知，这四种煅后焦的性质差别较大。A煅后焦具有明显的高钠、低钒、低硫、低钙的特点，堆积密度不如其它三种煅后焦，真密度也较低，粉末比电阻较高，颗粒稳定性较差，由于钠元素含量较高，硫含量也较小，因此CO2反应性能较差，空气反应性一般，但是钒元素含量很低，因此，石油焦A单独作为生产阳极的原料效果较差，可与其它原料掺配。
B煅后焦各项性能指标均较为优良。无论是堆积密度、颗粒稳定性、电阻率还是各项微量元素含量、抗CO2反应性和空气反应性均呈现出了优良的性能，所以石油焦B可单独作为生产高质量预焙阳极产品的石油焦原料。
C煅后焦表现出明显的中硫含量、低钒、高钙、低钠含量特性，煅后焦的CO2反应性和空气反应性也表现出了不错的效果，真密度和堆积密度也较好，也可单独作为原料来进行生产。
D煅后焦表现出明显的高硫分、高钒、低钠、低钙的特征，由于其硫含量最高，其获得了四种原料中最好的CO2反应性能。但是其钒元素含量在四种石油焦中是最高的，空气反应性能也是最差的，电阻率也较高，所以只能作为掺配原料的一种，与其它石油焦搭配使用，降低硫元素和钒元素的含量，才能满足客户要求。
四种原料中B和C性能优良，不需要掺配其他石油焦就可独自作为原料生产预焙阳极，A和D性能较差，不具备单独作为一种原材料生产预焙阳极的性能，必须有其它性能良好的原料与其搭配，方可投入生产。具体怎样掺配及掺配后成本效益如何？我们紧接前面思路继续探究石油焦掺配工艺对阳极制品性能的影响。
三、试验阳极的制备及质量分析
以四种煅后焦单独作为原料在化验室制备了试验阳极，并将这四种石油焦原料按照不同比例进行掺配混合，编制了三组原料混合配方，煅烧后得到的结果见下表3，并制备了试验阳极。
表3 四种石油焦不同比例掺配煅烧后的性质
由于综合考虑对钠、钒、硫、钙、铁、镍元素和挥发分、堆积密度的控制，从中优选的三组配方中第三组配方综合指标较好。表4是四种原料分别制备及按不同配比制备的阳极检验结果。
表4 四种原料单独及按不同配比制备的阳极检验结果
表5 我国预焙阳极理化指标要求（YS/T285-2012）
由表4和表5分析对比可知，由四种石油焦分别作为原料制作的预焙阳极部分指标可达到我国预焙阳极YS/T285-2012行业标准。而通过四种石油焦按不同比例制成的预焙阳极产品的质量指标均达到或优于行业标准，且按照掺配比例A:B:C:D＝2:4:3:1得到的预焙阳极质量最优秀，电阻率、空气渗透率、空气反应残留率及耐压强度等主要技术指标均达到了国内外同行先进水平。
由表4可知，由四种石油焦分别作为原料制作的预焙阳极的CO2反应性表现可以看出，D原料制成的阳极制品CO2反应性最好，主要是其含硫量最高，钙元素和钠元素等含量极低；而由A原料制成的阳极制品的CO2反应性最差，明显是因为其硫含量极低，且其钠元素和镍元素含量较高。从这四种原料单独制备的阳极CO2反应性数据可以进一步证明石油焦中含硫量较高可以提高抗CO2反应性，但钙、钠、镍等元素含量较高不利于阳极的CO2反应性。同理，由四种石油焦分别作为原料制作的预焙阳极的空气反应性表现可看出，原料中含有的钒、钠、钙元素越少，其空气反应性指标越好。
由四种石油焦按不同比例制成的阳极数据表现出一定的规律性：随着钒元素含量的增加，钠元素含量的减少，空气反应性表现出越来越差的趋势；随着硫含量的增加，抗CO2反应性越来越好。且按不同比例掺配制成的阳极产品在其它指标上均不弱于甚至在某些指标上强于单一原料制备的阳极产品。
因此，性能指标较差的原料和性能指标较好的原料利用不同指标的互补性，通过不同的比例合理搭配，可得到性能不同的阳极制品，从而可以在满足客户质量要求的前提下，最大程度的降低企业的原料成本。
以某公司每年需使用60万吨左右石油焦为例，2020-2022年三年时间共使用石油焦180万吨左右，其中10%使用的高硫石油焦，则购买的不符合质量要求的石油焦为18万吨，按每吨降低采购成本200元计算，三年共降低采购成本3600万元。
使用石油焦掺配工艺优势明显，既解决了劣质石油焦的高效利用问题，同时又降低了企业的原料成本，扩大了铝工业用的石油焦资源量。企业可根据自身实际合理采用。
