3.3 石油焦粉应用
鉴于石油焦粉作为生产太阳能玻璃燃料会对环境造成一定影响，若在熔窑内燃烧不完全时窑内会呈还原气氛，使玻璃颜色呈灰褐色，降低0.1%～0.2%的透光率，故本书中的石油焦粉仅作为普通常识介绍，不建议在太阳能压延玻璃生产中大面积使用。
（1）石油焦理化性质
石油焦又名生焦，是以原油蒸馏后的重油或其他重油为原料，以高流速通过500℃±1℃加热炉的炉管，在高温下经延迟焦化工艺而裂解、缩合生产轻质油品时的副产物，故称之为延迟石油焦，简称石油焦。刚生产出来的副产物，未经过煅烧加工时又称为生焦。石油焦的产量约为原料油的25%～30%。
从外观上看，石油焦是形状不规则、大小不一的黑色或暗灰色块状（或颗粒）的坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物，其形态随制作程序、操作条件及进料性质的不同而有所差异。
石油焦组分是碳氢化合物，含碳90%～97%，含氢1.5%～8%，还含有一些未炭化的碳氢化合物的挥发分和氮、氯、硫、水、灰及重金属化合物等矿物杂质。其低位热值约为煤的1.5～2倍，灰分含量不大于0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤。
石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质。物理性质中，孔隙度及密度了决定它的反应能力和热物理性质；发热部分的不挥发性碳、挥发物和矿物杂质这些指标决定了石油焦的化学性质；颗粒组成、加工方式、硬度、耐磨性、强度等决定了其机械性质。
由于石油焦是炼油过程中的副产物，它的质量受原油性质的影响，基本属于先天性的；数量也取决于原油一次加工能力和炼油企业二次加工装置配套状况。
（2）石油焦质量标准
石油焦目前还没有相应的国家质量标准。现国内生产企业主要依据中国石化总公司制定的行业标准SH/T 0527—2011生产（详见表3-17）。该标准主要根据石油焦硫含量、挥发分和灰分等指标的不同，分为4个牌号，每个牌号又按质量分为A、B两种。
表3-17 石油焦标准（SH/T 0527—2011）
1号焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝业作铝用碳素；2号焦用作炼铝工业中电解槽（炉）所用的电极糊和生产电极（碳素）；3号焦用作生产碳化硅（研磨材料）及碳化钙（电石），以及其他碳素制品，亦用于制造炼铝电解槽的阳极底块及用于高炉碳素衬砖或炉底构筑，也可用作燃料。
（3）石油焦分类
① 根据石油焦结构和外观。根据结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦4种。
a.针状焦。具有明显的针状结构和纤维纹理，有较低的电阻及热膨胀系数，主要用作炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质量指标要求，所以对针状焦的生产工艺和原料都有特殊的要求。
b.海绵焦。化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及碳素行业。
c.弹丸焦或球状焦。形状呈圆球形，直径0.6～30mm，比较坚硬，比表面积小，不易焦化，一般是由高硫、高沥青质渣油生产，目前多用作发电、水泥等工业燃料。
d.粉焦。经流态化焦化工艺生产，其颗粒细（直径0.1～0.4mm），挥发分高，热胀系数高，不能直接用于电极制备和碳素行业。
② 根据含硫量不同。石油焦分为低硫焦、中硫焦和高硫焦，见表3-18。
表3-18 石油焦按含硫量分类表
低硫焦可用于钢铁厂生产石墨电极和增碳剂；中硫焦常用于铝厂生产预焙阳极、冶炼工业硅和生产阳极糊；高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂等工业的燃料。若石油焦用作燃料，从环保角度考虑，建议使用低硫焦。
③ 按含灰分量不同。石油焦分为低灰焦、中灰焦和高灰焦，分类见表3-19。
表3-19 石油焦按含灰量分类表
（4）石油焦的主要用途
石油焦主要用于制取碳素制品，如石墨电极、阳极糊，提供给炼钢、有色金属、炼铝行业用；制取碳化硅制品，如各种砂轮、砂皮、砂纸等；生焦不经煅烧可直接用于制取碳化钙作电石主料供制作合成纤维、乙炔等产品，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料；也可作为燃料，石油焦做燃料时，其热值较煤炭高；挥发物及灰分较煤炭少，但水分及硫分较煤炭高，常被用来取代水泥窑的煤炭。根据统计资料显示，全世界生产的石油焦约有38%用在水泥业，约有12%当工业锅炉燃料。
生焦可直接当做燃料级的石油焦。如果要做炼铝、制镁的阳极或炼钢用的石墨电极，则需对生焦再经1300℃左右高温煅烧，目的是将石油焦挥发分尽量除掉，这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善石墨电极的电导率。
石油焦堆放场地应清扫干净，储存时需按牌号堆放。
（5）石油焦粉的燃烧特性
石油焦粉的颗粒直径、升温速率、挥发分释放特性指数等，都会对石油焦的着火温度及燃烬产生影响。不同颗粒直径的石油焦粉的着火温度和燃烬温度各不相同。通常150～200目石油焦粉的着火温度小于300℃，燃烬温度为580℃；100～150目着火温度为300℃左右，燃烬温度为590℃；1.0mm时着火温度为450℃，燃烬温度为650℃，即随着颗粒直径的增加，着火温度和燃烬温度也随之增高。
石油焦粉的燃烧特性处于烟煤和无烟煤之间，石油焦的着火点及燃烬温度也处于烟煤和无烟煤之间。挥发分的释放有利于石油焦的燃烧，挥发分特性指数大的石油焦，其燃烧特性指数也大。
（6）石油焦与煤的比较
石油焦与煤的性质比较见表3-20。
表3-20 石油焦与煤的性质比较表
（7）石油焦粉使用质量标准
石油焦粉作为玻璃燃料时，原则上使用碳含量≥95%的1B级海绵石油焦进行加工，加工后成品石油焦粉理化指标应达到表3-21中的要求。
表3-21 石油焦粉玻璃燃料理化指标
石油焦粉体积密度为0.52～0.56g/cm3，着火点≥750℃，低位热值≥35MJ/kg。