浅谈针状焦行业现状和相关标准

1.概述

针状焦是超高功率电极、特种炭素材料、电池负极材料等高端炭素制品的生产原料。根据生 产原料的不同，针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦。以石油渣油为原料生产的针状焦为油系针状焦，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。两种针状焦生产工艺不完全相同，但用途基本相同。美国在50年代后期首先掌握了油系针状焦的生产技术。由于石油加工向催化裂化等轻质化深加工方向发展，致使油系针状焦原料减少，加之20 世纪70年代两次石油危机，更使人们感到原料供应的不稳定，因此，70 年代以来，日本、德国等国家致力于开发煤系针状焦技术。

2.油系针状焦和煤系针状焦生产工艺的区别

煤系针状焦与油系针状焦生产工艺上的区别主要在于原料预处理。

煤焦油沥青主要成分是芳香烃，但其中含有一定量的喹啉不溶物(QI) ，它不仅是煤焦油蒸馏时某些高分子树脂状物质受热聚合生成的无定形碳，还有从炼焦炉炭化室随煤气带来的煤粉和焦粉。它们附着在中间相周围，阻碍球状晶体的长大、融并，焦化后也不能得到纤维结构良好的针状焦组织。因此，需对煤沥青原料进行预处理，除去喹啉不溶物，然后进行组分调制，以获得满足针状焦生产需要的原料，这是煤沥青生产针状焦的必要条件。原料预处理的技术工艺有蒸馏法、离心法和溶剂法。由于蒸馏法、离心法都具有一定的劣势，所以在装置设计最初使用溶剂法--静止沉降工艺。但在使用过程中该工艺存在设备面积过大、难以操作等问题，后经过大量实践，将装置成功转化为溶剂法-连续沉降工艺，目前已经成为原料预处理的主要技术工艺。

对油系针状焦的原料预处理，难度更大些。由于我国的石油原油在开采和加工过程中会使用各种催化剂，使得石油产品中会存在一定量的杂质，这种预处理方式对于石油系针状焦的生产会带来不利影响。此外，我国石油原因本身所含的成分大部分为脂肪烃，芳香烃含量低，这是我国现有石油资源特点所造成的。需要注意的是，优质石油系针状焦的生产对于原料的要求标准方面较为严格，对芳香烃的含量有着高比例的要求，并选择硫、氧、沥青质等含量低的石油来作为原料，要求硫质量分数低于0.3%，沥青质质量分数低于1.0%。但是就我国目前原有成分进行检测分析发现，我国加工的原油大部分属于高硫原油，缺少适合生产针状焦的芳香烃含量高的油，针对石油中的杂质去除有较大的技术难度。

3.针状焦市场现状

2018年以来中国针状焦产能逐年增长，截至2022年4月底，中国针状焦产能为26万吨/ 年，较2021年增加19万吨/ 年，其中油系针状焦产能为152万吨/ 年，占比达57.79%，煤系针状焦产能111万吨/ 年，占比42.21%。

2021 年中国油系针状焦总产能为145万吨/ 年，生产企业共9 家，主要分布在山东、辽宁等省。2021 年油系针状焦总产量为80.15万吨，市场占有率达到70% 以上，受针状焦价格上行影响，企业生产积极性增加，叠加新装置出产品、下游需求面向好，针状焦开工率持续增加，油系针状焦保持高位运行，平均开工率55.28%。2022 年1-4月油系针状焦产量28.60万吨，增幅为4.57%。

2021 年中国煤系针状焦产能为99万吨/ 年，生产企业14家，除华南地区外均有分布。2021 年中国煤系针状焦总产量为28.24万吨， 较2020 年增长26.98%，从产量来看，2021年中国煤系针状焦市场占有率为26%，市场开工持续保持低位运行。

从近年来中国进口油系针状焦的数据来看，2011-2014年中国油系针状焦的进口量持续走低，2015年以来负极材料需求量大幅增加，2017年取消地条钢，发展电炉钢，石墨电极需求量增加。而2020年受到新冠疫情及下游市场疲软影响，进口量下行。2021年中国油系针状焦进口量虽较2020 年同期有所增长，但从近5 年数据来看，仍处于相对低位。2021 年中国油系针状焦进口量为10.12 万吨， 同比增长268.35%，其中，中国从英国进口油系针状焦8.17万吨，占进口总量的80.70%，较2020年同期增加305.78%，中国进口的英国油系针状焦用于负极材料和生产超高大规格石墨电极本体及接头。

从近年中国煤系针状焦进口量来看，进口针状焦总体以 2016 年作为分界线，2015年前受国内需求及价格弱势影响进口量逐年递减。2016 年终端钢铁市场大力发展电炉钢，石墨电极需求日益增加，价格随之水涨船高，同时国内高端针状焦市场还在起步阶段，下游接头焦和部分超高功率大规格石墨电极主要依赖进口针状焦，使得针状焦进口量大幅增加。2021 年中国煤系针状焦进口量为12.43 万吨，较2020 年同期增加17.03%。其中从韩国进口6.39 万吨，占进口总量的51.43%，较2020 年同期增加0.70%；从日本进口5.98 万吨，占进口总量的48.10%，较2020 年同期增加40.04%。从海关统计数据来看，2021 年进口量较2020 年同期上涨，增幅为17.03%。

2021 年中国针状焦表观消费量为127.94 万吨，其中，国产针状焦为108.39万吨，进口22.55万吨，出口约3.00万吨。较2020 年同比增加88%。按用途来看，石墨电极约68.30万吨，负极材料约59.64万吨，分别占比53%和44%。考虑到市场库存因素，实际消费量低于表观消费量。

4.相关标准情况

煤系针状焦现行国家标准《煤系针状焦》GB/32158-2015是2015年新发布的标准，2015年12月1日开始实施。该标准适用于以煤沥青为原料，经原料预处理、延迟焦化装置生产的，并通过高温煅烧后制成的针状焦，可用做高功率、超高功率石墨电极、特炭等的原料。标准规定了煤系针状焦的技术要求、试验方法、检验规则、包装、运输、贮存和质量证明书。

油系针状焦现行国家标准《油系针状焦》GB/37308-2019是2019年新发布的标准，2020年2月1日实施。该标准适用于以含芳烃的石油类重质油为原料，经原料预处理，延迟焦化生产的煅前针状焦及再经煅烧的煅后针状焦，可用作石墨电极、锂离子电池负极材料，特种炭素制品等的原料。标准规定了油系针状焦的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、贮存、运输和质量证明书。

煤系针状焦中间相焦有单独的行业标准，现行标准《煤系针状焦中间相焦》YB/T 4822-2020，该标准为2020年发布的新标准，2021年4月1日开始实施。本标准适用于负极材料用煤系针状焦中间相焦。本标准规定了以煤沥青为原料经延迟焦化工艺生产的煤系针状焦中间相焦的技术要求、试验方法等。

石墨电极接头用煤系针状焦和石墨电极接头用油系针状焦也分别有不同的标准。现行标准为《石墨电极接头用煤系针状焦》YB/T 4823-202，该标准适用于石墨电极接头用煤系针状焦。标准规定了超高功率石墨电极接头生产所用煅烧后煤系针状焦的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、储存、运输和质量证明书等。 《石墨电极接头用油系针状焦》YB/T 4910-2021，该标准适用于以含芳烃的石油类重质油为原料，经原料预处理、延迟焦化、煅烧生产的煅后针状焦，用于石墨电极接头的原料。标准规定了石墨电极接头生产所用煅烧后油系针状焦的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、储存、运输和质量证明书等。