石油コークスの分類基準
石油コークスの硫黄含有量は、その品質グレードと用途範囲を測定するための中心的な指標です。現在の業界標準によれば、硫黄含有量が 1% 未満の石油コークスは低硫黄コークス (1#、2A に相当) と呼ばれ、硫黄含有量が 1% から 3% の場合は中硫黄コークス (2B、2C、3A、3B、3C に相当) と呼ばれ、硫黄含有量が 20% を超えるものは中硫黄コークス (2B、2C、3A、3B、3C に相当) と呼ばれます。 3% は高硫黄コークスとして分類されます。-この分類は、石油コークスの下流の目的地と市場価格を直接決定します。
実際のアプリケーションでは、より洗練された分類基準も広く使用されています。中国の遅延石油コークスの品質基準（ZBE44002-86）によれば、生コークスはNo. 1、No. 2、No. 3に分類され、それぞれがさらにAコークスとBコークスに分けられます。 No. 1 A コークスの硫黄含有量は 0.5% 以下、No. 1 B コークスは 0.8% 以下、No. 2 A コークスは 1.0% 以下、No. 2 B コークスは 1.5% 以下です。文字が早く、数字が小さいほど硫黄含有量が低く、品質が高くなります。
現在、硫黄含有量が 3% 以上の石油コークスに関する国家基準は存在しないことは注目に値します。以前に Sinopec によって発行されたエンタープライズ規格は廃止されましたが、高硫黄コークス市場では依然として使用されています。-
低硫黄コークスの応用分野と技術要件
低硫黄コークスは、その優れた品質により、ハイエンドの炭素製品の好ましい原料となっており、グラファイト電極、リチウム-電池のアノード材料、およびハイエンドのプリベークされたアノードにおいてかけがえのない役割を果たしています。-
- グラファイト電極
黒鉛電極は、低硫黄コークスの最も重要な用途の 1 つです。{0}黒鉛電極を製造するための主原料は石油コークスです。通常の粉末黒鉛電極に少量のピッチ コークスを添加することはできますが、石油コークスとピッチ コークスの硫黄含有量は両方とも 0.5% を超えることはできません。高出力または超高出力グラファイト電極の製造には、ニードルコークスが必要です。{{6}硫黄含有量は黒鉛電極の性能に特に重大な影響を及ぼします。-高温の黒鉛化プロセスでは、硫黄を完全に放出することができません。-電極が 1500 度を超える温度にさらされると、硫黄が分解し、結晶が膨張します。冷却すると結晶が収縮し、電極の亀裂が発生します。 「ガス膨張」として知られるこの現象は、グラファイト電極の品質と性能に重大な影響を与えます。
超-高出力-グラファイト電極には、抵抗率が低いだけでなく、熱膨張係数が低く、耐酸化性が高く、黒鉛化後の耐熱衝撃性も必要です。高性能ニードルコークスは、高-および超-高-電気炉用の高品質黒鉛電極の製造に使用されます。一方、約 1% の硫黄を含む石油コークスは、主にアルミニウム製錬業界で陽極ペーストまたは炭素陽極の製造に使用されます。
- リチウム-イオン電池の負極材料
近年、新エネルギー自動車やエネルギー貯蔵産業の爆発的な成長に伴い、リチウムイオン電池の負極材料の分野における低硫黄コークスの用途が急速に台頭しています。{0}{1}低硫黄コークスは、熱膨張係数が低く、気孔率が低く、灰分と金属元素の含有量が低く、導電性が高く、容易に黒鉛化するため、人造黒鉛アノード材料を製造するための理想的な原料となります。
現在、大量に使用されている市販の石油コークスはすべて低硫黄コークスであり、低硫黄コークスの供給が逼迫しているため、コストが高くなっています。{0}{1}低硫黄コークスの需要構造では、リチウムイオン電池の負極が 29% を占めており、従来の分野からの需要に対するクラウディングアウト効果がますます顕著になっています。{6}負極材料会社は拡大ペースを維持しており、低硫黄コークスの需要は引き続き順調に伸びています。{8}
- ハイエンドのプリベーク済み陽極-
プリベークされたアノードは、アルミニウム電解セルの重要なコンポーネントであり、電流を流し、電気化学反応に関与し、アルミニウム電解の生産において極めて重要です。低排出アノードには、硫黄分と微量元素指示薬をより厳密に管理した石油コークスが使用されており、これによりアルミニウム電解操作における二酸化炭素排出量を効果的に削減でき、アルミニウム電解業界の「デュアルカーボン」目標に基づくエネルギー節約と排出量削減に貢献します。予備焼成アノードに使用される石油コークスは、通常、1.5% 未満の硫黄含有量を必要とします。
- その他のハイエンド アプリケーション-
炭素上昇剤の分野では、鋳造業界は通常、硫黄含有量が極めて低いことを要求しており、多くの場合、固定炭素含有量が 98% 以上で硫黄含有量が 0.05% 未満の「半黒鉛化」または「完全黒鉛化」石油コークスが使用されます。-さらに、高純度の黒鉛製品の製造には、原料の灰分含有量をできる限り低くする必要があります（たとえば、0.15% 未満）。
高硫黄コークスの応用分野と技術的考慮事項
高硫黄コークスは硫黄含有量が高くなりますが、コストと生産規模の点で非常に競争力があり、特定の用途分野では依然として重要な役割を果たしています。{0}
- プリベーク済みアノード
電解アルミニウム産業の急速な発展に伴い、アルミニウム用のプリベークされた陽極の製造における高硫黄コークスの使用が増加傾向にあります。{0}低硫黄コークスの供給が逼迫しているため、多くの炭素工場では高硫黄石油コークスを使用する必要があり、その結果、事前に焼成された陽極カーボンブロックの硫黄含有量が増加し、その結果、アルミニウム電解プロセスが二酸化硫黄排出基準を超えるリスクにさらされています。
技術レベルでは、異なる硫黄含有量の混合石油コークスの使用は、アルミニウム陽極メーカーにとって、陽極の品質、陽極の消費量、および環境性能のバランスをとるための重要な手段となっています。合理的な混合プロセスを通じて、コストを管理しながら環境要件を満たすことができます。
- 燃料分野では、
高硫黄コークスは伝統的にセメント工場や発電所の燃料として広く使用されてきました。{0}しかし、環境政策がますます厳格化するにつれ、高硫黄コークスの燃料としての利用は大きな制限に直面しています。- 「省エネルギー・炭素削減行動計画」では、高硫黄コークスを燃料として使用できないと明示的に規定しています。{4}炭素排出削減政策により、高硫黄コークスは燃料やガラス製造などの用途で代替圧力に直面しています。{6}
- リチウムイオン電池の負極材料における新たな試み-
低硫黄コークスは依然としてリチウムイオン電池の負極の主流の選択肢であるが、高硫黄コークスは、より安価な原材料とより高い生産量というコスト面での利点を備え、多くの黒鉛メーカーを惹きつけ、負極材料分野での用途を模索している。しかし、高硫黄コークス中の硫黄含有量が高すぎると、一連の問題が発生します。黒鉛化中に硫黄がガス状で流出し、黒鉛の多孔性と比表面積が増加します。同時に、硫黄はグラファイトの連続成長を妨げ、結晶を収縮させ、グラファイトの異方性を低下させ、その結果、圧縮密度、容量、初期クーロン効率が大幅に低下します。現在、業界は複合黒鉛陽極材料などの技術を開発しており、原料配合とプロセスの最適化を通じて高硫黄コークスの固有の限界を克服しようとしています。{6}
- 化学品の製造
-高硫黄の通常生コークスは、炭化カルシウムや炭化ケイ素の製造などの化学製品の製造に使用したり、金属鋳造やガラス製造の燃料として使用したりできます。
アプリケーション選択の決定フレームワーク
上記の分析に基づいて、さまざまな用途シナリオにおける石油コークスの選択は次のように要約できます。
グラファイト電極: 通常の粉末黒鉛電極では、石油コークスの硫黄含有量が 0.5% 以下である必要があります。高出力グラファイト電極と超高出力グラファイト電極にはニードル コークスが必要であり、硫黄含有量の要件はさらに厳しくなります。
リチウム-イオン電池の負極材料: 現在、主流の市販材料は低硫黄コークス (硫黄含有量 1% 未満) であり、高品質の負極材料には非常に厳密な硫黄含有量管理が必要です。{0}{2}
プリベークされたアノード: 硫黄含有量は通常 1.5% 未満である必要があります。低排出アノードにはさらに厳しい要件があり、「デュアルカーボン」目標に基づく環境基準を満たす必要があります。
炭化剤: 鋳造-グレードの炭化剤は極めて低い硫黄含有量（0.05% 以下）を必要とするため、「半黒鉛化」または「完全黒鉛化」石油コークスの使用が必要です。-
化学品の製造と燃料: 高硫黄の通常の生コークスは化学品の製造に使用できますが、燃料としての使用は厳しく制限されています。
石油コークスを選定する際には、中心指標である硫黄分に加え、灰分、真密度、耐熱衝撃性、形態などを総合的に考慮する必要があります。灰分は結晶化を妨げ、製品の性能に影響を与えます。真密度は結晶化度を反映します。そして形態によって、石油コークスが特定の用途に適用できるかどうかが決まります。業界のコンセンサスは次のとおりです。用途によってグレードの選択が決まります。-電解アルミニウム陽極または高級グラファイト製品の場合は、グレード A のコークスが好ましい。-ローエンドの炭素製品または燃料の場合は、グレード B 以下を選択できます。-
結論
「デュアルカーボン」目標の継続的な推進と新エネルギー産業の急速な発展を背景に、低硫黄コークスと高硫黄コークスの市場での地位は大幅な調整を受けています。{0}低硫黄コークスは、ハイエンド用途においてかけがえのない役割を果たしているため、需要が増加し続けています。-一方、高硫黄コークスはますます厳しい環境制約に直面しており、技術のアップグレードと用途の拡大におけるブレークスルーが緊急に必要とされています。業界の実務者にとって、さまざまな用途シナリオにおける石油コークスの品質要件を正確に把握し、市場の需給パターンと価格傾向に基づいて科学的な決定を下すことが、ますます差別化が進む石油コークス市場で優位性を得る鍵となります。
