鋁用炭素材料主要包括鋁用陽極材料和鋁用陰極材料兩大類別，兩類炭素材料都有相應(yīng)的上游原料，相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)應(yīng)相關(guān)的流程，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的下游產(chǎn)物。

鋁用陽極材料

預(yù)焙陽極是鋁用碳素陽極材料的典型代表。生產(chǎn)預(yù)焙陽極原料包括煤瀝青、石油焦等。石油焦來源于石油化工行業(yè)焦化渣，經(jīng)過煅燒得到煅后焦，煅后焦與回收殘極、細(xì)粉等物料混合加入煤瀝青黏結(jié)劑，經(jīng)過混捏、成型、焙燒等工序得到預(yù)焙陽極產(chǎn)品。

石油焦

石油焦是石化行業(yè)原油裂解的重油渣經(jīng)過加熱焦化后的產(chǎn)物，碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)90%左右，氫元素8%以下，硫元素5%以下，揮發(fā)分在8%~20%，剩余部分為釩、鐵、鎳、鈉、硅、鈣等元素；由于釩、鈉、鐵、鈣、鎳等元素對(duì)陽極的空氣和二氧化碳反應(yīng)催化作用影響很大。

煅后焦

煅后焦是石油焦高溫煅燒后的產(chǎn)物，煅燒溫度通常在1200~1400℃。這一過程主要是排除石油焦中的水分、揮發(fā)分。煅后焦由于揮發(fā)分、水分等損失，整體質(zhì)量下降，釩、硅、鈣、鎳、鐵等無機(jī)元素含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在石油焦煅燒后，有機(jī)硫燃燒逃逸或者無機(jī)硫分解揮發(fā)使得硫總量損失較多，和石油焦相比煅后焦中硫元素呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，同時(shí)硫含量降低對(duì)空氣反應(yīng)性和二氧化碳反應(yīng)性抑制作用減弱。

煤瀝青

煤瀝青是煤焦油蒸餾殘余物，無固定熔點(diǎn)，化學(xué)組分極其復(fù)雜，碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到92%，氫元素4%左右，還含有少量氧、氮、硫及微量釩、鐵、鎳、鈉等雜質(zhì)元素。煤瀝青中的雜質(zhì)元素含量較低，但該指標(biāo)對(duì)陽極二氧化碳和空氣反應(yīng)性相當(dāng)重要，因?yàn)殛枠O產(chǎn)品被二氧化碳和空氣優(yōu)先反應(yīng)的部分是黏結(jié)劑基體——煤瀝青部分。

國(guó)內(nèi)一般要求煤瀝青灰分小于0.3%，而石油焦灰分通常要求小于0.5%，因此煤瀝青雜質(zhì)元素含量整體上要比石油焦更低，硫元素通常也在0.5%以下，釩、鎳、鈣等元素普遍在0.005%~0.01%水平。由于煤瀝青生產(chǎn)中會(huì)加入鈉鹽，使得鈉元素比石油焦高；另外煤瀝青鈦、鉛、鉻等元素含量通常高于石油焦含量水平，最高能達(dá)到0.02%以上。

殘極

殘極是電解槽中預(yù)焙陽極反應(yīng)后剩余的陽極殘余物，清理除去覆蓋料的殘極，可在陽極材料生產(chǎn)過程中重新利用。殘極中的雜質(zhì)元素會(huì)隨殘極的回收進(jìn)入預(yù)焙陽極中，劣質(zhì)殘極帶來的高含量雜質(zhì)元素，嚴(yán)重影響陽極的導(dǎo)電性和空氣、二氧化碳反應(yīng)性，造成預(yù)焙陽極的碳顆粒脫落。