石油焦灰分中的大部分元素来自原油，也有一部分是在炼焦、储存和运输过程中添加的。硅和铝以砂的形式出现在原油中，随着焦化过程变成石油焦。此外，如果生产的石油焦露天堆放，地面的泥沙或风带来的泥沙也会增加石油焦的灰分。钠、钙、镁是这些元素在油田附近矿物中的氯化物，它们以水溶液的形式渗透到原油中。这些因素不仅与井场的位置有关，也与炼油厂的生产过程有关。铁主要是由于炼油厂生产设备的腐蚀而引入的。硫、钒、镍、钛是高分子石油杂环链的固有元素，以化合物的形式存在于石油分子中，因此这些元素的分离是一个难题。

　　 硫是影响石油焦质量的杂质之一。石油焦的含硫量取决于残余油的含硫量。石油焦中残余油硫含量为30％~40％。石油焦中的硫可分为硫有机化合物（硫醚、硫醇、磺酸等）和硫无机化合物（硫化铁、硫酸盐）两大类。一般煅烧温度在1300℃左右脱硫效果不好。只有焙烧温度提高到1450℃左右，脱硫效果才明显。部分硫化物在石墨化的高温下可以排出。

　　 硫是铝电解和石墨制品中阳极材料的有害元素。含硫量高的石油焦生产的石墨电极在石墨化过程中会产生“气胀”现象，容易导致产品开裂。当使用含硫量较高的石墨电极炼钢时，每吨钢电极的消耗量增加，中国大部分产区石油焦含硫量较低，只有使用国内高硫原油或进口高硫原油的炼油厂石油焦含硫量较高。

　　 石油焦的挥发性，从炭化温度的大小来看，釜型焦的炭化温度较高，可达700℃左右，因此釜型焦的挥发性较低（3％-7％），而延迟焦化的石油焦在焦化温度仅为500℃左右，因此挥发性高达8％-15％，延迟焦化生产的石油焦其挥发性不仅取决于焦化温度，它还与渣油进入焦化塔的加载时间和向焦炭层吹汽的条件有关。同一塔排出的焦炭的挥发分也有很大差异，如塔底焦炭结构致密，体积密度大，挥发分低，而塔顶焦炭结构疏松，挥发分要高得多。挥发性石油焦的含量对碳制品的质量影响不大，但对煅烧操作有影响。利用结构一般的回转窑或罐式炉难以煅烧挥发分含量高的石油焦。