济宁碳素工业总公司 宫振 李庆义 贾鲁宁
郑州轻金属研究院 王平甫 罗英涛
1. 前言
铝用炭制品包括两大类:一类是炭阳极制品,另一类是阴极制品。铝用炭阳极是铝电解生产的主要材料之一,每生产一吨铝要消耗500多公斤炭阳极,它既是电解槽导电的阳极,又参与电化学反应,被称为铝电解槽的“心脏”,其质量对铝电解生产的经济效益影响十分大,是当前炼铝工艺不可替代的大宗消耗材料。分析铝用炭阳极的生产和市场,首先要简单分析电解铝的生产和市场情况。
2.中国电解铝生产发展市场现状和未来走势
2.1中国铝产量由几年的迅猛发展转入起伏波动缓慢发展期
中国电解铝生产连续多年发展势头迅猛,从2002年起,中国已经连续七年,每年电解铝产量增加100万吨以上,年增加量连续居世界第一,2007年更是创造年增加产量321万吨的世界纪录,并导致创造了全球铝产量年增长423万吨的世界纪录。2008年下半年受世界金融危机影响等,迅速下滑,转入起伏波动期。2008年中国铝产量从年初预期的1450万吨降为1336万吨(1317——1360,数据差别)。预计2009年中国电解铝产量约1300——1400万吨左右。中铝股份公司2008年产铝335万吨,山东茌平,魏桥,河南伊川,青铜峡等的产能都超过50万吨。目前,世界上最大的铝厂大多在中国,茌平的铝产能据说已经到90万吨。中国减产350万吨的说法需要说明,小槽系列停了,大槽系列开动了,并有进一步开动的可能。中国除中铝股份公司外,有7——8家大铝厂都计划扩建到50万吨以上,甚至有3——4家计划达到100万吨,他们不是兼并重组,而是主要准备自己扩建。
表1 中国电解铝产量的变化 (万吨)
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年份 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
|
铝产量 |
342 |
433 |
556 |
667 |
778 |
935 |
1256 |
1336 |
1300-1400 |
2.2 电解铝技术进步
近几年我国新建电解铝厂电解系列都是采用最新技术,电解槽容量大,系列产能高,节能降耗环保好,建设速度快。一个20万吨的铝厂,一年就可以建成投产。2008年以来,国内新建的6——7个电解系列几乎全部采用300——400千安新技术。系列电流160千安以下的电解铝厂 不少已经关闭。
表2 近几年我国电解铝建厂新技术与旧技术比较
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电解槽容量(kA) 系列产能(万吨) 吨铝直流电耗(万度) 建设时间 |
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新的技术 300以上 20以上 1.34以下 1年 |
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老技术 160以下 10以下 1.44以上 2——3年 |
2.3 国家宏观调控政策,拟制与振兴并举
国家有关部门前几年连续出台政策,限制高能耗的电解铝等工业的过快发展。比如,07年4月,出台文件——抑制铝冶炼反弹的紧急通知,针对一个并不十分大的行业,专门下达紧急通知,可谓罕见;07年6月出台文件,取消部分铝产品出口退说政策;07年8月出台政策,对部分铝产品征收15%暂定关税;07年9月出台政策,取消高能耗产品优惠电价,电解铝电价提高3分钱;07年10月,出台政策,规定铝行业准入条件,提高进入门槛;08年6月出台文件,电价再提高2.5分……2008年底以前,出台的文件多是拟制;2009年初前后,铝价跌破11000元,国家才出台救市文件,国家并以高于市场价(12500元左右)收储和适当调整出口税收政策。收益单位有中铝,青铜峡,中电投霍林河,云铝,河南万基,青海桥头,河南神火,山西关铝,四川启明星山东兖矿铝,陕西铜川。
2.4 原材料的涨价,跌价,起伏波动
电解铝所用原料和电力一样在2008年以前大幅度涨价,电价平均上涨5分以上,氧化铝每吨价格从2007年初的2600元涨到08年初的3600—4200元,阳极每吨价格从2007年初的2600—2800元涨到08年初的4300——4500元,氟化盐每吨价格平均从7000元涨到9000元以上。以上因素使电解铝吨铝成本增加3500元以上。2008年9月之后,除了电价以外,其余均已大幅回落。到2009年3月,氧化铝价格跌至2000元,阳极价格跌至2600元,氟化盐跌至6500元。电解铝主要原材料价格仍在起伏波动中。
2.5铝消费量从增长迅猛转为需求不望,低迷前进
前几年,由于电解铝主要消费铝的部门——电力建设、交通运输、建筑、食品化工包装、汽车等一直发展速度较快,年增幅超过20%。但是自2008下半年起,增幅回落,年底前后下滑至冰点。至今仍在波动和低迷前进。
2008年中国铝材总产量1492万吨,铝材出口188万吨(净出口126万吨)。2008年中国从废金属中回收铝320万吨,所以统计铝消费量有时出现差别。
2.6电解铝工业向有能源优势的地区转移
由于电解铝生产需要消耗大量电力(吨铝消耗交流电1.40——1.55万度),早在30年前,国外就开始了电解铝的这一转移。比如,1978——1980年第一次能源危机,电解铝生产大国的日本几乎关闭了全部电解铝的生产,产能从100多万吨减少到不足3万吨;在过去的十多年间,美国西海岸关闭电解铝产能160万吨以上;同时在亚、非和南美洲等能源富足劳动力便宜的地区,电解铝迅猛发展。国内近几年随着电价的上涨,电解铝也开始向中西部能源有优势的地区转移。国内七八家大企业,近几年在青海、内蒙、甘肃、宁夏等地新建铝厂,规模大,技术先进,建设速度快。2007年,国内电解铝产量增加321万吨,2008年电解铝产能增加200多万吨,与此有关。只是我国东部等地区能源较紧张,电力价格较高的铝厂大多仍在生产,这一转移目前还不太明显。
2.7世界电解铝生产过剩库存增加
我国是电解铝生产大国,铝产量占全世界产量的33%以上,上海和深圳的金属交易所已经对世界铝市场产生影响。反过来,世界铝市场也影响我国。近几年亚非拉美洲一些国家电解铝工业发展迅速。尤其是从2002年开始,我国出口先进的电解铝技术,价格便宜,建设速度快,刺激了电解铝的快速发展。2006——2008年是我国出口电解铝技术和装备成绩最辉煌的几年,先后与印度,伊朗,马来西亚、沙特、哈萨克斯坦等十多个国家签订了电解铝技术和装备出口合同……种种因素,促使全球电解铝产量增长迅猛,2007年全球铝产量3820万吨。2008年全球铝产量4006万吨,铝的库存创新高。
表3 全球铝产量和消费量(万吨)
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年份 |
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04年 |
05年 |
06年 |
07年 |
08年 |
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全球铝产量 |
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2983 |
3193 |
3397 |
3820 |
4006 |
|
全球铝消费量 |
|
3098 |
3197 |
3433 |
3780 |
|
2.8 2008年9月开始,我国和世界铝市场进入熊市格局。
近几年我国电解的过快发展甚至与市场及政策背离,造成供大于求,在美国次贷风暴引发的全球金融危机感染下,终于导致了2008年9月份开始铝市场的急剧灾难性下滑。铝价从年初的每吨近20000元左右,7月份的每吨19000——18000元迅速下滑到9月份的每吨15200元左右,到2008年10月份,铝价跌破每吨14000元,2008年底,铝价跌破11000元。几乎与中国铝价大幅度下跌同步,全球铝价紧接着快速下跌,铝价从年初的每吨3000美元以上跌到每吨1300美元以下。铝市进入熊市格局。2009年至今,铝价一直在低位徘徊。估计,铝熊市可能要持续一两年。去年我们曾预言,国内电解铝发展速度过快的七八家大企业,尤其要控制发展速度,否则会引起灾难性后果,不幸而言中。现在世界铝市场主要受中国铝市场影响,中国的生产和消费均占全世界的三分之一以上。中国几个大的铝业公司如果继续维持过快的扩建速度,而不停止,电解铝熊市可能更长。
未来市场走势,尽管铝价在低位徘徊,但是,未来市场对铝的需求,仍然继续增长,我国城镇化建设、电力交通等基础设施建设总趋势没有变,铝消费总的增长趋势没有变,只是增长速度放缓。另外价格将在低位徘徊,每吨价格估计在12500——15500元。现在的熊市持续时间长短,和中国特大型铝企业的扩建速度有关。目前减产规模号称350万吨左右,但是,新建电解槽随时具有开动的条件,这些大厂,有能源优势,在未来将通过市场逼迫一些铝厂出局。
在国外和国内,电解铝生产逐步向能源有优势的地方转移,比如在国外,俄国、中东等地铝业发展较快,另外,在中亚、印度和南美一些国家发展也较快。在国内电解铝逐步向能源优势的地方转移,比如青海、内蒙等。铝行业的兼并重组,结构调整将加快。预计,2009年,中国电解铝总产量约在1300——1400万吨左右,2010年,电解铝总产量约在1450万吨(?)。
3.中国铝用炭阳极制品生产技术发展市场现状以及问题和展望
中国在2005年已经淘汰落后的自焙槽炼铝技术,电解铝生产全部采用予焙炭阳极。随着电解铝的快速发展,炭阳极发展迅猛。2007年国内创造了炭阳产量年增长近200万吨的新纪录。2008年下半年,电解铝由牛市转熊市,带动碳阳极行业转熊市,随着铝产量增长的势头放缓甚至下滑,炭阳极的发展受到严重抑制。
3.1阳极制品产量和消费量,阳极市场规律
作为电解铝生产不可替代和大宗消耗的主要原材料之一的炭阳极产品,近几年随着电解铝的快速发展,阳极产量和消费量增长很快。
表4 近年来我国铝用炭阳极产量和需求量变化(万吨)
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年份 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
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阳极国内需求量 |
310 |
370 |
420 |
500 |
650 |
690 |
|
阳极产量 |
340 |
410 |
460 |
530 |
700 |
780 |
预计2009年年,国内需求量,预计630——710万吨,加上出口,产量720——800万吨。2010年国内需求量约720万吨,产量约810万吨。
碳阳极国内市场,固定用户一共只有30家左右,市场容量200——300万吨。其特点是⑴,阳极市场随新铝厂的建设起伏而起伏。因为开动新槽系列需要大量的阳极,一般厂即使有配套的阳极厂,阳极厂的全部正常生产比电解铝的全部生产至少要晚半年左右,所以出现变动用户;⑵碳阳极的价格随着石油焦和沥青(和油,气)价格的变动而变动,因为,这些价格变动影响阳极成本60%以上;⑶今后如果大铝厂自建所谓配套的阳极厂不改变,几年以后,国内的碳阳极市场会逐步萎缩,从资源利用和经济技术以及成本考虑,专家学者一直呼吁,给商品阳极厂生存空间,不主张一风吹自建碳素厂;⑷,中国电解铝的发展空间,余地已经不大,正常生产时,碳阳极的消费量相对是一定的(并且,随着技术的进步,单耗小幅度减少)。中国电解铝产量在波动起伏的下滑与上升,但是与顶峰已经不远了。顶峰是多少,国内外争议颇大。范围大约1500——2000万吨。展望未来3——5年,达到顶峰以后,对阳极的需求只会减少, 不大可能增加。
3.2阳极厂规模分布
铝用炭阳极产量增加,工厂个数减少,规模扩大。铝用炭阳极厂产量规模分布情况:
表5 我国炭阳极厂产能规模分布
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规模产能(万吨) |
大于30 |
10—30 |
5—10 |
小于5万吨 |
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厂家 |
8——10 |
15—18 |
约20 |
约25 |
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总产量(万吨) |
300—350 |
250—280 |
150—220 |
约80 |
现有生产铝用炭阳极的炭素厂70多家(有一部分小厂已经停产或间歇生产),有一部分厂规模扩大。商品阳极约200多万吨,济宁碳素公司是全国最大的商用阳极厂,2007年产量超过30万吨(含合资厂)。郑州、济宁、济南、淄博、德州、百色等地的商用阳极厂发展很快,规模较大。具估计,山东大约有4——5家碳素厂计划扩建到30万吨以上。未来几年,一些中小阳极厂如果不能参加企业集团(兼并重组),将面临生存困难。
3.3阳极厂的资产隶属关系
一是民营股份制的大型的商品碳阳极厂,我国商品阳极(碳块)是从1993年发展起来的。以山东,河南,山西和广西等省为主,尤其是山东,近年来发展较快,“尽发展大个的”。30万吨以上的商品阳极厂几乎全部在山东。山东晨阳,索通,联兴,广西“强强”等都创出了品牌。这些厂设备技术属于国内先进水平。二是电解铝厂隶属的碳阳极厂,这仍然占大半部分。主要分布在河南,青海,宁夏,贵州,山东,内蒙等省区。电解铝厂的阳极厂,一部分厂主要设备是引进的,属于国际先进水平,如贵州,青海,青铜峡,白银,抚顺,平果,兖矿,启明星,兰州,包头等铝厂;一部分厂采用国内先进设备,如郑州,关铝,河南伊川,巩义,霍林河,桥头等铝厂。三是民营与铝厂(或铝厂部分人)的联办的中小企业。四是小型民营企业,后两类装备在改进中。还有两家合资企业,主要是资金和市场式的结合,没有引进全套技术。还有近20家企业主要生产商品煅烧焦,一部分出口,一部分国内销售。由于国内阳极市场下滑,有的已经停产。
3.4炭阳极技术进步
近几年新上的大型铝用炭阳极厂,都是采用最新的技术,生产线产能大,节能和环保较好,而且,建设速度快,8—15万吨的生产线,过去建设周期2——3年,现在,一年建成投产。
表6 我国近几年新建大型炭阳极厂新旧技术比较
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新老技术 |
生产线产能 |
磨粉工艺 |
焙烧炉工艺 |
产品质量与规格 |
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老技术 |
3—5万吨 |
产量低、粉子不均 |
产能低能耗高,质量不均 |
规格小质量中 |
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新技术 |
8—15万吨 |
产能大、粉子自选,质量好 |
产能高能耗低质量好 |
规格大质量优 |
近几年炭阳极生产取得了巨大的技术进步,主要有生阳极设备提升,生产线产能扩大到10——15万吨,环保改进,能耗减少;煅烧炉和焙烧炉产能扩大,在自动化,环保和节能方面进步很大,比如,12组煅烧炉,一台炉年单产煅烧焦3万吨以上,一台焙烧炉单产10万吨以上。2007——2008年,碳阳极行业获得省部级科技成果奖一、二等奖的主要项目有石油焦原料优化掺配技术、自动优化选粉技术、煅烧炉和焙烧炉优化增产技术、生阳极车间自动控制技术,新的标准等。预计未来几年,炉窑的扩产节能数字技术,综合利用和自动化控制,环保技术提升,以及原料的适应技术,更精细稳定的操作技术将会有大的进步。
3,5国内外技术交流与引进
在中国举办的两届国际铝用碳素技术交流会促进了铝用碳素国内外技术交流。主要出口企业与瑞士等国家就阳极检测仪器和阳极质量的交流,也促进了技术进步。但是,与先进国家深层的技术交流还不够,吸收国外的先进技术不够。比如,几乎每年在美国和欧洲一些国家举办的有关铝用碳素方面的技术学术交流会,近两年我国参加人数很少,与一个电解铝和阳极生产大国不相适应。我国的一些先进技术向国外介绍少,不利于技术装备出口;国外成熟的先进技术吸收慢,比如焙烧炉各个炉室阳极焙烧温度的测量对阳极十分重要。西方先进国家广泛采用的“同温比较法”测量焙烧温度和对阳极质量进行监控,并且已经制定了国际标准——ISO17499铝电解用炭素制品同温比较法对焙烧炉焙烧温度(水平)进行测定。测试的标准焦试样坩埚放在碳块的爪孔中或小孔中。与之匹配的有ISO20203标准焦试样的微晶尺寸测定法。并且一些厂规定碳块焙烧温度高于1320E为过烧,低于1150E为欠烧。有的采用“火道状态指数”对每个火道进行评价,有的采用高氧化铝高强度低渗透性的耐火砖等,火道周期达到150次以上。在碳阳极生产烟气粉尘净化和环保管理方面,美欧先进国家已经制定了管理办法和测定文件。如德国1998年制定的VDI——3467管理条例,专门有“石墨炭素制品生产和排放物管理”,挪威等北欧国家制定了阳极厂需要分析纳入管理的排放物标准范围,其中有29种PAH类排放物的排放量,按照挪威标准定期向环保局报告。在设计理念,装备仪器,测试等方面,深层的交流不够,引进不够。
3.6阳极出口
2007年阳极出口增长较快,约40万吨。2008年,继续增长,有可能超过70万吨。主要出口企业有济宁晨阳、郑州中铝河南国贸、索通(北京、德州)、淄博联兴、百色强强和山西等地的企业,主要出口国家有俄国、印度、伊朗、荷兰、德国、美国、加拿大、沙特、哈萨克斯坦等十多个国家。2008年8月国家出台取消出口退税等政策,加上运费,原料涨价,出口效益大幅度下滑。(有关统计,把阳极和阴极炭块等相关产品混在一起,数据有差别)
2009年以来,国外新铝厂的建设大大放缓,一些电解铝厂减产,对阳极的需求减少。这一趋势,目前还在继续。另一方面,由于产业转移。一些有条件的发展中国家新铝厂的建设今后几年仍然会逐步增加,如果政策允许和支持,阳极的国外市场空间有余地。碳阳极相对于石油焦来说,是一种高附加值产品,索通的专家呼吁的“不应该把碳阳极列为高能耗高污染产业”是对的,应该得到支持。国内炭阳极行业产量过剩,价格已经跌破成本价,作为一种高附加值的产业,许多炭阳极企业困难重重,呼吁行业协会寻求政策支持,建议适当退税。
出口市场遇到的第二个问题是对碳阳极与气体的反应性要求和对碳阳极的硫及微量元素含量要求。两者有相关性,阳极微量元素含量高,造成阳极气体反应性高。这个问题主要是由石油焦引起,下边另有叙述。
3.7铝用炭阳极市场未来走势
近几年铝用炭阳极工业发展速度与铝同步,甚至超前,发展很快,尤其是建设技术含量不高的小厂,投资相对不大。中国的一些乡村小企业,不大注意研究政策走向、技术和市场的总情况、长期走势、市场的总容量等,见什么赚钱,就一风吹的上,上的快,下的快。从好的方面来说,只要电解铝需要,阳极马上就可以供应上,正是这一点促成了电解铝的快速发展;从另一方面说,一旦电解铝感冒,铝用炭阳极马上就会发烧,导致铝用炭素行业,几冷几热,几上几下,有的已经出局,状况令人担忧……铝用炭阳极制品,只有电解铝生产使用,一旦电解铝市场下滑或波动,马上影响铝用炭阳极市场。2008年9月以来,随着铝市场急速进入熊市,炭阳极马上进入熊市市场格局。2008年9月以来炭阳极价格已经从2008年初的每吨4500元下降到年中的每吨4100元,进入08年10月份之后,炭阳极价格也和铝一样进一步下滑,每吨跌破2800元。和铝厂一样,现在一些生产炭阳极的小厂,已经关闭,一些大厂,已经限量生产,以避免增大库存。未来走势,一是炭阳极产量和消费量,总趋势,目前仍然在下滑,预计半年以后将会出现缓慢增长的趋势,但是是波动的。2009年国内总需求量,预计630——710万吨,2010年,国内总需求量估计为720万吨。2009年产量预计720——800万吨。2010年产量约810万吨。价格方面,原料价格大起大落影响炭阳极价格,如铝用石油焦价格2007年初每吨约1000元左右, 到2007年末每吨突破2000元,08年一度突破2500元,最近又大幅度下滑,每吨跌破1000元。铝用炭阳极价格,2008年10月底已经跌破每吨3000元,2009年初跌破2600元,最近和铝价上升一样碳阳极价格也有上升。。未来两年,阳极价格和铝价一样,将在每吨2500—3500元低位徘徊。未来铝市场和石油焦市场的波动仍将严重影响炭阳极市场。炭阳极厂的兼并重组,结构调整和铝—炭联合将会加快步伐。如果现有铝厂自建阳极厂的趋势进一步发展,5—8年以后,商品阳极将会逐步萎缩。
4,碳阳极行业遇到的石油焦问题与展望
石油焦问题已经成为铝用碳素行业最头疼的问题之一,但是又很少比较深入的讨论研究。
4.1铝用炭制品行业对石油焦的数量需求
电解铝和炭阳极和炭阴极制品生产的连年发展,刺激石油焦的需求也连年增长。铝行业对石油焦的需求增长情况:
表7近年来铝用炭素行业对石油焦的需求量(万吨)
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年份 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
|
石油焦需求量 |
350 |
420 |
470 |
550 |
700 |
780 |
|
预计2009年铝行业对石油焦的需求量将达到800万吨,2010年铝行业对石油焦的需求将达到约860万吨。加上石油焦(含煅后)出口,总需求量约1000万吨。石油焦数量需求,国内能够满足而且有余。
4.2质量需求及问题,近年来,铝行业遇到了麻烦的石油焦问题。阳极用石油焦的质量大幅度下降,大幅度波动,严重影响了阳极质量和铝厂的经济效益。炭阳极是铝电解槽的“心脏”,不仅质量要求严格,而且不能波动。一方面,电解生产对阳极的要求越来越高,另一方面,铝行业用石油焦的质量却向相反的方向发展,情况令人担忧。近几年铝用石油焦质量下降情况具体为:
1)石油焦中硫、矾、钠、钙、镊、铁、硅等的含量,近几年来,不断上升,且剧烈波动,有的达到无法应用的程度。例如,含硫3—6%,有的8%以上。钒、钠、镊、钙的含量超过400ppm,有的1000PPM以上。2)同一个炼油厂,石油焦质量波动太大,例如,硫,上旬含量0.9%,下旬变为3.8%;挥发份波动7—17%,碱金属含量波动50—500PPm;有的产品金属含量超过1000ppm,水分波动5—11%。3)丸状焦,高沥青含量焦时有出现。4)1毫米以下的细粉焦,以前很少出现,现在有的厂有时高达20%以上。石油焦某些质量指标的巨大波动,给炭阳极生产造成巨大困难,甚至无法使用。
表8 一些炼油厂10年来阳极用石油焦平均质量变动情况表(%,PPm)
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年份 |
硫 |
矾 |
钙,钠 |
1毫米以下粉子 |
|
10年前 |
0.8—1.5 % (比较稳定) |
80ppm以下,比较稳定 |
100ppm以下,稳定 |
小于5% |
|
5年前 |
1.0—2.0% |
80—150ppm(小波动变化) |
100—250ppm小波动变化 |
5—15% |
|
现在 |
1.5—4.0 %个别5%以上,变化大 |
150—300ppm个别400以上,变化大 |
250—350ppm(波动变化大) |
30以上个别40%以上 |
在此向石油焦生产厂家呼吁,某一型号产品,质量指标要有一定范围,而且尽可能提前预告质量指标过大的变化。因为铝电解生产对炭阳极质量要求非常严格。下表是一种型号的出口阳极的质量指标的一些合同值,他们几乎只与石油焦质量有关。
表9,国外一种型号炭阳极一些质量指标(%,PPM)
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指标 |
硫分 |
钒 |
钠 |
镍 |
钙 |
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质量要求 |
小于1.2 |
小于80 |
小于100 |
小于150 |
小于200 |
大宗原料按质量要求掺配,大宗原料的掺配,需要提前准备。另外,建议有关部门在修订石油焦质量标准的时候,要考虑新的技术要求。近几年铝电解技术进步很大,对石油焦提出了新的技术要求,以前研究和交流不多,有色和石化行业交流不够,这影响了两个行业经济效益的发挥。呼吁两个行业协会建立交流平台。
4.3碳阳极行业对石油焦的质量要求,电解铝用炭阳极对石油焦新的技术要求和铝用石油焦技术分类的想法详细归纳如下(国内第一次这么详细归纳):
主要要求:1) 挥发份,7—11%,它影响炭素生产炉窑的稳定和结焦率。过大或过小,应分技术等级。
2)水分,5%以下,它影响炉子的热效率和稳定性。石油焦的水分在炉子中要被加热到1200度,水分过大或过小影响炉子温度,应分等级,不是扣除不扣除的问题。
3)粉料,尤其是1毫米以下(甚至有0.25毫米以下的粉料20%),它严重影响炉子的生产效率和配料配方。对粉子含量和细度应该有一定限制和分等级(现在在要求大颗粒多很难)。
4)硫含量,它影响环保,结焦率和电解铝电流效率,对硫含量应分等级,不能无限高。
5)金属含量,主要是钒、钠、镊、钙等,它们影响阳极的气体反应性增大,进而影响炭耗和电解槽稳定(应分几个等级)、铁以及硅含量(影响铝质量),应该限定含量和分等级。
6)密度与结构,密度太小和结构松散,影响炭制品的质量,煅后焦体积密度建议分为几个等级(目前变化范围为每立方厘米0.74—0.84克,涉及到取样和分析方法标准化)。7)电阻率,它影响铝生产的电耗,指标变化范围很大,在410—560之间,应该分等级。8)真密度,真密度与石油焦的结构有关,不同的石油焦在同样温度下煅烧,真密度不同,它影响阳极的使用性能。
石油焦是炼油厂的副产品,以前技术要求不严格,今后随着技术的进步,石油焦的质量指标将会逐步适应。对石油焦订货合同逐步应有详细的质量要求。下表是铝用碳阳极行业理想的质量分类表。这涉及到配套的检测标准和取样方法的开发,这是我国两个行业的一个薄弱环节,目前可以借鉴国际标准和其他国家先进的标准,真正完善需要很长时间。
表10碳阳极行业对石油焦质量分类的理想要求分类表(%。PPm)
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指标 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
等外 |
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硫 |
1,0以下 |
1—2.0 |
2—3.0 |
3—4.0 |
大于4 |
|
钒 |
80以下 |
80—150 |
150—250 |
25—400 |
大于400 |
|
钠 |
80以下 |
80—150 |
150—250 |
25—400 |
大于400 |
|
钙 |
小于100 |
100—200 |
200—300 |
300---400 |
大于400 |
|
挥发分 |
7—9 |
9—11 |
11—13 |
13—15 |
大于15 |
|
水分 |
1—3 |
3—5 |
5—7 |
7—9 |
大于9 |
|
硅 |
小于200 |
200—300 |
300—400 |
大于400 |
|
|
铁 |
小于200 |
200—300 |
300—400 |
大于400 |
|
|
大于8毫米焦量 |
大于60 |
50—60 |
40—50 |
小于40 |
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|
小于1毫米焦量 |
小于10 |
10—20 |
20—30 |
30—40 |
大于40 |
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煅后电阻率 |
小于450 |
450—500 |
500—550 |
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υΩm |
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煅后真密度 |
大于2.08 |
2.06—2.08 |
2.03—2.06 |
2.0—2.03g/cm3 |
小于2.0 |
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灰分 |
小于0.3 |
0.3—0.5 |
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还有体积密度,颗粒稳定性指标,气体反应性的两个指标和上述指标有一定关系。
一个大的炭素厂一般要用几家的石油焦。有个别指标差一点,甚至差好多,只要批量多少清楚,能事前通知批量和哪个指标差少,一般炭素厂可以事前准备对掺的原料,以使阳极的质量不变。现在的问题是几千吨石油焦,到场后,经过化验才知道有的指标很差,这时已经无法挽回。现在国内铝厂和炭素厂产品质量和经济效益受石油焦质量巨大影响,原因就在于此。山东一个生产出口产品的碳素厂,相邻是生产石油焦的炼油厂。要求石油焦矾不高于100PPM,每天进厂的货,到厂以后才知道,一般100PPM以下,很好用;有时,突然达到1000PPM,根本无法使用。对此碳素厂很头疼,只好到几千里以外订购,相邻的炼油厂不当一会事,这严重和长期影响了碳阳极厂和电解铝厂的经济效益。针对遇到的石油焦新问题,展望今后几年,将会加强协作与研究,逐步解决这一难题。