Технология графитизации катода и тенденции развития рынка [Конференция по алюминиевой промышленности SMM]

Опубликовано: Apr 16, 2025 19:22

Сохранить

16 апреля на 20-й конференции и выставке алюминиевой промышленности AICE 2025 SMM (Alumina and Aluminum Raw Materials Forum), организованной компаниями SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center и Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., а также совместно организованной компаниями Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. и Lezhi Qianrun Investment Service Co., Ltd., генеральный директор Luoyang Wanji Carbon Co., Ltd. Ван Чжаоян проанализировал технологические и рыночные тенденции развития графитированных катодов. **Применение, технологии и стандарты алюминиевых катодов** Алюминиевые катоды: высокографитированные углеродные блоки для катодов, полностью графитированные углеродные блоки для катодов. Классификация углеродных блоков для алюминиевых катодов: Полуграфитированные катоды: используют высокотемпературный электрокальцинированный антрацит в качестве заполнителя и средне- или высокотемпературный битум в качестве связующего. Этот продукт обладает плохой проводимостью, слабой коррозионной стойкостью и коротким сроком службы электролизной ванны (около 1000 дней). Он больше не соответствует текущим промышленным политикам и рыночным требованиям и поэтому постепенно выводится из эксплуатации. Высокографитированные катоды: используют высокотемпературный электрокальцинированный антрацит и графитовые отходы в качестве заполнителя и средне- или высокотемпературный битум в качестве связующего. Этот продукт обладает средней проводимостью, несколько лучшей коррозионной стойкостью и умеренным сроком службы электролизной ванны (около 1800 дней). Он остается хорошим выбором для алюминиевых компаний, ориентированных на цену, но, как ожидается, будет постепенно выводиться из эксплуатации в ближайшем будущем. Графитированные катоды: используют кальцинированный нефтяной кокс в качестве заполнителя и средне- или высокотемпературный битум в качестве связующего, с высокотемпературной графитизационной термообработкой при 3000°C. Этот продукт обладает отличной проводимостью, значительной экономией электроэнергии и сроком службы электролизной ванны более 3500 дней. Он постепенно становится основным на рынке. **Машина для виброформовки катодов KHD (Германия)** Основные характеристики: 1. Непрерывная вакуумная экстракция; 2. Низкая пористость продукции; 3. Однородная структура продукции; 4. Высокая объемная плотность продукции. **Кольцевая печь с закрытым обжигом** Основные характеристики: 1. Отличная теплоизоляция, равномерный нагрев продукции; 2. Стабильная внутренняя структура; 3. Высокая коксующая способность продукции, на 2-3% выше, чем у открытых печей. **Графитизационная печь серии Internal Heat** Основные характеристики: 1. Высокая энергоэффективность; 2. Равномерная графитизация; 3. Стабильное качество продукции. **Графитизационная печь серии U-Type Internal** Процесс графитизации: объединение обожженных катодных продуктов в цепь в качестве проводников, использование электроэнергии для нагрева катода до температуры около 3000°C и использование термоактивации для преобразования термодинамически нестабильных атомов углерода из неупорядоченной слоистой структуры в упорядоченную графитовую кристаллическую структуру, при этом удаляются примеси, такие как сера, ванадий, железо и кремний, производится высококачественный графит. **Обрабатывающий узел** Основные характеристики: 1. Высокая точность обработки; 2. Изысканный внешний вид продукции; 3. Высокая автоматизация и производительность; 4. Эффективный пылеуловитель. Он также представил стандарты для углеродных блоков для алюминиевых катодов. **Важная роль катодов в алюминиевых электролизных ваннах** Применение углеродных блоков для катодов: 1. Углеродные блоки для катодов являются важной составляющей подкладки алюминиевых электролизных ванн. 2. Характеристики углеродных блоков для катодов значительно влияют на потребление электроэнергии и срок службы электролизных ванн. 3. В качестве контейнера углеродные блоки для катодов должны выдерживать коррозию расплавленного алюминия и электролита, обеспечивая при этом равномерное распределение тока в алюминии и электролите. Углеродные блоки для катодов играют важную роль в электролизных ваннах, часто называемых «почками» ванны. Качество катода напрямую влияет на срок службы и экономическую эффективность ванны и имеет решающее значение для обслуживания ванны. ►Функция контейнера: катоды, шпат и боковые углеродные блоки вместе образуют контейнер, в котором содержатся расплавленный алюминий и электролит, проходящие такие процессы, как нагрев, электролиз и отливка алюминия. ►Теплопроводность и термостойкость: алюминиевые электролизные ванны работают при температурах выше 930°C, требуя термостойких материалов, выдерживающих тепло, и хорошей теплопроводности для равномерного распределения тепла по катоду, предотвращая значительные термические напряжения и деформации. ►Проводимость: ток поступает в ванну через стальной стержень на дне катода, распределяясь относительно равномерно по основанию ванны. После прохождения через расплавленный алюминий и электролит он образует цепь с анодом, обеспечивая электрохимические реакции и завершая процесс электролиза. Падение напряжения на катоде является ключевым параметром для работы ванны. ►Коррозионная стойкость: катоды должны выдерживать эрозию натриевых солей в расплавленных солях и предотвращать образование Al₄C₃, требуя высокой стабильности в структуре атомов углерода подкладки катода. **Причины роста популярности графитированных катодов** Почему используют графит для изготовления алюминиевых катодов? Графит является отличным проводником тепла и электричества, с теплопроводностью и электропроводностью, сопоставимыми с большинством металлов, но с уникальными характеристиками. В то время как теплопроводность большинства металлов увеличивается с температурой, теплопроводность графита уменьшается. При чрезвычайно высоких температурах графит становится теплоизолирующим материалом, делая его надежным теплоизолирующим материалом при сверхвысоких температурах. **Свойства графита** ►Термостойкость: графит имеет температуру плавления 3850°C и температуру кипения 4250°C, при этом его прочность увеличивается с температурой. Он обычно используется в материалах для горловин ракетных двигателей и является важным материалом в аэрокосмической и военной промышленности. ►Высокая электро- и теплопроводность: электропроводность графита в 100 раз выше, чем у большинства неметаллических руд. Его теплопроводность превышает теплопроводность стали, железа и свинца. Теплопроводность уменьшается с температурой, и при чрезвычайно высоких температурах графит становится изолятором. ►Смазывающие свойства: смазывающие свойства графита зависят от размера его чешуек. Более крупные чешуи приводят к более низкому коэффициенту трения и лучшему смазыванию. Он часто используется в высокотемпературных подшипниках без необходимости дополнительных смазочных материалов. ►Химическая стабильность и пластичность: графит обладает отличной химической стабильностью при комнатной температуре, устойчив к коррозии кислотами, щелочами и органическими растворителями. Он также обладает высокой пластичностью и может быть обработан в тонкие листы и различные формы. ►Стойкость к термошоку: графит может выдерживать резкие изменения температуры без повреждений. Его объем изменяется минимально во время резких изменений температуры, предотвращая трещины. **Преимущества графитовых материалов в производстве катодов** Увеличение срока службы ванны: первая серия графитированных катодных электролизных ванн в Китае (Wanji Aluminum) начала работу 18 января 2006 года, со средним сроком службы ванны более 3730 дней. Самый длительный срок службы ванны составил 5696 дней, закончившись 31 октября 2021 года. В отличие от этого, компании, использующие высокографитированные катоды, в основном прошли один или два капитальных ремонта, при этом некоторые даже требуют трех ремонтов, каждый из которых стоит около 2 млн юаней. Превосходная экономия электроэнергии: после принятия графитированных катодов и литейной технологии падение напряжения на дне ванны достигло минимума в 175 мВ, что более чем на 90 мВ ниже, чем у высокографитированных катодов. Стабильная природа графита также приводит к относительно небольшому увеличению падения напряжения на дне ванны во время использования, экономя 300 кВт·ч на тонну произведенного алюминия. Дополнительные инвестиции могут быть окуплены в короткие сроки. Стабильная работа: из-за низкого поглощения натрия графитированными катодами их коэффициент натриевого расширения очень низок, что приводит к минимальному горизонтальному расширению и соответствующей деформации корпуса ванны после запуска ванны, уменьшая ранние повреждения ванны. Кроме того, отличная теплопроводность графита помогает образовать хорошую стенку печи, эффективно защищая боковые части и уменьшая потребление горизонтального тока, обеспечивая стабильную работу ванны. Увеличение тока для повышения мощности: из-за строгих правительственных политик против незаконного производства алюминия ожидается, что китайский алюминиевый рынок столкнется с дефицитом предложения, что приведет к сильной прибыльности. Поэтому увеличение мощности станет приоритетом для алюминиевых заводов. Как международные, так и отечественные примеры показывают, что принятие графитированных катодов может повысить мощность за счет усиления тока. Экологические преимущества: материалы подкладки, образующиеся после капитальных ремонтов ванн, содержат большое количество опасных элементов, вызывающих серьезный экологический ущерб. Они были классифицированы как опасные отходы, требующие дорогостоящей утилизации алюминиевыми предприятиями. Графитированные катоды с более длительным сроком службы производят меньше опасных отходов, привлекая внимание экологических органов и алюминиевых заводов, потенциально становясь необходимостью из-за экологических требований. Три баланса: графитированные катоды лучше поддерживают баланс тепловых доходов и расходов электролизных ванн, обеспечивают материальный баланс концентрации электролита и глинозема и достигают баланса между анодом («сердцем» ванны) и катодом («почками» ванны). **Текущее состояние, возможности и вызовы в отрасли алюминиевых катодов** Текущее состояние отрасли алюминиевых катодов: 1. Мощность графитированных катодов увеличилась до 850 000 тонн в год. В последние годы мощность катодов оставалась на уровне около 700 000 тонн. В 2021 году мощность составила 740 000 тонн в год, увеличившись до 850 000 тонн в год в 2022 году, что на 14,8% больше по сравнению с предыдущим годом, при этом увеличение произошло за счет графитированных катодных продуктов. Помимо традиционных катодных компаний, некоторые производители электродов также скорректировали свои структуры продукции, чтобы войти в бизнес графитированных катодов. 2. Производство графитированных катодов значительно выросло, составив более 70% от общего объема производства катодов. В 2023 году производство алюминиевых катодов в Китае приблизилось к 400 000 тонн, с годовым приростом менее 1%. Производство графитированных катодов составило 270 000 тонн, что на 30% больше по сравнению с предыдущим годом, составляя 70% от общего объема производства катодов. Тенденции рыночных цен на катоды за последние пять лет: 3. Цены на графитированные катоды были очень волатильными, с обострением жесткой конкуренции. За последние пять лет цены на катоды резко колебались: с почти 20 000 юаней/тонну в 2019 году до около 14 000 юаней/тонну в 2021 году, затем резко выросли до около 36 000 юаней/тонну, прежде чем постепенно снизились в 2023 году, вызвав серию обвалов цен. Компании-производители катодов конкурировали за снижение цен, при этом текущая самая низкая цена упала ниже 15 000 юаней/тонну, оставляя большинство катодных компаний в убытках. Крайняя волатильность цен отпугнула некоторые компании от инвестиций в катоды. Со временем, по мере расширения убытков, ожидается, что отрасль вернется к рациональности и перейдет к здоровой конкуренции.**Спрос и предложение на рынке графитированных катодов для алюминия** Общая мощность алюминиевого производства в Китае составляет около 45 млн тонн. Если весь алюминий будет производиться с использованием графитированных катодов, при потреблении 6-8 кг катода на тонну алюминия, годовое потребление в стране составит 250 000-340 000 тонн. С учетом запуска всех новых отечественных проектов внутренний спрос вряд ли значительно изменится. Рынок катодов в Китае сосредоточен в основном в провинциях Шаньси (Цзиньчжун), Хэнань и Нинся, с общей мощностью 800 000 тонн. С прошлого года некоторые компании, производящие графитовые электроды, вышли на рынок катодов, что еще больше увеличило общую мощность. В целом на рынке сохраняется значительный перепроизводство и жесткая конкуренция. Он также рассказал о ситуации с китайскими компаниями, строящими алюминиевые проекты за рубежом. **Текущее состояние рынка низкосернистого нефтяного кокса для графитированных катодов** Ограниченный рост производства низкосернистого кокса: 1. Производство низкосернистого нефтяного кокса в Китае сокращается. В последние годы импорт тяжелой нефти в Китае значительно вырос, при этом доля высокосернистой нефти увеличилась, что привело к явной тенденции к росту производства высокосернистого и низкокачественного нефтяного кокса. 2. Ресурсы низкосернистого нефтяного кокса за рубежом ограничены. Данные импорта за последние годы показывают, что годовой импорт составляет около 4 млн тонн, и возможности для роста невелики.

③ Из-за ограниченности ресурсов низкосернистого нефтяного кокса Китай импортирует большое количество высокосернистого губчатого кокса. С помощью технологии обессеривания и точного смешивания решена проблема снижения качества сырья.

Применение новых технологий в алюминиевых катодах

1. Технология литья широкого стального стержня + фосфорного чугуна

Изменение способа соединения и формы сборки между катодным стальным стержнем и катодным углеродным блоком позволило оптимизировать проводящую структуру катода. Это помогает снизить горизонтальный ток в расплаве алюминия, увеличить вертикальный ток, расширить проводящее сечение, снизить сопротивление стального стержня, повысить проводимость, снизить потребление постоянного тока (DC) в электролитической ячейке и добиться значительного снижения как горизонтального тока в расплаве алюминия, так и падения напряжения на катоде. Распределение тока на катоде становится более равномерным и стабильным, что продлевает срок службы электролитической ячейки.

2. Литье стального стержня с медной вставкой

При использовании графитированных катодов в качестве носителя цель состоит в оптимизации проводящей структуры катода и снижении горизонтального тока и падения напряжения на катоде. В настоящее время эта технология находится на стадии исследований, в ней участвуют различные проектные институты, и проводятся опытные испытания мелкосерийных ячеек.

3. Также применяются катоды с высокой прочностью, высокой проводимостью и высокой объемной плотностью

В настоящее время некоторые алюминиевые предприятия внедрили поэтапные закупки катодных углеродных блоков, при этом первый сорт является лучшим, а второй сорт соответствует национальным стандартам. Для первого сорта предусмотрены стимулирующие меры, что в определенной степени способствует здоровому развитию катодной отрасли. В то же время некоторые потребители выразили спрос на пропитанные катоды, которые также займут свое место в будущем.

Нажмите, чтобы просмотреть специальный отчет о конференции и выставке алюминиевой промышленности AICE 2025 SMM (20-я)

Заявление об источниках данных: За исключением общедоступной информации, все остальные данные обрабатываются SMM на основе общедоступной информации, рыночного общения и с опорой на внутреннюю базу данных и модели SMM. Они приведены только для справки и не являются рекомендациями для принятия решений.

По любым вопросам или для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь: lemonzhao@smm.cn

Для получения дополнительной информации о доступе к нашим исследовательским отчётам обращайтесь:service.en@smm.cn

Связанные новости

14 часов назад

A00 слегка откатывается, алюминиевый лом в целом остаётся стабильным [Ежедневный обзор рынка алюминиевого лома]

14 часов назад

15 часов назад

Синьцзянская компания Boyuan Aluminum продвигает проект годовой мощностью 150 000 тонн в экономической зоне Чжуньдун

Синьцзянская компания Boyuan Aluminum продвигает проект годовой мощностью 150 000 тонн в экономической зоне Чжуньдун

Синьцзянская компания Boyuan Aluminum Co., Ltd. прилагает все усилия для продвижения строительства нового проекта по производству алюминиевых полуфабрикатов мощностью 150 000 тонн в год. Проект расположен в промышленном парке переработки алюминия Хуошаошань Синьцзянской зоны экономического и технологического развития Чжуньдун. Общий объём инвестиций составляет 180 миллионов юаней, площадь — 64 му. Планируется построить два стандартизированных производственных цеха общей площадью 23 000 м². По конфигурации производственных линий проект будет оснащён двумя линиями по производству алюминиевых прутков, восемью линиями литья и прокатки алюминиевой катанки и полосы, а также одной линией холодной прокатки алюминиевой катанки и полосы. После полного завершения и ввода в эксплуатацию ожидается, что проект достигнет годовой производственной мощности 60 000 тонн алюминиевой проволоки и 90 000 тонн алюминиевой катанки.

15 часов назад

[Ежедневный обзор цен на ADC12] Фьючерсы на алюминий колеблются на высоких уровнях; спотовые цены на ADC12 консолидируются на устойчивой ноте

[Ежедневный комментарий по ценам на ADC12: фьючерсы на алюминий консолидируются на максимумах, спот ADC12 консолидируется на сильной ноте] Контракт на алюминиевый сплав 2611 открылся сегодня на уровне 23 430 юаней за тонну, опустился до внутридневного минимума 23 320 юаней за тонну, где нашёл поддержку, после чего постепенно восстановился, колебался в диапазоне 23 320–23 560 юаней за тонну в течение дня и закрылся на отметке 23 435 юаней за тонну, прибавив 0,11%.

15 часов назад

Связанные новости

Sep 02, 2026 16:56

Синьцзянская компания Boyuan Aluminum продвигает проект годовой мощностью 150 000 тонн в экономической зоне Чжуньдун

Sep 02, 2026 16:42

Sep 02, 2026 16:23

ШФБ: объём складских свидетельств на литейный алюминиевый сплав снизился на 30 т до 21 559 т по состоянию на 2 сентября

Sep 02, 2026 16:13