【文章內容簡介】 工程的石墨化陰極采用了高壓浸漬，二次焙燒等新工藝新技術，引進國外先進的串接石墨化技術，遠比國內正在試生產的石墨化陰極質量高。半石墨質陰極配入 30%以上的人造石墨，是本工程石墨化陰極的副產品，用量和質量均有可靠的保證，比采用外購石墨生產半石墨質陰極炭塊的質量優(yōu)良穩(wěn)定，更要比一般的無定形陰極炭塊質量優(yōu)秀了。而且 40 萬 t/a的陰極炭塊絕大多數屬于無變形產品。因此，本工程的產品不論在國際和國內市場上，都具有相當大的競爭能力。 設計的 指導思想 按照 2020 年 4 月中旬中鋁股份公司領導的指示“項目起點要高，技術及裝備水平要世界一流，產品質量達到國際先進水平”的精神，作為本項目設計遵循的原則。 生產規(guī)格及產品方案 1. 半石墨質陰極炭塊 11000t/a， 3390179。 660179。 450mm 2. 石墨化陰極炭塊 11000t/a， 3390179。 660179。 500mm 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 12 3. 陰極糊類 (周圍搗固糊、炭塊間搗固糊、炭棒搗固糊、炭膠等 )3000t/a。 建設條件 1. 廠址 :利用現(xiàn)有山西碳素廠的生產廠地，布置陰極生產線。 2. 電源 介休市有 3 個變電所 (1) 介休變電所 距廠區(qū) 7～ 8km A. 110kV 有 4 條進出線，總容量： 40000kVA179。 3=120200kVA均已占滿，到山碳的 110kV進線為 150mm2，目前只送 30000kVA。 B. 35kV 主變?yōu)?31500kVA， 110/35kVA， 85 年投入運行。 C. 10kV 主變?yōu)?31500kVA， 110/35kV，共有 10個間隔，其中 1 個為山碳的826 備用電源。 (2) 綿山變電所 距山炭約 3km A. 110kV 容量為 40000kVA，已無空余容量。 B. 220kV 容量 202000kVA。 (3) 北辛武變電所 在介休北距廠十余公里。 容量為 110kV， 40000 kVA179。 2=80000kVA。 (4) 晉中電力分公司 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 13 電力分公司認為，北辛武及綿山變電所都有一定的局限性，建議在介休變電所擴容，改造到山碳的 110kV線路。因此本工程的電源擬采用介休變電所的 110kVA電源。 3. 水源 擬采用廠內打深井供水 4. 燃料 (1) 天然氣 介休境內沒有天然氣管路通過，根據華泰天然氣的用量，省天然氣公司晉南分公司認為用量太小，難于接受供氣任務。 (2) 周圍工廠的煤氣 金昌 公司距廠區(qū) 1km，年產焦炭 60 萬 t，生產焦爐煤氣 30000Nm3/h,煤氣成分為： H2 CH4 CO CnHm CO2 N2 O2 5459 2328 23 35 % 熱值為： 3600— 4000 kcal/Nm3 但焦化廠生產不穩(wěn)定，受市場影響很大，因此把燃料建立在周邊的焦爐煤氣上，具有很大的不確定性。在初步設計階段再作過細工作。 (3) 重油 根據上述情況，暫擬采用重油。但介休地區(qū)沒有重油的經營部門，需要外購。 設計結果 1．本工程的主導方 案為： 11000 t/a石墨化陰極炭塊 11000 t/a半石墨質陰極炭塊（含人造石墨 30%以上） 3000 t/a陰極糊。 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 14 生產半石墨陰極炭塊和陰極糊的人造石墨，全部由生產石墨化陰極炭塊的副產品供給，不需外購，降低了生產成本。 主要技術經濟指標見下表。 序號 指 標 名 稱 單 位 數 量 備 注 1 建設規(guī)模 t/a 22020 另有 3000t 陰極糊 2 產品產量 半石墨質陰極 t/a 11000 石墨化陰極 t/a 11000 陰極糊 t/a 3000 3 主要原材料、燃料年用量 石油焦 t/a 16698 固體瀝青 t/a 7367 煤焦油 t/a 3779 無煙煤 t/a 8337 冶金焦 t/a 1100 重油 t/a 9378 水 t/a 508300 交流電 kW178。 h/a 179。 108 4 勞動定員 全廠定員 人 450 全員實物勞動生產率 t/a 人 按四種產品估算 全員產值生產率 萬元 /a人 5 總資金 建設投資 萬元 建設期利息 萬元 流動資金 萬元 建設總投資 萬元 含鋪底流動資金 建設總資金 萬元 含全部流動資金 6 盈利能力指標 全部投資財務內部收益率 % 全部投資財務凈現(xiàn) 值 萬元 ic=8% 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 15 序號 指 標 名 稱 單 位 數 量 備 注 全部投資回收期 a 含 年建設期 自有資金內部收益率 % 自有資金財務凈現(xiàn)值 萬元 ic=8% 投資利潤率 % 達產年平均 投資利稅率 % 達產年平均 7 負債能力 第 9年 資產負債率 % 流動比率 % 速動比率 % 借款償還期 a 含 年建設期 2. 本工程可供選擇的過度方案 : 22020 t/a 半石墨質陰極炭塊 (含人造石墨 30%) 3000 t/a 陰極糊 如果已經建成了原料倉庫、瀝青熔化、煅燒、生陰極制造、焙燒、機械加工等主要生產工序，高壓浸漬、二次焙燒、石墨化工序等尚未完全建成，先可按該過度方案安排生產。但此時需要外購電煅無煙煤及人造 石墨碎等，經濟效益要差一些。 其主要技術經濟指標見下表。 序號 指 標 名 稱 單 位 數 量 備 注 1 建設規(guī)模 t/a 22020 2 產品產量 半石墨質陰極 t/a 22020 半石墨質陰極糊 t/a 3000 3 勞動定員 全廠定員 人 300 4 總資金 建設投資 萬元 建設期利息 萬元 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 16 序號 指 標 名 稱 單 位 數 量 備 注 流動資金 萬元 建設總投資 萬元 含鋪底流動資金 建設總資金 萬元 含全部流動資金 5 成本與費用 第 9年 制造成本 萬元 /a 管理費用 萬元 /a 財務費用 萬元 /a 銷售費用 萬元 /a 總成本費用 萬元 /a 其中：固定成本 萬元 /a 可變成本 萬元 /a 經營成本 萬元 /a 6 利潤估算 第 9年 銷售收入 萬元 /a 增值稅 萬元 /a 銷售稅金及附加 萬元 /a 利潤總額 萬元 /a 所得稅 萬元 /a 稅后利潤 萬元 /a 盈余公積金及公益金 萬元 /a 7 盈利能力指標 全部投資財務內部收益率 % 全部投資財務凈現(xiàn)值 萬元 Ic=8% 全部投資回收期 a 含 年建設期 自有資金內部收益率 % 自有資金財務凈現(xiàn)值 萬元 Ic=8% 投資利潤率 % 達產年平均 投資利稅率 % 達產年平均 借款償還期 a 含 年建設期 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 17 從主導方案及過度方案的比較中可以看出 ,主導方案的經濟效益明顯優(yōu)于過度方案 .電解鋁工業(yè)的發(fā)展又迫切需要石墨化陰極炭塊 ,因此應優(yōu)先實施主導方案。 3. 產品拓展 本陰極生產線工程主導方案的技術采用與石墨化電極類似的技術，只要變更原料，在浸漬和二次焙燒工序再作些調整和改造，在串接石墨化工序更換一些設備，就可以生產高功率石墨電極和超高功率石墨電極。但機械加工工序必須增加全套的電極本體加工生產線和接頭加工生產線。 因此，如果一旦石墨化電極市場看好，也是有可能轉入電極生產的。 存在問題 1. 對國內，國際市場的供需預測較粗糙，特別是對國際市場，了解很不全面。 2. 從目前掌握的國內國際市場看，從產量上沒有進入的空間，需求量遠小于供應量，不存在有市場空間允許本項目簡單進入。必須樹立擠市場的概念，既然市場上仍有產品供應，而且大部分產品為低品位的 ,說明該產品社會上仍有需求，項目只有靠優(yōu)質、價廉與別的產品競爭代替普通產品，擠入市場，占有一席之地，項目才能立于不敗之地。 3. 由于是在老廠內部建設，因此總平面布置受 到一定限制，為了實施能夠擺下的大前提下，有些地方在局部看來不盡合理。 4. 由于時間關系，沒有簽訂供電意向書。 5. 由于國內沒有成熟的先進串接石墨化技術，需要從國外引進技術，但該項技術屬極端保密的技術，如引進該技術還要做大量的工作。 6. 在確定重油供應廠商時，仍要積極地作周邊焦爐煤氣供應單位的調研工作，評估可靠性。 7. 新建廠區(qū)與生活區(qū)較近，要取得當地環(huán)保部門認可。 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 18 2. 市場分析 概述 陰極碳塊具有耐高溫、耐腐蝕、導電等特性，在鋁電解槽等高溫冶金爐中得到廣泛應用。在電解鋁行業(yè)中，陰極材料是 制作電解槽內襯和大修時的重要材料。根據原料和熱處理工藝的不同，陰極碳塊按工業(yè)界(炭素廠、鋁廠 )經驗可分為四類：第一類為無定形，第二類為半石墨質，第三類為半石墨化，第四類為石墨化。其中：無定形炭塊在當今國際市場已屬淘汰產品 ,只有少數發(fā)展中國家采用；半石墨質炭塊在西歐和北美及其它地區(qū)大中先進槽型使用最多的一類，應用較廣泛；石墨化炭塊應用于現(xiàn)代大容量高效型鋁電解槽，是陰極碳塊的發(fā)展方向，目前國外的預焙槽已有 40%采用石墨化陰極炭塊作底塊。 我國是鋁生產大國，也是世界鋁用陰極碳塊主要生產國之一，但我國批量生產陰極制 品的時間雖然有 50 多年，但質量和研究水平多年來一直落后于國際先進水平。研究和開發(fā)高品質陰極碳塊，特別是節(jié)能、長壽、運行穩(wěn)定的陰極碳塊，不論從經濟角度還是從中國鋁工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度來看，都是十分緊迫和必要的，是實現(xiàn)我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生存的需要。 國外陰極市場 國外陰極生產狀況 近十幾年來，國外在陰極碳塊方面，投入了大量人力、物力，在科研上有了實質性的突破，取得了顯著的成效并投入生產實踐，產量不斷提高，極大地推動了鋁工業(yè)的發(fā)展。國外高檔碳塊的電解槽壽命目前已達到 2500 天以上 ,而國內 大部分陰極碳塊的槽壽命在 1500 天以下，顯然這種差距是很大的。 中鋁國際工程有限責任公司 山 西 華泰炭素有限責任公司 設計階段：預可研報告 沈 陽 鋁 鎂 設 計 研 究 院 2. 2 萬 t 陰 極 生產線工程 工程編號： CS0519SQ1 19 國外的陰極碳塊生產主要集中在幾個大型企業(yè)，下表是國外主要生產商的供應量： 表 1 國外主要陰極碳塊商供應量 公 司 廠 址 產能 (kt/a) Graftech /Carbone Savoie 巴西 /法國 45 SGL 德國 /波蘭 39 Erftcarbon 德國 15 Vesuvius Premiere 英國 12 Alcan 加拿大 13 SEC (Sumitomo) 日本 25 Nippon Electrode (NDK) 日本 10 Indal 印度 合計 從表 1可以看出，鋁用陰極炭塊的主要生產廠家集中在歐洲，約占總產量的 2/3 以上。 國外陰極需求狀況 近幾年國外