【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 展概況炭電極是以電煅無(wú)煙煤、石油焦、石墨碎、煤瀝青等為主要原料制成的，焙燒后經(jīng)加工為成品的炭質(zhì)導(dǎo)電電極，它是工業(yè)硅、鐵合金、電石、黃磷、剛玉等冶煉礦熱爐的高溫導(dǎo)電材料，其原理是依靠炭電極把經(jīng)過(guò)爐用變壓器輸送來(lái)的低壓大電流送到爐內(nèi)，通過(guò)電極端部電弧、爐料電阻以及熔體，把電能轉(zhuǎn)化成熱能而進(jìn)行高溫冶煉，炭電極在礦熱爐冶煉中是不斷消耗的導(dǎo)電體。20 世紀(jì)70 年代，我國(guó)曾試圖研制炭電極，并在1978 年出臺(tái)了石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.《YB81978炭電極》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了電阻率和抗壓強(qiáng)度兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，且規(guī)格局限于直徑500mm 以下的炭電極。由于當(dāng)時(shí)我國(guó)工業(yè)化水平低，技術(shù)水平、生產(chǎn)設(shè)備相當(dāng)落后，經(jīng)驗(yàn)匱乏，炭電極的研發(fā)沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展并一度陷入長(zhǎng)期停滯狀態(tài)。多年來(lái)，炭電極在我國(guó)也沒(méi)有推廣應(yīng)用。20 世紀(jì)90 年代末，隨著我國(guó)工業(yè)硅行業(yè)的快速發(fā)展，為降低工業(yè)硅冶煉能耗、提高冶煉效率和品位，適應(yīng)工業(yè)硅爐大功率化的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)開(kāi)始研發(fā)新型炭電極產(chǎn)品以替代工業(yè)硅冶煉過(guò)程中使用的石墨電極。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，通過(guò)不斷研究、學(xué)習(xí)以及與國(guó)外技術(shù)交流，國(guó)內(nèi)炭電極生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，炭電極發(fā)展成為一種新型節(jié)能環(huán)保材料。新型炭電極與石墨電極相比不僅規(guī)格更大，而且能夠有效降低冶煉成本、減少能耗，同時(shí)還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝和操作流程，具有極高的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，因此在我國(guó)工業(yè)硅冶煉行業(yè)中很快得到應(yīng)用，并且部分產(chǎn)品已銷(xiāo)往國(guó)際市場(chǎng)。目前，炭電極在工業(yè)硅冶煉行業(yè)應(yīng)用比例約占70%。此外，我國(guó)鐵合金冶煉用炭電極也已經(jīng)成功研制，并開(kāi)始了批量生產(chǎn)；電石、黃磷、鈦渣等冶煉礦熱爐用炭電極產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用。20222022 年， 萬(wàn)噸，%，各年產(chǎn)量情況如下圖所示（單位：萬(wàn)噸）石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.炭電極的特點(diǎn)及行業(yè)發(fā)展前景根據(jù)冶煉品種不同，冶煉用礦熱爐可選用普通石墨電極、炭電極或自焙電極作為導(dǎo)電電極。石墨電極是以石油焦、瀝青焦為主要原料經(jīng)高溫石墨化制成的導(dǎo)電材料。自焙電極由礦熱爐上的電極殼與填充的電極糊組成，電極糊以無(wú)煙煤、焦炭和煅后石油焦為原料，加入煤瀝青作為粘結(jié)劑，在一定溫度下制成。電極糊裝入已安裝在礦熱爐上的電極殼內(nèi)，在礦熱爐生產(chǎn)過(guò)程中依靠電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)和爐內(nèi)傳導(dǎo)熱，自行燒結(jié)焦化，邊使用、邊接長(zhǎng)、邊燒結(jié)成型。（1）炭電極的特點(diǎn)概述目前，炭電極在我國(guó)生產(chǎn)工業(yè)硅的敞口型礦熱爐上應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用比例約占70%，其余約30%仍使用石墨電極；在鐵合金礦熱爐及電石礦熱爐上以使用自焙電極為主；在生產(chǎn)黃磷的封閉型礦石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.熱電爐上仍以使用石墨電極為主。炭電極的研發(fā)、應(yīng)用在我國(guó)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，目前除工業(yè)硅行業(yè)外，我國(guó)鐵合金冶煉用炭電極也已經(jīng)成功研制，并開(kāi)始了批量生產(chǎn)；電石、黃磷、鈦渣等冶煉礦熱爐用炭電極產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用。炭電極與石墨電極、自焙電極相比的主要優(yōu)點(diǎn)分別如下：炭電極的生產(chǎn)過(guò)程需經(jīng)過(guò)中碎、配料、混捏、成型、焙燒和機(jī)加工等環(huán)節(jié)，焙燒成型的半成品在機(jī)加工車(chē)間需根據(jù)訂單規(guī)格進(jìn)行切割，將產(chǎn)生約20%的邊角余料，這些余料也可以全部作為原料循環(huán)使用，因此炭電極的生產(chǎn)過(guò)程還具有循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，無(wú)廢渣、工業(yè)廢水的排放。由于炭電極作為礦熱爐用導(dǎo)電電極在節(jié)能減排、降低成本、產(chǎn)品規(guī)格、提高冶煉效率和安全性等方面具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其理化指標(biāo)亦能完全滿(mǎn)足下游行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的要求，因此具有替代石墨電極和自焙電極的巨大潛力。石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.（2）炭電極替代石墨電極的優(yōu)勢(shì)分析①降低能耗、節(jié)約能源石墨電極在生產(chǎn)過(guò)程中需要將焙燒品加熱至 2,5003,000℃高溫進(jìn)行石墨化，石墨化一噸電極消耗4,000 余度電能，同時(shí)還消耗大量的冷卻水。炭電極是將原料經(jīng)破碎、篩分、混捏、成型、焙燒，機(jī)加工后而制成產(chǎn)品，無(wú)石墨化工序，因此使用炭電極可以極大的降低電耗、節(jié)約能源，同時(shí)也符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的政策方向。②大規(guī)格電極能大幅提高經(jīng)濟(jì)效益一般來(lái)說(shuō)，由于生產(chǎn)工藝的差異，石墨電極的直徑大多在700mm 以下，而炭電極的直徑可達(dá) 1,400mm。電極直徑加大后，擴(kuò)大了電極底面的有效熔煉范圍，可以減少電爐的干燒，大大節(jié)約電能，并保持電爐有較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)產(chǎn)、高質(zhì)、低耗，大幅提高經(jīng)濟(jì)效益。③炭電極規(guī)格大，能滿(mǎn)足礦熱爐向大功率發(fā)展的要求一般而言，礦熱爐容量與導(dǎo)電電極直徑規(guī)格配比關(guān)系如下：目前，炭電極的最大規(guī)格可達(dá)直徑1,400mm，而石墨電極的規(guī)格一般在直徑700mm 以下，炭電極更能滿(mǎn)足我國(guó)礦熱爐向大功率發(fā)展的要求。2022 年以來(lái)，我國(guó)先后出臺(tái)多項(xiàng)政策加快淘汰鐵合金、電石、黃磷行業(yè)小功率礦熱爐，并制定行業(yè)準(zhǔn)入政策，鐵合金、電石、黃磷冶煉行業(yè)技術(shù)裝備的升級(jí)將進(jìn)一步促進(jìn)炭電極產(chǎn)品在礦熱石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.爐冶煉過(guò)程中的應(yīng)用。④成本更低、性?xún)r(jià)比高生產(chǎn)石墨電極工藝流程長(zhǎng)，石墨化耗電量大，因此價(jià)格也較高。而炭電極無(wú)需石墨化，生產(chǎn)成本及價(jià)格相對(duì)石墨電極更便宜，使用炭電極更經(jīng)濟(jì)。在噸產(chǎn)品電極消耗量基本相同的情況下，炭電極價(jià)格相當(dāng)于石墨電極的三分之二左右。（3）炭電極替代自焙電極的優(yōu)勢(shì)分析①減少污染物排放自焙電極是把電極糊裝入已安裝在礦熱爐上的電極殼內(nèi)，在礦熱爐生產(chǎn)過(guò)程中依靠電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)和爐內(nèi)傳導(dǎo)熱，自行燒結(jié)焦化，這種電極可連續(xù)使用，邊使用、邊接長(zhǎng)、邊燒結(jié)成型。電極糊在爐內(nèi)焙燒時(shí)冒出大量瀝青煙氣，嚴(yán)重污染環(huán)境和人體健康。炭電極在使用時(shí)無(wú)自焙過(guò)程，不存在瀝青揮發(fā)，更節(jié)能環(huán)保。②能源消耗小、冶煉效率高由電極糊焙燒而成的自焙電極電阻率較大，允許電流密度較低，單位產(chǎn)品耗電量較大，而且電極糊燒結(jié)成自焙電極時(shí)需要通電產(chǎn)生熱量才能夠完成，這樣就增加了電能的消耗。炭電極相對(duì)于自焙電極來(lái)說(shuō)，電阻率低，電極自耗小，節(jié)電近30% 。同時(shí)，炭電極體密度高、灰分低、抗氧化性好，可以提高礦熱爐熱效率及單位時(shí)間產(chǎn)量，縮短冶煉時(shí)間。③生產(chǎn)過(guò)程更安全石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.自焙電極的物理性能較低，當(dāng)電極糊質(zhì)量不穩(wěn)或冶煉操作不當(dāng)時(shí)，自焙電極容易發(fā)生斷裂事故（“軟斷” 或 “硬斷”）。而炭電極抵抗熱應(yīng)力、防止電極斷裂的性能優(yōu)于自焙電極，不存在軟斷事故。（4）礦熱爐發(fā)展方向?qū)μ侩姌O行業(yè)發(fā)展的影響① 礦熱爐向大功率、大容量方向發(fā)展工業(yè)硅、鐵合金、電石、黃磷等冶煉行業(yè)均為高污染、高耗能和資源性行業(yè)，普遍存在技術(shù)裝備水平低、結(jié)構(gòu)不合理、能耗高、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。自2022 年以來(lái)，國(guó)家通過(guò)提高行業(yè)準(zhǔn)入條件及對(duì)限制類(lèi)、淘汰類(lèi)項(xiàng)目實(shí)行差別電價(jià)等措施，促使上述行業(yè)礦熱爐向大功率、大容量方向發(fā)展。A、工業(yè)硅及鐵合金行業(yè)準(zhǔn)入條件及礦熱爐淘汰要求B、電石行業(yè)準(zhǔn)入條件及礦熱爐改造、淘汰要求石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.C、黃磷行業(yè)準(zhǔn)入條件及礦熱爐改造、淘汰要求②礦熱爐向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展目前，我國(guó)多數(shù)鐵合金、電石生產(chǎn)企業(yè)的礦熱爐仍然使用自焙電極，生產(chǎn)過(guò)程中排放的有害氣體嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)還加大了電能消耗。國(guó)家發(fā)改委于2022年分別發(fā)布《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件》、《鐵合金行業(yè)準(zhǔn)入條件》，淘汰鐵合金、電石行業(yè)落后產(chǎn)能，并分別于2022 年、2022 年提高了電石、鐵合金行業(yè)準(zhǔn)入條件。2022 年，國(guó)家發(fā)改委又發(fā)布了《黃磷行業(yè)準(zhǔn)入條件》。這些準(zhǔn)石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.入條件對(duì)鐵合金、電石、黃磷等冶煉行業(yè)的新建項(xiàng)目及現(xiàn)有噸產(chǎn)品能耗和污染物排放指標(biāo)均提出了具體要求。A、工業(yè)硅及鐵合金行業(yè)準(zhǔn)入條件關(guān)于能耗及污染物排放指標(biāo)的要求主要鐵合金產(chǎn)品單位冶煉電耗：工業(yè)硅≤12,000 千瓦時(shí)/噸，硅鐵（FeSi75 ）≤8,500 千瓦時(shí)/噸，電爐錳鐵≤2,600 千瓦時(shí)/噸（入爐品位38% ），硅錳合金≤4,200 千瓦時(shí)/噸（入爐品位34% ），高碳鉻鐵≤3,200 千瓦時(shí)/噸（入爐品位40% ），硅鉻合金≤4,800 千瓦時(shí)/ 噸，中低碳錳鐵≤580 千瓦時(shí) /噸（冷裝不高于1,800 千瓦時(shí)/ 噸）。污染物排放指標(biāo)：鐵合金熔煉爐大氣污染物排放應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB90781996）（新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒布后按新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）。凡是向已有地方排放標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域排放大氣污染物的，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行地方排放標(biāo)準(zhǔn)。B、電石行業(yè)準(zhǔn)入條件關(guān)于能耗及污染物排放指標(biāo)的要求電耗指標(biāo)：新建和擴(kuò)容改造的電石生產(chǎn)裝置執(zhí)行噸電石（標(biāo)準(zhǔn)）電爐電耗應(yīng)≤3,250 千瓦時(shí)；現(xiàn)有電石生產(chǎn)裝置未實(shí)施擴(kuò)容改造的噸電石（標(biāo)準(zhǔn)）電爐電耗應(yīng)≤3,400 千瓦時(shí)。 《電石單位產(chǎn)品能源消耗限額》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，按照新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。污染物排放指標(biāo)：密閉式電石裝置的爐氣（指一氧化碳）必須綜合利用，正常生產(chǎn)時(shí)不允許爐氣直排或點(diǎn)火炬。粉狀爐料必須回收利用。石墨及碳素制品冶煉礦熱爐用炭電行業(yè)分析報(bào)告.C、黃磷行業(yè)準(zhǔn)入條件關(guān)于能耗及污染物排放指標(biāo)的要求新建、在建和現(xiàn)有黃磷裝置必須分別達(dá)到以下經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：可見(jiàn)，近年來(lái)，國(guó)家對(duì)高污染、高耗能和資源性行業(yè)出臺(tái)的多項(xiàng)具體政策標(biāo)準(zhǔn)將持續(xù)促進(jìn)這些行業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，為具有規(guī)格更大、節(jié)能環(huán)保、降耗減排的炭電極產(chǎn)品在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了巨大的潛在市場(chǎng)空間。由于炭電極作為礦熱爐用導(dǎo)電電極不僅在理化指標(biāo)方面能滿(mǎn)足下游行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的要求，而且在節(jié)能減排、降低成本、產(chǎn)品規(guī)格、提高冶煉效率和安全性等方面具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)，炭電極的應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。炭電極市場(chǎng)容量（1）工業(yè)硅用炭電極市場(chǎng)容量①我國(guó)工業(yè)硅行業(yè)現(xiàn)狀工業(yè)硅是電子信息、新能源、新材料產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的功能性材料，被譽(yù)為“魔術(shù)金屬 ”、“工業(yè)味精”，以其為基礎(chǔ)衍生的工業(yè)產(chǎn)品品種繁多。工業(yè)硅廣泛應(yīng)用于硅合金、有機(jī)硅材料、光伏產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體材料