【正文】 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 19 國(guó)外的陰極碳?jí)K生產(chǎn)主要集中在幾個(gè)大型企業(yè)，下表是國(guó)外主要生產(chǎn)商的供應(yīng)量： 表 1 國(guó)外主要陰極碳?jí)K商供應(yīng)量 公 司 廠 址 產(chǎn)能 (kt/a) Graftech /Carbone Savoie 巴西 /法國(guó) 45 SGL 德國(guó) /波蘭 39 Erftcarbon 德國(guó) 15 Vesuvius Premiere 英國(guó) 12 Alcan 加拿大 13 SEC (Sumitomo) 日本 25 Nippon Electrode (NDK) 日本 10 Indal 印度 合計(jì) 從表 1可以看出，鋁用陰極炭塊的主要生產(chǎn)廠家集中在歐洲，約占總產(chǎn)量的 2/3 以上。 國(guó)外陰極市場(chǎng) 國(guó)外陰極生產(chǎn)狀況 近十幾年來(lái)，國(guó)外在陰極碳?jí)K方面，投入了大量人力、物力，在科研上有了實(shí)質(zhì)性的突破，取得了顯著的成效并投入生產(chǎn)實(shí)踐，產(chǎn)量不斷提高，極大地推動(dòng)了鋁工業(yè)的發(fā)展。 我國(guó)是鋁生產(chǎn)大國(guó)，也是世界鋁用陰極碳?jí)K主要生產(chǎn)國(guó)之一，但我國(guó)批量生產(chǎn)陰極制 品的時(shí)間雖然有 50 多年，但質(zhì)量和研究水平多年來(lái)一直落后于國(guó)際先進(jìn)水平。根據(jù)原料和熱處理工藝的不同，陰極碳?jí)K按工業(yè)界(炭素廠、鋁廠 )經(jīng)驗(yàn)可分為四類：第一類為無(wú)定形，第二類為半石墨質(zhì)，第三類為半石墨化，第四類為石墨化。 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 18 2. 市場(chǎng)分析 概述 陰極碳?jí)K具有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電等特性，在鋁電解槽等高溫冶金爐中得到廣泛應(yīng)用。 6. 在確定重油供應(yīng)廠商時(shí)，仍要積極地作周邊焦?fàn)t煤氣供應(yīng)單位的調(diào)研工作，評(píng)估可靠性。 4. 由于時(shí)間關(guān)系，沒(méi)有簽訂供電意向書。必須樹立擠市場(chǎng)的概念，既然市場(chǎng)上仍有產(chǎn)品供應(yīng)，而且大部分產(chǎn)品為低品位的 ,說(shuō)明該產(chǎn)品社會(huì)上仍有需求，項(xiàng)目只有靠?jī)?yōu)質(zhì)、價(jià)廉與別的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)代替普通產(chǎn)品，擠入市場(chǎng)，占有一席之地，項(xiàng)目才能立于不敗之地。 存在問(wèn)題 1. 對(duì)國(guó)內(nèi)，國(guó)際市場(chǎng)的供需預(yù)測(cè)較粗糙，特別是對(duì)國(guó)際市場(chǎng)，了解很不全面。但機(jī)械加工工序必須增加全套的電極本體加工生產(chǎn)線和接頭加工生產(chǎn)線。 序號(hào) 指 標(biāo) 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 1 建設(shè)規(guī)模 t/a 22020 2 產(chǎn)品產(chǎn)量 半石墨質(zhì)陰極 t/a 22020 半石墨質(zhì)陰極糊 t/a 3000 3 勞動(dòng)定員 全廠定員 人 300 4 總資金 建設(shè)投資 萬(wàn)元 建設(shè)期利息 萬(wàn)元 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 16 序號(hào) 指 標(biāo) 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 流動(dòng)資金 萬(wàn)元 建設(shè)總投資 萬(wàn)元 含鋪底流動(dòng)資金 建設(shè)總資金 萬(wàn)元 含全部流動(dòng)資金 5 成本與費(fèi)用 第 9年 制造成本 萬(wàn)元 /a 管理費(fèi)用 萬(wàn)元 /a 財(cái)務(wù)費(fèi)用 萬(wàn)元 /a 銷售費(fèi)用 萬(wàn)元 /a 總成本費(fèi)用 萬(wàn)元 /a 其中：固定成本 萬(wàn)元 /a 可變成本 萬(wàn)元 /a 經(jīng)營(yíng)成本 萬(wàn)元 /a 6 利潤(rùn)估算 第 9年 銷售收入 萬(wàn)元 /a 增值稅 萬(wàn)元 /a 銷售稅金及附加 萬(wàn)元 /a 利潤(rùn)總額 萬(wàn)元 /a 所得稅 萬(wàn)元 /a 稅后利潤(rùn) 萬(wàn)元 /a 盈余公積金及公益金 萬(wàn)元 /a 7 盈利能力指標(biāo) 全部投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 % 全部投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值 萬(wàn)元 Ic=8% 全部投資回收期 a 含 年建設(shè)期 自有資金內(nèi)部收益率 % 自有資金財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值 萬(wàn)元 Ic=8% 投資利潤(rùn)率 % 達(dá)產(chǎn)年平均 投資利稅率 % 達(dá)產(chǎn)年平均 借款償還期 a 含 年建設(shè)期 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 17 從主導(dǎo)方案及過(guò)度方案的比較中可以看出 ,主導(dǎo)方案的經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于過(guò)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(yīng)優(yōu)先實(shí)施主導(dǎo)方案。但此時(shí)需要外購(gòu)電煅無(wú)煙煤及人造 石墨碎等，經(jīng)濟(jì)效益要差一些。 h/a 179。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)下表。 設(shè)計(jì)結(jié)果 1．本工程的主導(dǎo)方 案為： 11000 t/a石墨化陰極炭塊 11000 t/a半石墨質(zhì)陰極炭塊（含人造石墨 30%以上） 3000 t/a陰極糊。 (3) 重油 根據(jù)上述情況，暫擬采用重油。 (2) 周圍工廠的煤氣 金昌 公司距廠區(qū) 1km，年產(chǎn)焦炭 60 萬(wàn) t，生產(chǎn)焦?fàn)t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(chǎn)不穩(wěn)定，受市場(chǎng)影響很大，因此把燃料建立在周邊的焦?fàn)t煤氣上，具有很大的不確定性。因此本工程的電源擬采用介休變電所的 110kVA電源。 2=80000kVA。 (3) 北辛武變電所 在介休北距廠十余公里。 (2) 綿山變電所 距山炭約 3km A. 110kV 容量為 40000kVA，已無(wú)空余容量。 B. 35kV 主變?yōu)?31500kVA， 110/35kVA， 85 年投入運(yùn)行。 2. 電源 介休市有 3 個(gè)變電所 (1) 介休變電所 距廠區(qū) 7～ 8km A. 110kV 有 4 條進(jìn)出線，總?cè)萘浚?40000kVA179。 500mm 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： 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。 450mm 2. 石墨化陰極炭塊 11000t/a， 3390179。 生產(chǎn)規(guī)格及產(chǎn)品方案 1. 半石墨質(zhì)陰極炭塊 11000t/a， 3390179。因此，本工程的產(chǎn)品不論在國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，都具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)能力。半石墨質(zhì)陰極配入 30%以上的人造石墨，是本工程石墨化陰極的副產(chǎn)品，用量和質(zhì)量均有可靠的保證，比采用外購(gòu)石墨生產(chǎn)半石墨質(zhì)陰極炭塊的質(zhì)量?jī)?yōu)良穩(wěn)定，更要比一般的無(wú)定形陰極炭塊質(zhì)量?jī)?yōu)秀了。從前邊的計(jì)算中可以看出 ，采用石墨化陰極炭塊不僅在技術(shù)上是合理的，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。 近期投產(chǎn)的都是大型預(yù)焙槽，中國(guó)電解鋁和世界電解鋁的技術(shù)發(fā)展也迫切需要大量的高檔鋁用陰極炭塊與此配套。 中鋁公司內(nèi)部的電解鋁要發(fā)展到 400 萬(wàn) t/a，中國(guó)電解鋁的產(chǎn)能已達(dá) 800萬(wàn) t/a， 2020年世界鋁產(chǎn)量有 2985萬(wàn) t/a。實(shí)際上，從計(jì)算過(guò)程中可知，對(duì)于任何相同產(chǎn)能，相同槽型的鋁廠，采用石 墨化陰極炭塊作陰極比半石墨質(zhì)陰極炭塊作陰極的電解槽 ，用不到 3 年的時(shí)間所節(jié)省的電費(fèi)就可以償還多投入的資金。 ()t= 解此指數(shù)方程 t= 即在二年九個(gè)月的時(shí)間，用節(jié)省的電費(fèi)就可以償還采用石墨化陰極炭塊作陰極的電解槽多投入的資金。 =53584895 元 /年≈ /年 從前邊的計(jì)算可知， 29 萬(wàn) t/a采用 350kA電解槽的電解鋁廠 ,采用石墨化陰極炭塊作陰極的電解槽比采用半石墨質(zhì)陰極炭塊的電解槽多投資 12650 萬(wàn)元，銀行貸款年利率按 6%計(jì)，則可計(jì)算出回收期。 =電費(fèi)為 元 /度，故 290000t/a鋁廠，采用石墨化陰極比半石墨質(zhì)陰極節(jié)省電費(fèi)為： 290000179。 采用石墨化陰極比半石墨質(zhì)陰極節(jié)省直流電： 1360013202=398kWh/tAl 整流效率為 98%。 179。 以上計(jì)算均忽略了電阻率溫度系數(shù)，兩者的差別趨勢(shì)不會(huì)有很大的改變。 11/40)179。 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 10 如果采用石墨化陰極炭塊作底塊，為了減少電解槽散熱，炭塊高度為 500mm。 3300)179。 247。 103 U=350000179。 40179。（ 304/306）179。 179。 8400=8526 萬(wàn)元 采用石墨化陰極炭塊為底塊的筑爐直接費(fèi)為 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 9 290000179。 則采用半石墨質(zhì)陰極炭塊為底塊的筑爐直接費(fèi)為 : 290000179。 (2) 石墨化陰極電解槽 運(yùn)行槽數(shù)： 300 臺(tái)，大修周期 35d，運(yùn)行槽壽命 3000d，則需要備用槽 4 臺(tái)，共計(jì)要配置 304 臺(tái)。 500(h)mm 石墨 化陰極炭塊因?yàn)槭‰姕p少了發(fā)熱量，因而增厚 50mm，是為了減少熱損失。 450(h)mm 石墨化陰極炭塊 3390179。 國(guó)外用石墨化炭塊作陰極的電解槽壽命為 3000d； 國(guó)內(nèi)用半石墨質(zhì)炭塊作陰極的電解槽壽命 1500d； 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 8 半石墨質(zhì)陰極炭塊的價(jià)格為 8400元 /噸； 石墨化陰極炭塊的價(jià)格為 18000 元 /噸 建設(shè)鋁廠的陰極炭塊消耗量為： 35kg/ 茲將兩種炭塊的一次投資，經(jīng)營(yíng)費(fèi)列于下表 半石墨質(zhì)陰極炭塊與石墨化陰極炭塊的比較 指標(biāo) 類別 投資元 /噸鋁 .年 運(yùn)營(yíng)費(fèi)元 /噸鋁 單耗 kg/tAl 半石墨質(zhì)塊 294 石墨化塊 700 大型預(yù)焙槽陰極炭塊規(guī)格 : 半石墨質(zhì)陰極炭塊 3390179。 (2) 采用石墨化陰極炭塊的優(yōu)點(diǎn) A. 抗鈉浸蝕能力強(qiáng) 電解槽的后期破損的主要原因是鈉浸入炭塊內(nèi)部，引起炭塊膨脹而破裂。 2. 另一種意見(jiàn)是，既然大型電解槽是一個(gè)先進(jìn)的設(shè)備，那么陰極炭塊理所當(dāng)然地采用先進(jìn)的石墨化陰極炭塊，它的理由是 (1) 國(guó)外預(yù)焙電解 槽已有 40%左右采用石墨化陰極炭塊，特別是大型預(yù)焙槽幾乎全部采用了石墨化陰極炭塊。大型預(yù)焙電解槽推廣石墨化陰極炭塊，在國(guó)內(nèi)鋁界存在兩種意見(jiàn)。 石墨化陰極的采用 中國(guó)的鋁電解槽目前均采用無(wú)定形炭塊或半石墨質(zhì)炭塊，而所謂半石墨炭塊中人造石墨的含量 僅為 10%左右，嚴(yán)格講仍屬無(wú)定形炭塊。 三大族陰極炭塊的性質(zhì)定性比較表 可比性質(zhì) 無(wú)定形基碳?jí)K 半石墨質(zhì)碳?jí)K 石墨化碳?jí)K 價(jià)格 1 ～ 2～ 3 抗熱震系數(shù) 可接受 良 優(yōu) 熱導(dǎo)率 適中 高 很高 電阻率 室溫 高 低 很低 槽溫 中等 很低 很低 鈉膨脹系數(shù) 適中 小 很小 抗壓強(qiáng)度 室溫 高 適中 低 槽溫 高 適中 提高 抗摩損系數(shù) 室溫 優(yōu) 良 差 槽溫 優(yōu) 良 可 中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告 沈 陽(yáng) 鋁 鎂 設(shè) 計(jì) 研 究 院 2. 2 萬(wàn) t 陰 極 生產(chǎn)線工程 工程編號(hào)： CS0519SQ1 7 鋁用陰極炭塊破損的主要原因是鈉浸蝕，石墨化炭塊最大的優(yōu)點(diǎn)是抗鈉浸蝕能力強(qiáng)，因此提高了電解槽壽命。 K1 8～ 15 30～ 45 30 80～ 120 沖擊強(qiáng)度 MPa 25～ 30 25～ 30 — 15 抗折強(qiáng)度 MPa 6～ 10 10～ 15 6～ 10 10～ 15 拉波波爾 特鈉膨脹率 %(m178。 具體分類及性質(zhì)見(jiàn)表 陰極炭塊的分類及性質(zhì) 性 質(zhì) 單 位 碳 塊 形 式 傳統(tǒng)的 (無(wú) 定形 ) 半石墨質(zhì) 半石墨化 石墨化 真密度 g/cm3 ～ ～ ～ 視在密度 g/cm3 ～ ～ ～ ～ 總孔度 % 18～ 25 20～ 25 15～ 30 25 開口孔度 % 15～ 18 15～ 20 — — 電阻率 Ω178。 ● 半石墨化炭塊 — 有兩種含義，一種是指采用石墨作為骨料，在 1200℃ 左右焙燒而制成的產(chǎn)品；另一種是指采用可石 墨化材料 ,整個(gè)中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司 山 西 華泰炭素有限責(zé)任公司 設(shè)計(jì)階段：預(yù)可研報(bào)告