电解铝产能天花板下碳素阳极产能过剩 铝用炭素未来发展方向如何

上海有色*

　　 SMM4月12日讯：截至2018年年底，我国电解铝建成产能4051万吨/年(剔除违规产能)，产能天花板已经形成。铝用炭素阳极行业发展不平衡，阳极产能过剩在这样的新形势下，沈阳铝镁设计研究院有限公司副总工程师、教授级高工孙毅在SMM主办的2019(第十四届)铜铝峰会-铝产业链高峰论坛暨铝行业品牌盛典上进行了中国铝用阳极和阴极发展方向分析。

　　铝用炭素的新形势特点

　　新增电解铝产能地较集中

　　截止2018年底，全国共出让电解铝指标788.59万吨，接收电解铝指标773.08万吨。根据统计，截至2018年年底，我国电解铝建成产能4051万吨/年(剔除违规产能)，产能天花板已经形成。

　　2019-2020年新投产能大多集中在内蒙、云南、广西等地，新增电解铝产能地较集中。

　　铝用阳极产量及产能突飞猛进

　　2017年中国铝用阳极总产能约为2408万吨，较2016年增长约8.3%，产量2017年1950万吨，较2016年增长8.0%。截止2018年12月，铝用阳极产能为2800万吨/年，全年产量1970万吨，产量较2017相当。

　　铝用炭素阳极行业发展不平衡阳极产能过剩

　　随着国家供给侧结构改革和“三去一降一补”政策的实施，2019年预计电解铝产量约3800万吨，消费炭阳极1900吨，加上出口阳极100万吨，合计2000万吨；

　　从目前测算，预计2019年炭阳极产能3000万吨，产量约2100万吨，炭阳极产量和产能将在一个阶段处于过剩的状态，产能利用率70%左右。

　　产能布局匹配不甚合理

　　电解铝主要布局在内蒙地区(煤炭资源丰富且价格低)、新疆地区(电力价格低)、云南地区(清洁能源)、山东地区(装机容量大)；

　　铝用阳极主要布局在山东地区、河南地区、内蒙地区和甘肃、新疆和青海地区，且部分地区根本不具有石油焦资源优势；从资源和电解铝布局来看，铝用炭阳极产能布局不甚合理匹配。

　　铝用炭素阳极分布现状不尽合理

　　从企业分布来看，商品阳极产能主要集中在华东地区的山东约769万吨、华中地区的河南约326万吨，西北地区的新疆22万吨、甘肃10万吨和青海35万吨，山东省商用预焙阳极的产能占全国产能的约40%。

　　单纯商品阳极市场压力大

　　据有关资料，2019-2020年年中国电解铝计划新增产能约520万吨，主要集中在19家电解铝企业，其中2019年新增产能约300万吨，区域集中在广西、云南、内蒙和贵州等地。

　　 AZ China统计，2019年中国市场新增电解铝产能约有300万吨，理论上需预焙阳极125万吨，在不考虑进出口的前提下，2019年新增阳极产能过剩140万吨，在2018阳极产能已过剩的前提下，增量产能的不断进入将会进一步加剧市场的竞争。

　　2019年预焙阳极新增产能较多，今后几年国内电解铝产能主要向边疆地区转移，包括云南、贵州、内蒙、广西等地，这些企业的阳极基本都相对有配套阳极供应，多半也随电解就近配套建设阳极，因为残极和阳极运输成本较低。所以，就阳极产能而言，山东、河南等地商品阳极将来的市场营销面临较大压力。

　　适合铝用阳极的石油焦质量下降

　　硫含量、挥发分、灰分明显提高，说明石油焦的品质在逐渐劣化；主要表现在V、Na、Ca、Ni、Si等微量元素含量提高，将直接影响阳极抗氧化性能。



　　阳极产能工序组合方式

　　根据铝用阳极生产的工艺特点，阳极产能的工序有几种组合方式：

　　(1)煅烧+生阳极、焙烧模式：指煅烧和生阳极工序建设在石油焦与沥青丰富的东部地区，焙烧工序随电解铝产能(西部)配套建设，由东部的煅烧基地提供生阳极块到厂焙烧；

　　(2)煅烧、生阳极+焙烧模式：指煅烧工序建设石油焦丰富的东部，生阳极和焙烧工序随电解铝产能配套建设，由东部煅后焦基地提供煅后焦，到厂后生产生阳极和焙烧块。

　　(3)煅烧+生阳极+焙烧模式：煅烧、生阳极、焙烧集中在一起，或者靠近电解铝用户(西部)。或者靠近石油焦产地(东部)。

　　阴极产能严重过剩、开工率低

　　全国阴极炭块厂家共计20家，另外生产阴极糊料的有3家(埃肯碳素+河南薪旺+宁夏中兴)。吉蒙炭素在内蒙乌兰察布在建石墨化(质)阴极炭块2万吨/年，目前正在建设阶段，预计2019年建成投产。

　　全部阴极炭块产能70万吨，有效产量约为35万吨，其中出口部分约占5-10%。



　　总的来说，铝用炭素的新形势特点如下：

　　1.阳极阴极下游用户---电解铝产能持续增长、大型化、集约化；电解铝天花板基本形成。

　　2.铝用炭素上游原料---石油焦和煤沥青品质下降、价格波动；优质无烟煤短缺、石墨碎上涨。

　　3.环保要求日趋严厉、门槛提高成为新常态。

　　4.阳极增长速度大于电解铝增长，供过于求，价格震荡；阴极产能严重过剩，行业微利或亏损运行。

　　5.电解铝和阳极、阴极产业集中度提高。

　　6.电解铝布局调整，产能指标主要转移到广西、云南、内蒙和贵州等地。

　　7.阳极商业模式变化，配套为主----商品为主-----相对配套为主

　　8.区域不平衡：电解与炭素，石油焦、无烟煤、阳极、阴极与用户电解厂。

　　9.提质、节能、环保、智能、高效、安全永远在路上。

　　10.铝用阳极阴极需要突破性科技成果并推广。

　　基于铝用炭素的新形势特点，铝电解技术发展对阳极的要求提高了，现主要要求如下：

　　1.环境、职业健康、安全；

　　2.规模大、投资及生产成本低；

　　3.阳极质量要求高；规格大；

　　4.智能制造、自动化、劳动生产率；

　　5.清洁生产、资源及能源消耗低；

　　铝用炭素存量优化与增量思考

　　铝行业环保排放标准日趋严格

　　铝用炭素排放要求更加严格，---粉尘、二氧化硫、沥青烟、氮氧化物、氟化物、VOC(Ph丙芘)等。其中颗粒物排放浓度将由20-100mg/m3，降至10mg/m3；二氧化硫排放浓度将由200-400mg/m3，降至100mg/m3；铝用炭素新增氮氧化物的排放要求，为100mg/m3。

　　优化升级存量

　　结合电解铝市场规模与质量、规格的需要，综合采用资本多元化、技术升级化等各种方式对炭素存量资产进行结构调整、转型升级和技术改造(主要围绕节能降耗、提高质量、设备升级、环保改造、填平补齐、提高效率、自动化智能化、指标改进等进行)，对存量资产升级、提升存量企业竞争力。

　　开展低成本优质阳极的技术攻关，优化工艺技术条件与参数，包括规范原料混配、检验分析技术与方法；大力推行精益过程操作与控制，降低原料、燃料和动力消耗；提高残极清理率；加强设备维护管理。建立质量和成本的基础数据库；根据用户的需求，积极开发阳极生产管控一体化技术、工业机器人、配料技术和节能长寿焙烧炉技术；积极推广工序和工厂标准化作业生产。

　　适当布局发展优质增量

　　孙毅指出发展优质增量需从项目规划、项目地点选择、工艺路线确定、科学设计、采用先进、可靠的技术等方面着手，用最合理的投资、最有竞争力的布局搞好优质增量建设或者进行存量产能转移机会淘汰落后产能。

　　一、在电解铝用户方面，阳极与电解铝用户规模与地点尽量保持一致。二、需在资源富集、建设条件良好的地方考虑布局新项目。三、积极寻找天然气丰富且价格较低的地点规划新项目。四、充分考虑物流的便利性、就近性、效率性。五、考虑区域内环境容量限制日趋严格的要求，满足国家、地方、行业的标准要求，全面改善生产作业环境。六、采用优质大型高效设备，提高设备的性价比、实现自动化智能化运行。七、为全面提升电解铝指标服务，全面提升电解铝运营。

　　影响焙烧布局地点的主要因素包括燃料(天然气)供应与价格、生阳极供应、熟块阳极的稳定、物流(阳极、熟废极)、人员、环保、安全、综合效益最大化等几大因素。

　　铝用炭素生产关键技术

　　罐式炉自动控制系统技术

　　罐式炉自动控制系统技术特点

　　1、罐式炉燃烧自动控制系统实现罐式炉调温自动化，替代人工调温，对监控温度实现精确控制，主控目标波动范围±15℃，同时也提高了罐式炉对挥发分适应性。

　　2、罐式炉燃烧控制系统生产的煅烧焦质量完全可以满足需求，并根据需求的不同设定控制目标温度，反应速度快。

　　3、罐式炉燃烧自动控制系统的成功研发与应用彻底改变了传统罐式炉的生产方式，不仅提升了罐式炉行业的自动化水平，减少人员配置，降低工人劳动强度，也解决了罐式炉生产容易超温问题，能大幅延长罐式

　　炉使用寿命。

　　现场工业化应用——火道温度控制曲线

　　沥青烟蓄热式焚烧处理技术

　　阳极生产沥青烟来源：

　　沥青溶化--沥青烟；

　　生阳极--混捏、冷却、成型、高位槽的沥青烟；

　　焙烧--火道内未完全燃烧焦油、轻质挥发物等；

　　处理方法：

　　黑法净化技术：以粉焦为吸附剂对烟气中的焦油进行吸附，系统不消耗燃料，但系统运行不稳定、管道堵塞、操作复杂、无法处理VOCs，BaP。

　　电捕法净化技术：以电捕焦油器来处理焦油及粉尘，系统能耗低、操作简单，但烟气处理不彻底，无法满足排放要求；回收的焦油为危废，处理成本高。

　　蓄热式焚烧技术：以外加燃料的方式，控制烟气温度，虽然投资及生产运行成本较高，但保证沥青烟中轻质及重质挥发分的完全燃烧，实现烟气完全达标排放。

　　技术特点：

　　1.可以达到99%以上的有机废气分解率

　　2.氧化温度为800-850℃

　　3.使用热气回收装置，热效率94%以上

　　技术指标：

　　1.沥青烟排放：小于5mg/Nm3

　　2.粉尘排放：小于10mg/Nm3

　　3.实现炭素行业有机废气(VOC、BaP)的根本治理。

　　大型高效节能阳极焙烧炉技术

　　2017年6月，沈阳铝镁设计研究院有限公司与索通公司、北京华宇天控公司共同完成的“大型高效节能阳极焙烧炉及系统控制开发与应用”项目通过了中国有色金属工业协会组织的科技成果评价，评价结论为

　　整体技术达到国际领先水平。2017年12月，获中国有色金属工业科学技术一等奖。

　　2018年1月，该技术通过国家发改委节能中心认定，进入《国家重点节能低碳技术推广目录》新入选节能技术。

　　除了以上技术之外还有残极自动清理技术、预焙阳极生产工艺控制技术、石油焦原料装卸堆存与混配均化技术、焙烧烟气综合一体化技术、铝用阴极技术等。其中的铝用阴极技术正在逐步发展中，可润湿性(如硼化钛涂层)等全新型阴极尚在研究阶段，近期内仍然会以高石墨质阴极为主；将来石墨化阴极的使用比例会逐年增加。

　　铝用炭素发展方向

　　1.绿色、环保、节能、安全、优质、低耗、高效、智能化、互联网的理念。

　　2.设备大型化、工厂智能化、配置集约化、单线产能最大化。3.产能向资源、绿色能源丰富地区、成本洼地转移发展。

　　4.铝厂与炭素企业战略合作将常态化，商品配套有活力；实现资源合理配置，形成上下游循环经济产业链，实现利益最大化。

　　5.煅烧靠近生焦产地、生阳极与焙烧靠近电解铝场地相对合理。

　　6.连续混捏更加适合配套阳极，半连续混捏适合多品种商品阳极。

　　7.铝用阴极发展趋势是高石墨质、高强高密石墨化、大规格化和专业化。

　　8.高标准脱硫脱硝、除尘除氟除焦油是企业发展必由之路；沥青烟采用RTO、资源综合利用是发展趋势。