Abstrakcyjny:Autor analizuje sytuację produkcji i zużycia koksu igłowego w naszym kraju, perspektywy jego zastosowania w przemyśle elektrod grafitowych i materiałów elektrod ujemnych, aby zbadać wyzwania związane z rozwojem koksu igłowego naftowego, w tym niedobór zasobów surowcowych, niską jakość, długi cykl i nadwyżkę mocy produkcyjnych, ocenę zastosowań, zwiększenie segmentacji produktu, badań, zastosowań, mierników wydajności, takich jak badania asocjacyjne w celu rozwoju rynku wysokiej klasy.
W zależności od różnych źródeł surowców, koks igłowy można podzielić na koks igłowy olejowy i koks igłowy węglowy. Koks igłowy olejowy jest wytwarzany głównie z zawiesiny FCC poprzez rafinację, hydroodsiarczanie, opóźnione koksowanie i kalcynację. Proces jest stosunkowo złożony i ma wysoką zawartość techniczną. Koks igłowy ma cechy wysokiej zawartości węgla, niskiej zawartości siarki, niskiej zawartości azotu, niskiej zawartości popiołu itd. i ma wyjątkowe właściwości elektrochemiczne i mechaniczne po grafityzacji. Jest to rodzaj anizotropowego, wysokiej jakości materiału węglowego z łatwą grafityzacją.
Koks igłowy jest głównie używany do ultrawysokiej mocy elektrod grafitowych i materiałów katodowych baterii litowo-jonowych, jako cele strategiczne „szczytu węglowego”, „neutralności węglowej”, kraje nadal promują transformację przemysłu żelaznego i stalowego oraz samochodowego i modernizację dostosowania struktury przemysłowej i promują stosowanie energooszczędnej technologii niskoemisyjnej i zielonej ochrony środowiska, aby promować produkcję stali w piecach łukowych i szybki rozwój nowych pojazdów energetycznych, popyt na surowy koks igłowy również szybko rośnie. W przyszłości przemysł downstream koksu igłowego nadal będzie bardzo prosperujący. Ten temat analizuje status zastosowania i perspektywy koksu igłowego w elektrodzie grafitowej i materiale anody oraz przedstawia wyzwania i środki zaradcze dla zdrowego rozwoju przemysłu koksu igłowego.
1. Analiza produkcji i kierunku przepływu koksu igłowego
1.1 Produkcja koksu igłowego
Produkcja koksu igłowego koncentruje się głównie w kilku krajach, takich jak Chiny, Stany Zjednoczone, Wielka Brytania, Korea Południowa i Japonia. W 2011 r. globalna zdolność produkcyjna koksu igłowego wynosiła około 1200 kt/a, z czego zdolność produkcyjna Chin wynosiła 250 kt/a, a było tylko czterech chińskich producentów koksu igłowego. Do 2021 r., według statystyk Sinfern Information, globalna zdolność produkcyjna koksu igłowego wzrośnie do około 3250 kt/a, a zdolność produkcyjna koksu igłowego w Chinach wzrośnie do około 2240 kt/a, co stanowi 68,9% globalnej zdolności produkcyjnej, a liczba chińskich producentów koksu igłowego wzrośnie do 21.
Tabela 1 przedstawia zdolność produkcyjną 10 największych producentów koksu igłowego na świecie, przy całkowitej zdolności produkcyjnej 2130kt/a, co stanowi 65,5% globalnej zdolności produkcyjnej. Z perspektywy globalnej zdolności produkcyjnej przedsiębiorstw koksu igłowego, producenci koksu igłowego z serii olejowej mają na ogół stosunkowo dużą skalę, średnia zdolność produkcyjna pojedynczej instalacji wynosi 100 ~ 200kt/a, zdolność produkcyjna koksu igłowego z serii węglowej wynosi tylko około 50kT/a.
W ciągu najbliższych kilku lat globalna zdolność produkcyjna koksu igłowego będzie nadal rosła, ale głównie w Chinach. Planowana i budowana zdolność produkcyjna koksu igłowego w Chinach wynosi około 430 kT/rok, a sytuacja nadwyżki mocy produkcyjnych jest jeszcze bardziej zaostrzona. Poza Chinami zdolność produkcyjna koksu igłowego jest zasadniczo stabilna, a rosyjska rafineria OMSK planuje budowę jednostki koksu igłowego o mocy 38 kt/rok w 2021 r.
Rysunek 1 przedstawia produkcję koksu igłowego w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Jak widać na rysunku 1, produkcja koksu igłowego w Chinach osiągnęła wybuchowy wzrost, ze skumulowaną roczną stopą wzrostu wynoszącą 45% w ciągu 5 lat. W 2020 r. całkowita produkcja koksu igłowego w Chinach osiągnęła 517 tys. ton, w tym 176 tys. ton serii węglowej i 341 tys. ton serii olejowej.
1.2 Import koksu igłowego
Rysunek 2 przedstawia sytuację importu koksu igłowego w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Jak widać na rysunku 2, przed wybuchem epidemii COVID-19 wolumen importu koksu igłowego w Chinach znacznie wzrósł, osiągając 270 tys. ton w 2019 r., co stanowi rekord. W 2020 r., ze względu na wysoką cenę importowanego koksu igłowego, zmniejszoną konkurencyjność, duże zapasy portowe i nałożenie się na ciągły wybuch epidemii w Europie i Stanach Zjednoczonych, wolumen importu koksu igłowego do Chin w 2020 r. wyniósł tylko 132 tys. ton, co stanowi spadek o 51% rok do roku. Według statystyk, w koksie igłowym importowanym w 2020 r. koks igłowy olejowy wyniósł 27,5 tys. ton, co stanowi spadek o 82,93% rok do roku; Miara węgla koksu igłowego wyniosła 104,1 kt, o 18,26% więcej niż w roku ubiegłym. Głównym powodem jest to, że transport morski Japonii i Korei Południowej jest mniej dotknięty epidemią. Po drugie, cena niektórych produktów z Japonii i Korei Południowej jest niższa niż podobnych produktów w Chinach, a wolumen zamówień w dół łańcucha dostaw jest duży.
1.3 Kierunek aplikacji koksu igłowego
Koks igłowy to rodzaj wysokiej jakości materiału węglowego, który jest głównie używany jako surowiec do produkcji ultrawysokowydajnych elektrod grafitowych i sztucznych materiałów anodowych grafitowych. Najważniejszymi polami zastosowań końcowych są produkcja stali w piecach łukowych i akumulatory do nowych pojazdów energetycznych.
FIG. 3 przedstawia trend zastosowań koksu igłowego w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Elektroda grafitowa jest największym obszarem zastosowań, a tempo wzrostu popytu wchodzi w fazę stosunkowo płaską, podczas gdy materiały elektrod ujemnych nadal szybko rosną. W 2020 r. całkowite zużycie koksu igłowego w Chinach (wliczając zużycie zapasów) wyniosło 740 kT, z czego zużyto 340 kT materiału ujemnego i 400 kt elektrody grafitowej, co stanowi 45% zużycia materiału ujemnego.
2.1 Rozwój technologii produkcji stali metodą elektrooporową
Przemysł hutniczy jest głównym producentem emisji dwutlenku węgla w Chinach. Istnieją dwie główne metody produkcji żelaza i stali: wielki piec i elektryczny piec łukowy. Spośród nich produkcja stali w elektrycznym piecu łukowym może zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 60%, a także może realizować recykling zasobów złomu stalowego i zmniejszać zależność od importu rudy żelaza. Przemysł hutniczy zaproponował objęcie przewodnictwa w osiągnięciu celu „szczytu emisji dwutlenku węgla” i „neutralności dwutlenku węgla” do 2025 r. Zgodnie z wytycznymi krajowej polityki przemysłu hutniczego, powstanie duża liczba hut stali, które zastąpią stal konwertorową i wielkopiecową piecem elektrycznym łukowym.
W 2020 r. produkcja stali surowej w Chinach wyniosła 1054,4 mln ton, z czego produkcja stali eAF wynosi około 96 mln ton, co stanowi zaledwie 9,1% całkowitej produkcji stali surowej, w porównaniu z 18% średniej światowej, 67% Stanów Zjednoczonych, 39% Unii Europejskiej i 22% japońskiej stali EAF, istnieje duże pole do postępu. Zgodnie z projektem „Wytycznych dotyczących promowania wysokiej jakości rozwoju przemysłu żelaza i stali” wydanym przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych 31 grudnia 2020 r. udział produkcji stali eAF w całkowitej produkcji stali surowej powinien wzrosnąć do 15% ~ 20% do 2025 r. Wzrost produkcji stali eAF znacznie zwiększy popyt na elektrody grafitowe o bardzo dużej mocy. Trend rozwojowy krajowego pieca łukowego jest wysoki i wielkoskalowy, co powoduje większe zapotrzebowanie na elektrody grafitowe o dużej specyfikacji i bardzo dużej mocy.
2.2 Status produkcji elektrody grafitowej
Elektroda grafitowa jest niezbędnym materiałem eksploatacyjnym do produkcji stali metodą elektroforezy. Rysunek 4 przedstawia zdolność produkcyjną i wydajność elektrody grafitowej w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Zdolność produkcyjna elektrody grafitowej wzrosła z 1050 kT/rok w 2016 r. do 2200 kt/rok w 2020 r., przy skumulowanej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 15,94%. Te pięć lat to okres szybkiego wzrostu zdolności produkcyjnej elektrody grafitowej, a także bieżący cykl szybkiego rozwoju przemysłu elektrod grafitowych. Przed 2017 r. przemysł elektrod grafitowych jako tradycyjny przemysł wytwórczy o wysokim zużyciu energii i wysokim zanieczyszczeniu, duże krajowe przedsiębiorstwa elektrod grafitowych ograniczały produkcję, małe i średnie przedsiębiorstwa elektrod grafitowych stają w obliczu zamknięcia, a nawet międzynarodowi giganci elektrodowi muszą zaprzestać produkcji, odsprzedać i wyjść. W 2017 r., pod wpływem i napędzany przez krajową politykę administracyjną obowiązkowej eliminacji „stali prętowej”, cena elektrody grafitowej w Chinach gwałtownie wzrosła. Pobudzony nadmiernymi zyskami rynek elektrod grafitowych zapoczątkował falę wznawiania i rozbudowy mocy produkcyjnych.
W 2019 r. produkcja elektrod grafitowych w Chinach osiągnęła nowy rekord w ostatnich latach, osiągając 1189 kT. W 2020 r. produkcja elektrod grafitowych spadła do 1020 kT z powodu osłabionego popytu spowodowanego epidemią. Jednak ogólnie rzecz biorąc, chiński przemysł elektrod grafitowych ma poważny nadmiar mocy produkcyjnych, a wskaźnik wykorzystania spadł z 70% w 2017 r. do 46% w 2020 r., co stanowi nowy niski wskaźnik wykorzystania mocy produkcyjnych.
2.3 Analiza popytu na koks igłowy w przemyśle elektrod grafitowych
Rozwój stali eAF będzie napędzał popyt na grafitowe elektrody o bardzo dużej mocy. Szacuje się, że popyt na grafitowe elektrody wyniesie około 1300kt w 2025 r., a popyt na surowy koks igłowy wyniesie około 450kT. Ponieważ w produkcji dużych i bardzo mocnych grafitowych elektrod i spoin, koks igłowy na bazie oleju jest lepszy niż koks igłowy na bazie węgla, udział popytu na grafitowe elektrody na koks igłowy na bazie oleju będzie dalej wzrastał, zajmując przestrzeń rynkową koksu igłowego na bazie węgla.
Czas publikacji: 23-03-2022