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, badania zastosowań, wskaźniki wydajności, takie jak badania asocjacyjne w celu rozwoju rynku wysokiej klasy.
Ze względu na różne źródła 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 ten jest stosunkowo złożony i charakteryzuje się wysokim poziomem technicznym. Koks igłowy charakteryzuje się wysoką zawartością węgla, niską zawartością siarki, azotu i popiołu, a po grafityzacji charakteryzuje się doskonałymi właściwościami elektrochemicznymi i mechanicznymi. Jest to rodzaj anizotropowego, wysokiej jakości materiału węglowego, który łatwo ulega grafityzacji.
Koks igłowy jest wykorzystywany głównie do produkcji elektrod grafitowych o ultrawysokiej mocy oraz materiałów katodowych do akumulatorów litowo-jonowych. Zgodnie ze strategicznymi celami „szczytu węglowego” i „neutralności węglowej” kraje nadal promują transformację przemysłu hutniczego i samochodowego oraz modernizację i dostosowanie struktur przemysłowych, a także promują stosowanie energooszczędnych, niskoemisyjnych i ekologicznych technologii ochrony środowiska, promują produkcję stali w piecach łukowych i szybki rozwój nowych pojazdów elektrycznych. Zapotrzebowanie na surowy koks igłowy również dynamicznie rośnie. W przyszłości przemysł koksu igłowego będzie nadal bardzo dobrze prosperował. Niniejszy artykuł analizuje stan i perspektywy zastosowania koksu igłowego w elektrodach grafitowych i materiałach anodowych, a także przedstawia wyzwania i środki zaradcze dla prawidłowego 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 roku globalna zdolność produkcyjna koksu igłowego wynosiła około 1200 kt/rok, z czego zdolność produkcyjna Chin wynosiła 250 kt/rok, a w Chinach działało tylko czterech producentów koksu igłowego. Według statystyk Sinfern Information, do 2021 roku globalna zdolność produkcyjna koksu igłowego wzrośnie do około 3250 kt/rok, a zdolność produkcyjna koksu igłowego w Chinach wzrośnie do około 2240 kt/rok, co będzie stanowić 68,9% globalnej zdolności produkcyjnej. Liczba chińskich producentów koksu igłowego wzrośnie do 21.
Tabela 1 przedstawia moce produkcyjne 10 największych producentów koksu igłowego na świecie, o łącznej zdolności produkcyjnej 2130 kt/rok, co stanowi 65,5% globalnej zdolności produkcyjnej. Z perspektywy globalnej zdolności produkcyjnej przedsiębiorstw produkujących koks igłowy, producenci koksu igłowego z serii olejowej charakteryzują się zazwyczaj stosunkowo dużą skalą produkcji. Średnia zdolność produkcyjna pojedynczego zakładu wynosi 100–200 kt/rok, a zdolność produkcyjna koksu igłowego z serii węglowej wynosi zaledwie około 50 kt/rok.
W ciągu najbliższych kilku lat globalne moce produkcyjne koksu igłowego będą nadal rosły, głównie w Chinach. Planowane i realizowane w Chinach moce produkcyjne koksu igłowego wynoszą około 430 tys. ton rocznie, a sytuacja nadwyżki mocy produkcyjnych dodatkowo się pogarsza. Poza Chinami moce produkcyjne koksu igłowego są zasadniczo stabilne, a rosyjska rafineria OMSK planuje budowę instalacji koksu igłowego o wydajności 38 tys. ton rocznie w 2021 roku.
Rysunek 1 przedstawia produkcję koksu igłowego w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Jak widać na rysunku 1, produkcja koksu igłowego w Chinach osiągnęła gwałtowny wzrost, ze średnioroczną stopą wzrostu na poziomie 45% w ciągu 5 lat. W 2020 roku całkowita produkcja koksu igłowego w Chinach osiągnęła 517 tys. ton, w tym 176 tys. ton koksu węglowego i 341 tys. ton koksu olejowego.
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 ciągłe wybuchy 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 importowanym koksie igłowym w 2020 r., koks igłowy olejowy wyniósł 27,5 tys. ton, co stanowi spadek o 82,93% rok do roku; Węgiel mierzy koks igłowy 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, wykorzystywanego głównie jako surowiec do produkcji ultrawysokowydajnych elektrod grafitowych i anod grafitowych. Najważniejsze obszary zastosowań końcowych to produkcja stali w piecach łukowych oraz akumulatory do pojazdów elektrycznych.
Rys. 3 przedstawia trendy w zakresie zastosowań koksu igłowego w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Elektrody grafitowe stanowią największy obszar zastosowań, a tempo wzrostu popytu na nie jest stosunkowo stabilne, podczas gdy materiały na elektrody ujemne nadal dynamicznie rosną. W 2020 roku całkowite zużycie koksu igłowego w Chinach (wliczając zużycie zapasów) wyniosło 740 tys. ton, z czego zużyto 340 tys. ton materiału ujemnego i 400 tys. ton elektrody grafitowej, co stanowi 45% zużycia materiału ujemnego.
2.1 Rozwój technologii produkcji stali metodą elektrooporową
Przemysł hutniczy i stalowy jest głównym źródłem 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 umożliwiać recykling złomu stalowego i zmniejszać zależność od importu rudy żelaza. Przemysł hutniczy i stalowy zaproponował objęcie roli lidera w osiągnięciu celu „szczytu emisji dwutlenku węgla” i „neutralności węglowej” do 2025 roku. Zgodnie z wytycznymi krajowej polityki przemysłu hutniczego i stalowego, powstanie wiele hut, które zastąpią stal konwertorową i wielkopiecową elektrycznymi piecami łukowymi.
W 2020 r. chińska produkcja stali surowej 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 zatem duże pole do postępu. Zgodnie z projektem „Wytycznych dotyczących promowania wysokiej jakości rozwoju przemysłu żelaza i stali” wydanym przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych w dniu 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 ultra wysokiej mocy. Trend rozwojowy krajowych pieców łukowych jest wysoki i wielkogabarytowy, co stwarza większe zapotrzebowanie na elektrody grafitowe o dużej specyfikacji i ultra wysokiej mocy.
2.2 Stan produkcji elektrody grafitowej
Elektroda grafitowa jest niezbędnym materiałem eksploatacyjnym do produkcji stali metodą elektrowspawania elektrycznego. Rysunek 4 przedstawia zdolność produkcyjną i wydajność elektrod grafitowych w Chinach w ciągu ostatnich 5 lat. Zdolność produkcyjna elektrod grafitowych wzrosła z 1050 tys. ton rocznie w 2016 r. do 2200 tys. ton rocznie w 2020 r., przy średniorocznej stopie wzrostu wynoszącej 15,94%. Te pięć lat to okres szybkiego wzrostu zdolności produkcyjnych elektrod grafitowych, a także okres dynamicznego rozwoju przemysłu elektrod grafitowych. Przed 2017 r. przemysł elektrod grafitowych, jako tradycyjny przemysł wytwórczy o wysokim zużyciu energii i wysokim zanieczyszczeniu, ograniczał produkcję dużych krajowych przedsiębiorstw produkujących elektrody grafitowe, małe i średnie przedsiębiorstwa były zamykane, a nawet międzynarodowi giganci musieli wstrzymać produkcję, odsprzedać i wycofać się z rynku. W 2017 r., pod wpływem i napędzany przez krajową politykę administracyjną dotyczącą obowiązkowej eliminacji „stali prętowej”, cena elektrod grafitowych w Chinach gwałtownie wzrosła. Pobudzony przez nadmierne zyski, rynek elektrod grafitowych zapoczątkował falę wznawiania i rozbudowy mocy produkcyjnych.
W 2019 roku produkcja elektrod grafitowych w Chinach osiągnęła nowy rekord w ostatnich latach, osiągając 1189 tys. ton. W 2020 roku produkcja elektrod grafitowych spadła do 1020 tys. ton z powodu osłabienia popytu spowodowanego epidemią. Ogólnie rzecz biorąc, chiński przemysł elektrod grafitowych zmaga się z poważną nadwyżką mocy produkcyjnych, a wskaźnik wykorzystania mocy spadł z 70% w 2017 roku do 46% w 2020 roku, co stanowi nowy, niski wskaźnik wykorzystania mocy produkcyjnych.
2.3 Analiza popytu na koks igłowy w przemyśle elektrod grafitowych
Rozwój stali eAF będzie stymulował popyt na elektrody grafitowe o ultrawysokiej mocy. Szacuje się, że popyt na elektrody grafitowe wyniesie około 1300 tys. ton w 2025 roku, a popyt na surowy koks igłowy wyniesie około 450 tys. ton. Ponieważ w produkcji wielkogabarytowych i ultrawysokiej mocy elektrod grafitowych i spoin, koks igłowy na bazie oleju jest lepszy niż koks igłowy na bazie węgla, udział koksu igłowego na bazie oleju w popycie na elektrody grafitowe będzie się nadal zwiększał, zajmując miejsce na rynku koksu igłowego na bazie węgla.
Czas publikacji: 23-03-2022