提升山西炭素生产技术水平

晋豫两省有色工业论坛暨第三届铝工业发展研讨会提升山西炭素产业技术水平建设中国高品质铝用炭素基地山西华泰炭素有限公司张国辉一、山西炭素工业的发展历程与现状山西炭素业起始于解放前的大同堡子湾石墨矿的开采，由最初的用于生产天然石墨坩埚到后来的天然石墨电极，逐步发展成为以生产人造石墨电极产品为主的一系列产品的中型炭素企业——今天的大同炭素厂。二十世纪六十年代末国家在“四五”计划中在山西中部设置一大型炭素企业，即今天地处介休市的山西炭素厂，山西炭素厂经过十几年几经调整确立为以生产铝电解用阴极炭块为主，为铝工业服务的配套工程。于一九八二年正式投产，八十年代山西炭素厂的阴极炭块为满足短缺的铝用阴极市场需求，发挥了积极的作用，市场占有率一度达到80%以上，为我国铝工业的发展作出了重要贡献，八十年代至九十年代山西炭素厂逐步形成了阴极炭块、石墨电极和糊类生产线，品种齐全，工序完善，产品出口欧美、东南亚等地，在国内、国际市场上享有一定声誉。随着改革开放政策的推行，铝工业及其他冶金工业的发展，依靠山西炭素厂的辐射和影响，地处山西中部乡镇企业较为发达的介休、灵石等地一些企业家敏锐地意识到山西对于发展炭素工业有其独特的优势，开始进行小规模的生产，如介休市朝阳炭素厂进行废品的加工，灵石晋阳炭素厂瞄准市场空档生产铝用侧部炭块，弥补了市场短缺，同时被列为中国有色金属工业总公司为数不多的定点生产厂。八十年代末，平定县依靠与上海炭素厂多年的合作关系，借助上碳的技术力量，建成了生产糊类产品和进行炭素原料加工的炭素企业，即今天的平定碳素厂，太原东山先是以生产煅烧石油焦继而逐步发展成为生产阳极糊、预焙阳极、电极等多种产品的东峰碳素厂；随后阳泉郊区建成了阳泉晋阳电碳厂。九十年代山西碳素工业借铝工业发展的良机，依托山西碳素厂等国有企业的信息、技术、人才辐射和民营企业高效、务实的运行机制得到迅猛发展，这些企业在市场的风浪中竞争、淘汰、发展磨合不断壮大。灵石晋阳炭素厂发展成为国内影响较大的规模可观的阴极生产企业，祁县与湖北汉汉集团联合建成了第一家阳极生产企业——丹源炭素有限公司，之后，平定碳素厂、阳泉晋阳电碳厂相继形成了一定规模的阴极、阳极、电极生产能力。太谷、祁县、平遥、介休、灵石具有一定规模的阴极、阳极生产厂家十几家。目前山西碳素生产厂家至少有百余家。经过二十多年的发展，山西炭素工业已经成为具有相当规模，影响力较大行业。基本可以划分为四类：一，从事石墨电极和炭电极生产的企业约30家，二，从事铝用炭素阴极和阳极生产的企业约20家，三，从事电极糊生产的企业30余家，四，从事炭素工序（如煅烧、石墨化、焙烧或机械加工）专业加工的企业40—50家。从生产规模和技术水平上来讲，山西炭素工业目前厂家众多，技术参差不齐，生产规模相差悬殊。山西的铝用阴极和阳极生产企业整体装备水平较高，配料系统微机控制的自动配料方式，采用了热媒锅炉加热技术，混捏采用了1200升—3000升的混捏机，成型过程采用了自动计量和微机控制的振动成型，焙烧工序采用了燃烧煤气的环式焙烧炉，大大提高了产品质量的稳定性，降低了能源消耗和环境污染。生产规模上阴极生产厂一般为1—3万吨，阳极生产厂一般为2—20万吨，达到一个比较经济合理的规模。电极生产厂家，除大同炭素厂、山西碳素厂、介休士达炭素有限公司，工序完整、产量大、质量较稳之外，大多数厂家存在规模小、工序不完整、采用振动成型工艺、地坑式燃煤焙烧炉生产，能耗高、环保难以达标，质量不稳，整体技术水平不高，产品只能用于工业硅、黄磷等矿热炉生产，产品竞争能力不强；电极糊除个别几家规模和装备较好外，大多数采用作坊式土法生产，产量低、质量差，操作环境恶劣，人工劳动强度大，设备简陋，这些生产厂家主要集中在电极糊的主要原料—无烟煤产地和电极糊的用户—铁合金、电石等矿热炉集中地晋城、长治、忻州等地，利用当地资源和市场就地生产就地消化，随着铁合金等行业技术水平提高，这些厂家的这种生产方式将逐步被淘汰。山西炭素工业目前状况是：总量可观，在全国占有相当的比重；内涵不足，技术水平和产品质量还有待提高，装备水平参差不齐；缺乏特色：一种生产方式，相近的生产规模，相同的装备，相同的产品结构，一个模式克隆是目前山西炭素企业发展过程中的一种现象和通病。很多企业是看见别人干什么，怎样干赚钱就马上模仿，很少考虑当前特定的条件和今后的市场前景。这种状况势必在今后市场发生变化时形成恶性竞争和自相残杀，留下隐患，阻碍山西炭素产业的整体健康发展。令人可喜的是：经过2004年宏观调控市场的洗礼，很多企业开始意识到提高产品质量，提升自身技术水平的重要性。山西华泰炭素有限公司经过技术改造形成两万吨大规格阴极的生产能力；山西经华炭素有限公司利用山西碳素厂的35MN油压机配套建设5万吨优质阴极生产线；山西晋阳炭素有限公司等企业准备购置大吨位油压机生产阴极。山西省主要铝用炭素厂家生产能力（万吨）区域厂家阴极阳极备注太原15.0阳泉21.04.0太谷54.02.0祁县53.04.0平遥22.0介休64.09.0其中2万吨阴极在建灵石35.0运城41.530.0其中16万吨阳极在建合计2820.555.0二、山西具有的可利用的市场资源和优势1、山西省是全国铝矿藏储量的第一大省，也能源输出第一大省，全国最大的氧化铝企业在山西，山西省委、省政府已经由输煤变为输电逐步转为发展高耗能产品提高产品附加值，从而使能源优势变成经济优势，山西省已经将铝工业作为继煤炭之后的第二支柱产业作为发展战略，因此，这些都决定了山西发展铝工业所具有的独特优势。近几年山西的电解铝发展速度已走在全国前列，今后，铝工业仍然是山西的潜力产品，虽然受近期国家宏观调控的影响，但总的格局和趋势是不会变的，从长远来讲，山西省的铝工业必将会以较快的速度向前发展，成为铝工业大省。这将为铝用碳素的发展提供了广阔的市场。2、山西省的周边省份----河南省是中国电解铝生产的第一大省，山东省是迅速崛起的铝业大省，陕西、内蒙是潜在的铝工业发展大省，从这一角度看山西省在发展铝用炭素方面有着得天独厚的地域优势。3、山西省晋城、阳泉是我国重要的无烟煤基地。无烟煤是铝电解用阴极的主要原料；山西又是能源大省和焦化大省，焦碳生产能力近亿吨，焦化生产过程中产生焦炉煤气是炭素生产焙烧过程中大多数被放空排放，这些都为发展铝用炭素提供了良好的条件，虽然作为生产炭素阳极的主要原料——石油焦，山西省内不生产，但炭素生产过程中辅助材料和能源消耗远远大于原料的消耗，一些原辅材料，如煤沥青是焦化企业焦油加工的副产品，可就近解决，同时可消化当地焦油加工企业的产品，促进当地企业发展，焙烧工序所用的燃料，利用焦化厂放空的焦炉煤气，既可降低产品成本，又将减少焦化厂的污染。因此，在山西区域内生产阳极具有相当的优势。4、山西省炭素生产的技术基础较好。山西碳素厂作为全国主要的铝用炭素生产厂家，经过二十余年的发展，积累了丰富的经验。作为中铝公司成员企业，有与郑州轻金属研究院、东北大学、中南大学、沈阳院、贵阳院等科研院所、设计单位良好的合作关系，对山西炭素工业有重要的带动和辐射作用；中国科学院山西煤化所是全国炭素材料的顶级研究机构，拥有大量的智力资源，山西碳素生产厂家众多，产品种类齐全，生产工艺完整，多年来培养和锻炼了大量的人才，生产经验和技术互相融合，已经形成了自己独特的风格，积累了丰富的经验。这些都是其他省份所没有的和无法比拟的。综合以上条件，山西有理由、也应该建设成为中国铝用炭素基地。三、建设中国优质铝用炭素基地的一些措施2003年原铝产量已经达到五百万余吨，跃居世界第一，然而，铝冶炼的国内整体技术水平与世界先进水平相比仍有相当大的差距，其中铝电解槽的寿命短、阴极压降高直接影响到铝生产的效率和铝的电能消耗，在国际市场上没有竞争力。国外的铝电解槽寿命已经达到3000天，而我国铝电解槽平均寿命只有1500天；国外的铝电解电流效率为96%，而我国只有92%左右。这除了技术原因外，阴极材料质量不过关是制约我国铝工业技术进一步发展的瓶颈。国际市场上流行的石墨化阴极规格大，用我国目前通行的艾切逊石墨化炉无法生产，所以我国还没有石墨化阴极在市场上出现。而阴极材料的质量是影响槽寿命和阴极压降的主要环节。因此提高阴极的档次和质量是能否在市场上站稳脚跟的和能否走向国际市场的重要手段。阳极是铝电解槽的心脏，对铝生产的重要性显而易见，理论消耗334kg/t.Al，而国内实际消耗高达450kg/t.Al，国际先进水平只有380--430kg/t.Al，因此提高阳极质量、降低消耗大有潜力可挖。提高铝用炭素的质量是满足提高铝工业整体技术水平提高行业竞争力的需要；也是适应国际铝业发展要求，产品走向国际市场的需要；更是国内市场竞争的需要，目前，山西省内铝用阴极的生产能力占全国总产能的60%以上，完全可以满足全国铝工业的需要，因此市场竞争日趋激烈，山西炭素业要做强做大，必须提高质量，提高市场竞争力，面向全国，走向世界。要想在山西建设中国铝用炭素基地，必须对现有的山西炭素资源进行整合，优化资源配置，形成合力，提升产品质量档次走内涵发展的道路。1、建议尽快成立山西炭素工业协会，对山西炭素行业进行统一协调、管理，做到信息资源的共享。2、在山西晋城一带对现有无烟煤煅烧企业进行整合，组成无烟煤供应集团。3、以山西华泰炭素有限公司为龙头，集合晋中一带阴极生产企业组成山西铝用阴极集团公司。4、集合山西主要焦化企业和焦油加工企业开发研制适应炭素生产的中温沥青、改质沥青、浸渍剂沥青，一可以为焦化企业找到产品的出路，二可以为炭素企业提供稳定的原料。5、组织山西主要阳极生产厂家在山西南部成立山西铝用商品阳极集团。6、制定山西炭素的中、长期科技发展规划，纳入山西省的科技规划，争取多方面资金的支持。①山西炭素企业在巩固现有产品的基础上应积极开发高石墨质阴极，从30%到100%的石墨含量逐步过渡。②下大力气开发半石墨化阴极和石墨化阴极。③开发硼化钛涂层可湿润阴极。④发展氮化硅结合碳化硅——碳侧部材料。⑤积极试制低收缩率阴极糊。