Ключевая роль графитизированного нефтяного кокса в коротком цикле электродуговой печи и низкоуглеродной металлургии и ее анализ

I. Являясь основным сырьем для графитовых электродов, поддерживает эффективную работу короткого цикла электродуговой печи

1. Характеристики сырья и совместимость с технологией

Графитизированный нефтяной кокс является продуктом, получаемым путем графитизации нефтяного кокса при температуре выше 2500 °C. Его кристаллическая структура преобразуется из аморфного состояния в высокоупорядоченный графитовый кристаллический тип, обладает высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью, высокой термостойкостью (может выдерживать температуру выше 3000 °C) и химической стабильностью. Эти характеристики делают его идеальным сырьем для производства графитовых электродов, которые являются основным электропроводящим материалом для электродуговой печи при выплавке стали.

2. Повышение эффективности короткого цикла металлургии

Короткий цикл электродуговой печи использует в качестве основного сырья металлолом, через графитовые электроды подается электроэнергия, генерируется электродуговая тепловая энергия, которая непосредственно плавит металлолом и окисляет примеси. По сравнению с традиционным длинным циклом доменно-конвертерного производства (требуется железная руда и кокс), короткий цикл электродуговой печи опускает этап получения чугуна, сокращает процесс более чем на 60 %, снижает энергопотребление почти на 60 % и сокращает выбросы углекислого газа примерно на 80 %. Высокоэффективные графитовые электроды из графитизированного нефтяного кокса играют ключевую роль в этом процессе:

• Высокая электропроводность: снижает потери электроэнергии, повышает тепловую эффективность электродуги, сокращает цикл выплавки (например, время выплавки в квантовой электродуговой печи сокращается на 50 % по сравнению с традиционной).
• Термостойкость: адаптируется к экстремальным высоким температурам в электродуговой печи, сокращает износ электродов (например, потребление электродов в экоэлектродуговой печи сокращается на 57,5 % по сравнению с традиционной).
• Химическая стабильность: предотвращает реакцию электродов со стальным расплавом или шлаком в процессе выплавки, обеспечивает чистоту стального расплава.

II. Содействие низкоуглеродной металлургии: зеленый переход от сырья к технологии

1. Замена ископаемого топлива и сокращение выбросов углерода

Традиционный длинный цикл металлургии зависит от угля как топлива и восстановителя, имеет высокую интенсивность выбросов углерода. В то время как короткий цикл электродуговой печи использует металлолом в качестве сырья и электроэнергию в качестве источника энергии, реализует «замену угля электроэнергией» через графитовые электроды, изготовленные из графитизированного нефтяного кокса. Если электроэнергия получена из зеленой энергии (например, фотоэлектрическая энергия, ветроэнергия), то можно дополнительно достичь почти нулевых выбросов углерода. Например, экоэлектродуговая печь использует зеленую чистую энергию для выплавки низкоуглеродного сырья и вспомогательных материалов, производит стальной сляб с помощью «технологии, не связанной с углеродом», выбросы углекислого газа приближаются к нулю.

2. Утилизация отработанного тепла и оптимизация энергоэффективности

Высокая теплопроводность графитизированного нефтяного кокса поддерживает внедрение технологии утилизации отработанного тепла в электродуговой печи. Высокотемпературные пылегазообразные дымы, образующиеся в процессе выплавки (уносят примерно 11 % – 20 % вводимой энергии), могут утилизировать тепло через графитовые электроды или специальные теплообменники, используют его для предварительного нагрева металлолома или выработки электроэнергии, что значительно снижает энергопотребление. Например, технология предварительного нагрева металлолома может повысить температуру металлолома с комнатной температуры до более 600 °C, сократить цикл выплавки на 15 % – 20 %, снизить электропотребление на тонну стали на 36,95 % – 40,22 %.

3. Содействие переработке ресурсов металлолома

Короткий цикл электродуговой печи, поддерживаемый графитизированным нефтяным коксом, использует металлолом в качестве сырья, содействует переходу металлургической отрасли от линейной модели «ресурсы – продукты – отходы» к циклической модели «ресурсы – продукты – возобновляемые ресурсы». В 2024 году ведущие предприятия отрасли уже достигли масштабного производства сверхтонкой и сверхпрочной автомобильной термоформованной стали, удовлетворяя потребности в легких сталях и одновременно уравновешивая затраты на «зеленую сталь» и экологическую эффективность.

III. Технологическое обновление и рыночные тенденции: «Серая» ценность графитизированного нефтяного кокса становится заметной

1. Рост спроса на высокоэффективные продукты

По мере увеличения тоннажа электродуговой печи (например, печи с тоннажом более 400 тонн) и модернизации технологии выплавки (например, квантовая электродуговая печь, экоэлектродуговая печь) спрос на высококачественные графитовые электроды на рынке постоянно растет. Графитизированный нефтяной кокс, являющийся ключевым сырьем, его чистота (содержание золы < 0,5 %), многократное пропитывание (3 – 4 раза) и технология ультравысокотемпературной графитизации (удельное сопротивление < 4 мкОм·м) становятся фокусом технологической конкуренции в отрасли.

2. Зеленая премия и интеграция производственной цепочки

В условиях достижения целей «двойного углерода» предприятия, производящие графитизированный нефтяной кокс, снижают углеродный след путем производства на зеленой энергии, торговли углеродными квотами и т. д., их продукты могут получать «зеленую премию» и пользуются большим спросом у международных высококлассных клиентов. В то же время ведущие предприятия расширяются вверх и вниз по производственной цепочке, создают интегрированную производственную цепочку «коксовое сырье – графитизация – анодные материалы», стабилизируют поставки и снижают затраты.

3. Двойное стимулирование политикой и рынком

Политики, такие как китайские «Руководящие принципы по содействию высококачественному развитию металлургической промышленности», четко поощряют развитие короткого цикла металлургии. Ожидается, что к 2025 году доля выплавки стали в электродуговой печи значительно увеличится. Графитизированный нефтяной кокс, являющийся основным сырьем для короткого цикла электродуговой печи, его рыночный спрос будет постоянно расти, что содействует развитию отрасли в направлении более высокой эффективности и низких выбросов.