预焙阳极是以石油焦、沥青焦为骨料,煤沥青为黏结剂制造而成,用作预焙铝电解槽作阳极材料。这种炭块已经过焙烧,具有稳定的几何形状,所以也称预焙阳极炭块,习惯上又称为铝电解用炭阳极。
用预焙阳极炭块作阳极的铝电解槽称预焙阳极电解槽,简称预焙槽,这是一种现代化的大型铝电解槽。预焙炭阳极通常安装在电解槽上部,强大的直流电流60-300ka通过炭阳极,导入电解液。
预焙阳极生产工艺 包括预碎、煅烧、破碎、筛分、配料、黏结剂的预处理、混捏、 糊料的成型、焙烧及清理加工等。
预焙阳极产业链是原铝生产产业链的支链,其上游原材料主要是石油焦和煤沥青,生产每吨预焙阳极需要消耗1.2吨石油焦和0.16吨煤沥青,同时其下游唯一的需求来源于电解铝生产企业,生产每吨电解铝需要消耗大约0.5吨预焙阳极,因此预焙阳极需求量与下游电解铝的产量息息相关。电解铝行业是预焙阳极的唯一下游应用领域。
中国预焙阳极行业产能情况来看,产能增速逐渐放缓,主要是行业的规范标准提高以及环保政策所致,众多小型厂商逐步退出市场。据统计,全国预焙阳极产能合计2861.6万吨/年,较年末的2801.6万吨小幅增长60万吨,增幅为2.14%。
预焙阳极电解槽和阳极炭块几乎与现代炼铝方法同时诞生。1880年,美国的霍尔(Hall)和法国的埃鲁(Heroult)同时提出冰晶石-氧化铝溶解炼铝法。1888年,美国匹兹堡电解厂把这种炼铝方法应用于工业生产,建成了世界上最早的预焙阳极电解槽,所用阳极炭块以木炭作为原料,采用模压法生产,单个阳极横截面积只有8~10cm2,其质量指示也比较落后。之后,瑞士、法国、英国、德国等几个国家都使用了类似的预焙阳极,用电解法生产铝。
据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年预焙阳极市场现状调查及发展前景分析报告》显示:预焙炭阳极通常安装在电解槽上部,强大的直流电流60-300ka通过炭阳极,导入电解液。炭阳极的电阻率为50-70 μΩ.m,加上导杆与接点电阻,正常铝电解生产时,消耗的炭阳极上的电压降为300-500mV,占电解槽电压降的10%-15%。在炭阳极底部接触熔融电解液的部位,发生分解氧化铝的复杂电化学反应(阳极反应)。在碳的参与下,阳极最终产物是CO和CO2。铝电解生产中,炭阳极日平均消耗1-2CM,定期向电解槽上部添加新的阳极糊(对自焙阳极电解槽)或定期更换预焙阳极将(对预焙阳极电解槽)是阳极工作的主要内容,以保持阳极连续正常工作。
我国是世界上预焙阳极主要生产国,但产能整体呈现小幅过剩和地区供需不平衡的特点。从规模化生产、资金利用效率、生产和管理成本角度,商用预焙阳极市占率仍将继续提升。行业市场集中度依然较低,装备及技术落后、缺乏环保设施的小型预焙阳极生产企业仍较多,后续因资金、技术和产能的不足,将退出竞争或被兼并重组,市场份额逐步向头部企业集中。
未来发展趋势:优质预焙阳极有望受益于高电流电解槽比例提升。随着技术的进步和提高电解铝单位产量的需求,我国铝企使用高电流容量技术的比例逐步抬升,对预焙阳极的质量要求相应提升。电解槽电流容量的增大要求预焙阳极的尺寸相应增大,对生产预焙阳极的成型机设备大小、内部的均质性以及焙烧的工艺要求更高;另一方面,电流密度的增大意味着预焙阳极单位面积要承受更大的电流,这对预焙阳极的品质(电阻率、空气反应性及CO2反应性等指标)提出了更高的要求。