2.2万t阴极生产线工程可行性研究报告.doc

2.2万t阴极生产线工程1. 总论1.1 预可行性研究编制任务的依据1. 2005年7月4日中国铝业股份有限公司规划发展部给中铝国际工程有限责任公司的委托书。(见附件1)2. 2005年7月13日中铝国际工程有限责任公司致沈阳铝镁设计研究院的通知。(见附件2)3. 2005年6月山西碳素厂、山西华泰炭素有限责任公司山碳脱困华泰发展整体方案1.2 项目建设的必要性1.2.1 山西碳素厂及山西华泰炭素有限公司基本情况1.2.1.1 山西碳素厂发展史山西碳素厂始建于1972年，到1987年全部投产后形成2.8万吨的综合产能，具有一条从原料煅烧、成型、焙烧、石墨化到机加完整的炭素生产线，总资产2.13亿元。全厂占地面积42.7万平方米，厂区建筑面积36.29万平方米，现有职工1886人，其中各类专业技术人员270人，具有中高级以上技术职称人员180人。主要产品有铝用电解阴极炭块、石墨电极、糊类制品和特种石墨制品，包括高功率石墨电极、普通石墨电极、普通阴极炭块、预焙阳极和半石墨质阴极炭块近30个品种，100多种规格，产品覆盖除西藏以外的各省、市、自治区。与国内28家进出口公司有业务往来，产品出口24个国家和地区。山西碳素厂有着二十多年的炭素生产历史，并拥有完整的技术检测系统和技术分析系统，有山西省规模最大、实力最强的炭素技术中心，为企业的生产发展提供了强劲的技术后盾。1.2.1.2 华泰公司情况二十世纪六十年代末，我国“四五”计划中在山西省中部建设大型炭素企业山西碳素厂，主要以生产铝电解用阴极炭块为主，是我国第一家阴极碳素企业。八十到九十年代山西碳素厂逐步形成了阴极炭块、石墨电极和糊类生产线。2004年山西碳素厂改制为山西华泰炭素有限责任公司，现为中国铝业股份有限公司控股的专门生产炭素制品的公司。主要以生产、加工、销售炭素制品为主营业务。其研制的大规格铝电解用阴极碳块1995年曾获国家发明奖，并被确认为山西省名牌产品，大规格异型优质铝电解阴极块曾获96年国家新产品。现有员工500人，中高级以上技术职称的员工占40%。山西华泰炭素有限责任公司地处能源及化工基地山西省介休市境内，原燃料充足，电力条件优越，南同蒲铁路、大运公路、108国道和祁临高速公路分别从公司南北两侧毗邻而过，交通运输十分便利。公司生产的预焙阳极，经郑州轻金属研究院检测各项指标均为国内最好水平。1. 基本情况华泰公司是由中铝股份控股的子公司，租赁山碳的有效资产进行炭素制品的生产经营(租赁资产总计为11095万元，其中土地5878万元，设备房屋等5217万元)，每年支付山碳租赁费1100万元(其中土地租金522万元，生产设施租金578万元)。现有员工465人，主要产品有预焙阳极、阴极炭块、石墨电极三大系列。2. 设备现状华泰公司租赁山碳的生产设施，大部分是上个世纪五、六十年代购建的，设备已严重老化。2004年虽然对一些设备进行了技术改造，但大部分关键设备仍维持原有状况，整体装备水平较低。3. 产能现状目前，华泰公司实际具备的生产能力为：成型4万吨/年；焙烧2.0万吨/年；石墨化0.6万吨/年；炭素加工1万吨/年。综合生产能力为2.6万吨/年。其中:预焙阳极为2.0万吨/年，石墨化来料加工为0.6万吨/年。1.2.1.3 华泰发展炭素制品的优势1. 华泰公司现有600多亩的可用土地、便捷的铁路、公路运输、完整的电力供应系统和一支多年从事炭素生产的员工队伍等既有资源。同时，当地具有丰富的原煤、冶金焦和电力能源供应，且价格相对便宜。2. 华泰公司是在山碳的基础上成立的，山碳又是我国最早的阴极制品专业生产厂家，在生产炭素制品方面技术成熟、经验丰富，在市场上也享有一定声誉。3. 山碳有曾经研制大规格半石墨质阴极大块的成功经验，华泰又与郑研院联合研制高石墨含量的阴极特大块，具有一定的工业性研究能力，对于延长电解槽寿命、降低电解槽维修费用的研究与开发，也有一一定的优势。4. 中铝公司优异的经营业绩、快速扩张的发展势头、广阔平台和行业优势是华泰公司的坚强依托，这是其他任何一家炭素厂所不可比拟的最大优势。5. 从地理位置上来看，长江南有贵州分公司阴极炭素基地，大西北有正在建设的青海铝炭素厂，如果把华泰公司打造成中铝公司的第三大阴极生产基地，就可以立足中部，开拓北部，辐射东部，占据地域的有利优势。1.2.1.4 存在的问题1. 企业多年亏损，债务拖欠多，人员包袱重。2. 设备及基础设施严重老化，运行过程中存在着许多安全隐患。3. 拖欠职工的各种费用与历史遗留问题没有实质性解决，各种上访事件时有发生。特别是与职工息息相关的养老保险金问题，没有纳入社会保险体系。4. 一直没有准确的发展定位。5. 资金严重短缺，生产经营举步维艰。6. 技改未能完善，制约生产能力的发挥。1.2.2 建设2.2万t/a阴极项目的意义1. 从上面的介绍可以看出，不管山碳脱困，还是华泰的发展，都必须建立在能够上一个新的项目。该项目的经济效益、社会效益都是很显著的，华泰才能够继续发展，使中铝出资支持的山碳脱困才有实际的意义，中铝公司通过华泰的发展成长，不仅可以保持山西碳素厂的阵地，建立一个新的铝用阴极基地，同时又使中铝在国际国内的声望更加提高。2. 中铝股份公司总体规划拟在中国建设三个铝用阴极炭块生产基地。西北建在青海铝厂，西南建在贵州铝厂。中部拟再建一个铝用阴极炭块厂，华泰炭素公司位于山西省中部，正是高档铝用阴极生产基地的最佳地点。1.2.3 项目建设的依据1.2.3.1 国内市场目前国内市场上供应的阴极炭块大部分为无定型阴极炭块。只有贵州铝厂等近几年生产的阴极炭块力求加入30%的人造石墨，才真正属于半石墨质阴极炭块。由于“七五”、“八五”、“九五甚至“十五”前半期间，国家在有色金属行业中实行“优先发展铝”的方针和自焙槽的全面技术改造，因此，对阴极炭块产品有强劲的需求势头，刺激了阴极炭块生产厂家的增加，产量骤增。据有关资料的不完全统计，生产厂家有30余家，产能达40多万t/a。(包括在建和拟建)。然而国内的需求量只有1518万t/a。因此，供应量远远大于需求量，但在国内40余万t/a的阴极仍以无定形阴极炭块为主，只有贵州铝厂等少数厂家近几年生产了人造石墨含量较高的半石墨质阴极炭块。因此，华泰公司生产人造石墨含量为30%的半石墨质阴极炭块，才可挤入众多厂家之中。只要质量优异，价格合理就能争得一席之地。而石墨化阴极炭块在国内仅有个别厂家在试生产，华泰利用自己的技术优势，引进世界上先进的技术及设备，就可生产质量优良的石墨化阴极炭块，占领大部国内市场。1.2.3.2 国际市场据有关资料报导，国外市场(不包括俄罗斯)阴极炭块年需要量为1213万t/a，但从世界现有铝产量和铝的产量增长情况估算，大约需要20多万t/a，据国外不完全统计，目前的阴极炭块供应量为16万t/a，其中石墨化阴极占40%左右。供需之间差别不大，由于国外阴极生产厂商的资料甚少，16万t/a的供应量也可能不足。总之，从国际市场看铝用阴极市场空间也有不很大，基本上饱和。对华泰而言，就是要以优异的质量和合理的价格挤入国际市场，特别是在石墨化阴极炭块方面余地会更大一些。1.2.3.3 关于石墨化阴极的开发1.2.3.3.1 铝用阴极的分类按所用材料和加工方法不同,大致分以下几类。 无定形炭块采用煤气煅烧无烟煤作为骨料，焙烧温度在1200左右。 半石墨质炭块采用电煅烧无烟煤作骨料，煅烧温度为1800-2000，填加人造石墨量在30%以上。 半石墨化炭块有两种含义，一种是指采用石墨作为骨料，在1200左右焙烧而制成的产品；另一种是指采用可石墨化材料,整个制品在2000-2300下进行热处理.但一般情况下,半石墨化炭块均指第一种情况。 石墨化炭块采用可石墨化材料石油焦作原料，整个制品均在2500-3000下进行热理。具体分类及性质见表阴极炭块的分类及性质性 质单 位碳 块 形 式传统的(无定形)半石墨质半石墨化石墨化真密度g/cm31.851.952.052.152.052.182.2视在密度g/cm31.501.551.601.701.551.651.61.8总孔度%18252025153025开口孔度%15181520电阻率m305015301218814热导率Wm-1K-181530453080120冲击强度MPa2530253015抗折强度MPa61010156101015拉波波尔特钠膨胀率%(mm-1)0.61.50.30.50.30.50.050.15灰份含量%3100.51.01.50.5由于半石墨化阴极炭块很少采用，因而就按无定形，半石墨质，石墨化，分成三大族，兹将三大族群炭块的性质定性地作一比较，列于表。三大族阴极炭块的性质定性比较表可比性质无定形基碳块半石墨质碳块石墨化碳块价格11.51.823抗热震系数可接受良优热导率适中高很高电阻率室温高低很低槽温中等很低很低钠膨胀系数适中小很小抗压强度室温高适中低槽温高适中提高抗摩损系数室温优良差槽温优良可铝用阴极炭块破损的主要原因是钠浸蚀，石墨化炭块最大的优点是抗钠浸蚀能力强，因此提高了电解槽寿命。石墨化阴极电阻率低，降低了炉底电压损失，节省了电能。1.2.3.3.2 石墨化阴极的采用中国的铝电解槽目前均采用无定形炭块或半石墨质炭块，而所谓半石墨炭块中人造石墨的含量仅为10%左右，严格讲仍属无定形炭块。仅有少数的试验槽采用石墨化阴极炭块，个别的厂家正在试生产石墨化阴极炭块。大型预焙电解槽推广石墨化阴极炭块，在国内铝界存在两种意见。1. 认为目前使用的炭块，电解槽也很稳定，没有出现国外资料中报导的，在大型电解槽上使用普通的阴炭块而造成的早期大量破损，因此，目前应稳定大型预焙槽的结构及操作参数，没有必要采用价格较为昂贵的石墨化阴极炭块。2. 另一种意见是，既然大型电解槽是一个先进的设备，那么阴极炭块理所当然地采用先进的石墨化阴极炭块，它的理由是(1) 国外预焙电解槽已有40%左右采用石墨化阴极炭块，特别是大型预焙槽几乎全部采用了石墨化阴极炭块。中铝国际为印度设计的铝厂，印度方面仅在中国市场上采购了极少量的阴极炭块，其余大部分均从欧洲市场上采购。(2) 采用石墨化阴极炭块的优点A. 抗钠浸蚀能力强电解槽的后期破损的主要原因是钠浸入炭块内部，引起炭块膨胀而破裂。半石墨质阴极炭块的钠膨胀率比石墨化阴极炭块高3-6倍，因此石墨化阴极炭块抗钠浸蚀能力比半石墨质阴极炭块强很多。国外用石墨化炭块作阴极的电解槽寿命为3000d；国内用半石墨质炭块作阴极的电解槽寿命1500d；半石墨质阴极炭块的价格为8400元/吨；石墨化阴极炭块的价格为18000元/吨建设铝厂的阴极炭块消耗量为：35kg/a.t-Al兹将两种炭块的一次投资，经营费列于下表半石墨质阴极炭块与石墨化阴极炭块的比较 指标类别投资元/吨铝.年运营费元/吨铝单耗kg/t-Al半石墨质块29471.48.5石墨化块70085.04.72大型预焙槽阴极炭块规格:半石墨质阴极炭块3390660450(h)mm石墨化阴极炭块3390660500(h)mm石墨化阴极炭块因为省电减少了发热量，因而增厚50mm，是为了减少热损失。建设一个29万t/a的电解铝厂，采用350kA电解槽，需要配置的电解槽数为：(1) 半石墨质阴极电解槽运行槽数：300台，大修周期30d，运行槽寿命1500d，则需要备用槽6台，共计要配置306台。(2) 石墨化阴极电解槽运行槽数：300台，大修周期35d，运行槽寿命3000d，则需要备用槽4台，共计要配置304台。石墨化阴极槽比半石墨质阴极槽筑炉费高5%。则采用半石墨质阴极炭块为底块的筑炉直接费为:2900000.0358400=8526万元采用石墨化阴极炭块为底块的筑炉直接费为290000(500/450)0.0351.05（304/306）18000=21176万元则建设一个29万t/a的电解铝厂，采用石墨化阴极炭块作底块的电解槽比采用半石墨质阴极炭块作底块的电解槽多投资:21176-8526=12650万元B. 降低电耗采用行业标准YS/T287-1999中规定的铝电解用半石墨质阴极炭块=40m(行标中规定40-45m)石墨化阴极炭块电阻率=11m(普通功率厂墨电极=10.5m，高功率石墨电极=7.5m)目前350kA预焙电解槽采用半石墨质阴极炭块时主要参数如下：电流强度：350kA槽 电 压：4.2V直流电耗：13600kwh/t-Al整流效率：98%电解槽膛长：L=17360mm，小面槽帮宽420mm电解槽膛宽：W=3900mm，大面槽帮宽300mm阴极炭块高：H=450mm阴极钢棒高：H=200mm根据这些数据计算阴极炭块到钢棒间的电压降：U=IR=35000040103U=350000450.35(165203300)103=89.9mV半石墨质阴极炭块与钢棒间接触的压降理论上很难计算，根据经验也取89.9 mV。如果采用石墨化阴极炭块作底块，为了减少电解槽散热，炭块高度为500mm。则石墨化阴极炭块到阴极钢棒的电压降为：U=(89.911/40)400/350=28.25mV石墨化炭块与钢棒的接触电压降也按28.25 mV计。以上计算均忽略了电阻率温度系数，两者的差别趋势不会有很大的改变。则采用石墨化阴极比半石墨质阴极降低电压降为：89.92-28.252=123.3mV此时总的槽电压为：4.2-0.123=4.077V如果电流强度和电流效率都保持不变，则直流电耗为：136004.077/4.2=13202 kWh/t-Al采用石墨化阴极比半石墨质阴极节省直流电：13600-13202=398kWh/t-Al整流效率为98%。则交流电为3980.98=406.1kWh/t-Al电费为0.455元/度，故290000t/a铝厂，采用石墨化阴极比半石墨质阴极节省电费为：290000406.10.455=53584895元/年5358.5万元/年从前边的计算可知，29万t/a采用350kA电解槽的电解铝厂,采用石墨化阴极炭块作阴极的电解槽比采用半石墨质阴极炭块的电解槽多投资12650万元，银行贷款年利率按6%计，则可计算出回收期。设回收期为t年则有：12650(1.06)t=5358.5t解此指数方程t=2.775年即在二年九个月的时间，用节省的电费就可以偿还采用石墨化阴极炭块作阴极的电解槽多投入的资金。以上的计算，是为了方便和直观，假定了产能和槽型。实际上，从计算过程中可知，对于任何相同产能，相同槽型的铝厂，采用石墨化阴极炭块作阴极比半石墨质阴极炭块作阴极的电解槽 ，用不到3年的时间所节省的电费就可以偿还多投入的资金。老厂改造,也可逐台地把半石墨质阴极更换为石墨化阴极,不会影响整个电解系列的正常运行。中铝公司内部的电解铝要发展到400万t/a，中国电解铝的产能已达800万t/a，2004年世界铝产量有2985万t/a。2010年中国铝产量将达到1100万t。近期投产的都是大型预焙槽，中国电解铝和世界电解铝的技术发展也迫切需要大量的高档铝用阴极炭块与此配套。因此，石墨化阴极炭块的市场空间很大。从前边的计算中可以看出，采用石墨化阴极炭块不仅在技术上是合理的，在经济上也是可行的。本工程的石墨化阴极采用了高压浸渍，二次焙烧等新工艺新技术，引进国外先进的串接石墨化技术，远比国内正在试生产的石墨化阴极质量高。半石墨质阴极配入30%以上的人造石墨，是本工程石墨化阴极的副产品，用量和质量均有可靠的保证，比采用外购石墨生产半石墨质阴极炭块的质量优良稳定，更要比一般的无定形阴极炭块质量优秀了。而且40万t/a的阴极炭块绝大多数属于无变形产品。因此，本工程的产品不论在国际和国内市场上，都具有相当大的竞争能力。1.2.3.4 设计的指导思想按照2005年4月中旬中铝股份公司领导的指示“项目起点要高，技术及装备水平要世界一流，产品质量达到国际先进水平”的精神，作为本项目设计遵循的原则。1.2.3.5 生产规格及产品方案1. 半石墨质阴极炭块11000t/a，3390660450mm2. 石墨化阴极炭块11000t/a，3390660500mm3. 阴极糊类(周围捣固糊、炭块间捣固糊、炭棒捣固糊、炭胶等)3000t/a。1.2.3.6 建设条件1. 厂址:利用现有山西碳素厂的生产厂地，布置阴极生产线。2. 电源介休市有3个变电所(1) 介休变电所距厂区78kmA. 110kV有4条进出线，总容量：40000kVA3=120000kVA均已占满，到山碳的110kV进线为150mm2，目前只送30000kVA。B. 35kV主变为31500kVA，110/35kVA，85年投入运行。C. 10kV主变为31500kVA，110/35kV，共有10个间隔，其中1个为山碳的826备用电源。(2) 绵山变电所距山炭约3kmA. 110kV容量为40000kVA，已无空余容量。B. 220kV容量200000kVA。(3) 北辛武变电所在介休北距厂十余公里。容量为110kV，40000 kVA2=80000kVA。(4) 晋中电力分公司电力分公司认为，北辛武及绵山变电所都有一定的局限性，建议在介休变电所扩容，改造到山碳的110kV线路。因此本工程的电源拟采用介休变电所的110kVA电源。3. 水源拟采用厂内打深井供水4. 燃料(1) 天然气介休境内没有天然气管路通过，根据华泰天然气的用量，省天然气公司晋南分公司认为用量太小，难于接受供气任务。(2) 周围工厂的煤气金昌公司距厂区1km，年产焦炭60万t，生产焦炉煤气30000Nm3/h,煤气成分为：H2CH4COCnHmCO2N2O254-5923-285.5-72-31.5-2.53-50.3-0.7%热值为：36004000 kcal/Nm3但焦化厂生产不稳定，受市场影响很大，因此把燃料建立在周边的焦炉煤气上，具有很大的不确定性。在初步设计阶段再作过细工作。(3) 重油根据上述情况，暂拟采用重油。但介休地区没有重油的经营部门，需要外购。1.2.4 设计结果1本工程的主导方案为：11000 t/a石墨化阴极炭块11000 t/a半石墨质阴极炭块（含人造石墨30%以上）3000 t/a阴极糊。生产半石墨阴极炭块和阴极糊的人造石墨，全部由生产石墨化阴极炭块的副产品供给，不需外购，降低了生产成本。主要技术经济指标见下表。序号指 标 名 称单 位数 量备 注1建设规模t/a22000另有3000t阴极糊2产品产量半石墨质阴极t/a11000石墨化阴极t/a11000阴极糊t/a30003主要原材料、燃料年用量石油焦t/a16698固体沥青t/a7367煤焦油t/a3779无烟煤t/a8337冶金焦t/a1100重油t/a9378水t/a508300交流电kWh/a0.6511084劳动定员全厂定员人450全员实物劳动生产率t/a人55.6按四种产品估算全员产值生产率万元/a人57.35总资金建设投资万元67282.1建设期利息万元3947.8流动资金万元3416.5建设总投资万元72254.8含铺底流动资金建设总资金万元74646.4含全部流动资金6盈利能力指标全部投资财务内部收益率%11.0全部投资财务净现值万元13684.3ic=8%全部投资回收期a9.1含2.5年建设期自有资金内部收益率%13.7自有资金财务净现值万元15609.6ic=8%投资利润率%11.6达产年平均投资利税率%16.3达产年平均7负债能力第9年资产负债率%10.1流动比率%416.4速动比率%338.7借款偿还期a8.8含2.5年建设期2. 本工程可供选择的过度方案:22000 t/a半石墨质阴极炭块(含人造石墨30%)3000 t/a阴极糊如果已经建成了原料仓库、沥青熔化、煅烧、生阴极制造、焙烧、机械加工等主要生产工序，高压浸渍、二次焙烧、石墨化工序等尚未完全建成，先可按该过度方案安排生产。但此时需要外购电煅无烟煤及人造石墨碎等，经济效益要差一些。其主要技术经济指标见下表。序号指 标 名 称单 位数 量备 注1建设规模t/a220002产品产量半石墨质阴极t/a22000半石墨质阴极糊t/a30003劳动定员全厂定员人3004总资金建设投资万元41337.7建设期利息万元1358.9流动资金万元2719.4建设总投资万元43512.4含铺底流动资金建设总资金万元45416.0含全部流动资金5成本与费用第9年制造成本万元/a10655.4管理费用万元/a405.7财务费用万元/a421.3销售费用万元/a375.0总成本费用万元/a11857.4其中：固定成本万元/a5396.4 可变成本万元/a6461.0经营成本万元/a9357.26利润估算第9年销售收入万元/a16666.7增值税万元/a1850.8销售税金及附加万元/a185.1利润总额万元/a4624.2所得税万元/a1526.0税后利润万元/a3098.2盈余公积金及公益金万元/a464.77盈利能力指标全部投资财务内部收益率%10.0全部投资财务净现值万元5260.1Ic=8%全部投资回收期a9.0含1.5年建设期自有资金内部收益率%12.2自有资金财务净现值万元6484.1Ic=8%投资利润率%9.3达产年平均投资利税率%13.7达产年平均借款偿还期a8.7含1.5年建设期从主导方案及过度方案的比较中可以看出,主导方案的经济效益明显优于过度方案.电解铝工业的发展又迫切需要石墨化阴极炭块,因此应优先实施主导方案。3. 产品拓展本阴极生产线工程主导方案的技术采用与石墨化电极类似的技术，只要变更原料，在浸渍和二次焙烧工序再作些调整和改造，在串接石墨化工序更换一些设备，就可以生产高功率石墨电极和超高功率石墨电极。但机械加工工序必须增加全套的电极本体加工生产线和接头加工生产线。因此，如果一旦石墨化电极市场看好，也是有可能转入电极生产的。1.2.5 存在问题1. 对国内，国际市场的供需预测较粗糙，特别是对国际市场，了解很不全面。2. 从目前掌握的国内国际市场看，从产量上没有进入的空间，需求量远小于供应量，不存在有市场空间允许本项目简单进入。必须树立挤市场的概念，既然市场上仍有产品供应，而且大部分产品为低品位的,说明该产品社会上仍有需求，项目只有靠优质、价廉与别的产品竞争代替普通产品，挤入市场，占有一席之地，项目才能立于不败之地。3. 由于是在老厂内部建设，因此总平面布置受到一定限制，为了实施能够摆下的大前提下，有些地方在局部看来不尽合理。4. 由于时间关系，没有签订供电意向书。5. 由于国内没有成熟的先进串接石墨化技术，需要从国外引进技术，但该项技术属极端保密的技术，如引进该技术还要做大量的工作。6. 在确定重油供应厂商时，仍要积极地作周边焦炉煤气供应单位的调研工作，评估可靠性。7. 新建厂区与生活区较近，要取得当地环保部门认可。2. 市场分析2.1 概述阴极碳块具有耐高温、耐腐蚀、导电等特性，在铝电解槽等高温冶金炉中得到广泛应用。在电解铝行业中，阴极材料是制作电解槽内衬和大修时的重要材料。根据原料和热处理工艺的不同，阴极碳块按工业界(炭素厂、铝厂)经验可分为四类：第一类为无定形，第二类为半石墨质，第三类为半石墨化，第四类为石墨化。其中：无定形炭块在当今国际市场已属淘汰产品,只有少数发展中国家采用；半石墨质炭块在西欧和北美及其它地区大中先进槽型使用最多的一类，应用较广泛；石墨化炭块应用于现代大容量高效型铝电解槽，是阴极碳块的发展方向，目前国外的预焙槽已有40%采用石墨化阴极炭块作底块。我国是铝生产大国，也是世界铝用阴极碳块主要生产国之一，但我国批量生产阴极制品的时间虽然有50多年，但质量和研究水平多年来一直落后于国际先进水平。研究和开发高品质阴极碳块，特别是节能、长寿、运行稳定的阴极碳块，不论从经济角度还是从中国铝工业发展战略的高度来看，都是十分紧迫和必要的，是实现我国铝工业可持续发展和生存的需要。2.2 国外阴极市场2.2.1 国外阴极生产状况近十几年来，国外在阴极碳块方面，投入了大量人力、物力，在科研上有了实质性的突破，取得了显著的成效并投入生产实践，产量不断提高，极大地推动了铝工业的发展。国外高档碳块的电解槽寿命目前已达到2500天以上,而国内大部分阴极碳块的槽寿命在1500天以下，显然这种差距是很大的。国外的阴极碳块生产主要集中在几个大型企业，下表是国外主要生产商的供应量：表1国外主要阴极碳块商供应量公 司厂 址产能(kt/a)Graftech /Carbone Savoie巴西/法国45SGL 德国/波兰39Erftcarbon德国15Vesuvius Premiere英国12Alcan加拿大13SEC (Sumitomo)日本25Nippon Electrode (NDK)日本10Indal 印度2.5合计161.5从表1可以看出，铝用阴极炭块的主要生产厂家集中在欧洲，约占总产量的2/3以上。2.2.2 国外阴极需求状况近几年国外对阴极碳块的需求不断增大，国外市场(不包括俄罗斯)2003年需求量达到12.3万吨，预计2010年将达到13.5万吨，详见表2。可见，今后几年在国外市场阴极碳块的需求量还将逐步增大。其中：北美洲和欧洲的需求量较大，中东及印度地区在未来几年会成为新的需求增长点。表2国外阴极碳块需求量单位：kt/a年代地区199820032010北美洲383232南美141914欧洲263230非洲7912中东/印度121730澳大利亚/NZ121417合 计109123135不包括俄罗斯另外，俄铝计划在2013年的产量将达到500万吨，每年用于电解槽大修需要的高品质阴极碳块将达到5万吨左右。保守估计，到2010年国外共需要阴极碳块19万吨左右，参照2003年国外对阴极的各等级要求百分比，详见图一。可以预计到2010年国外对高品质的石墨质阴极碳块将需要3万吨左右，石墨化阴极碳块需要8万吨左右。图一 2003年国外对不同级别阴极的需求量百分比不包括俄罗斯2.3 国内阴极市场2.3.1 国内阴极生产状况上世纪末到本世纪初，中国的电解铝工业处于一个蓬勃发展的时期，电解铝产量以平均每年55万吨的速度递增，特别是2001年-2004年，电解铝每年增产产量均在100万吨左右，见图二。2004年电解铝产量达到667万吨，电解槽容量已发展到300350kA，基本赶上了世界先进水平。但是在许多关键性技术指标上，诸如电流效率、吨铝电耗、槽寿命等方面，与国际先进水平的差距仍然较大，这其中与我国阴极碳块的质量不高有很大关系。图二 近年国内电解铝产量统计阴极材料作为铝电解槽建设中必须的筑炉材料，紧跟电解铝工业快速发展的步伐，近年来需求量大增。一些资深的阴极生产企业抓住契机，迅速扩大产能。同时，许多民营企业充分利用当地资源也大举进入阴极行业。仅2001-2003年，由于民营企业的参与，全国新增阴极碳块产能高达15多万吨，最终造成全国的阴极碳块产量迅猛增加。据不完全统计，截止2003年底全国共有生产阴极制品的企业30余家，阴极制品产能45.9万吨(包括在建和拟建)。表3国内半石墨质阴极制品产能状况分布省 份厂家数阴极制品产能(万t)所占比例%贵 州12.65.7山 西1827.058.8山 东22.55.4河 南23.57.6宁 夏11.02.2内 蒙21.02.2吉 林22.55.4湖 南10.51.1甘 肃11.02.2河 北12.04.4青 海12.35.0合 计3245.9100从表3中可以看出：我国铝用阴极材料的产地主要集中在山西省，产品产量占全国的58.8%，位于二、三位的河南省、贵州省各占7.6%、5.7%左右。在这些产能中，低价劣质的阴极产品不在少数。目前国内阴极碳块的质量参差不齐。普通质阴极碳块、所谓半石墨质阴极碳块(石墨碎10%左右，实际上仍属无定形炭块)很成熟，目前在产量中占主导。半石墨质阴极碳块(石墨碎30%及以上)已批量生产，用于国内新型大型槽及部分出口。石墨化阴极碳块正在试生产，部分企业已具备生产能力，但经验有待摸索。2.3.2 国内阴极需求状况铝行业是阴极材料的主要需求市场，我国铝工业的飞速发展,拉动了对阴极材料需求的快速增长。进入二十一世纪，我国铝行业连续几年保持了快速增长的势头。2004年,我国电解铝产量达到667万吨,同比增长20.3。随着我国电解铝工业的高速发展,铝用阴极产业成为新的投资热点,国内纷纷投资兴建阴极厂，这些增长的产能使得我国的阴极材料的产量大幅上涨。按每建设1万吨/年电解铝厂，需用350吨左右阴极碳块计算：从1998年-2004年，新增电解铝产量423万吨，共消耗阴极碳块约15万吨。包括新增电解铝产能所需阴极碳块，2004年国内消耗阴极碳块10万吨左右, 预计2005年我国电解铝产量将达到760万吨。全国铝行业的阴极年需求量将达到13万吨左右。预计2010年我国电解铝产量将达到1100万吨，阴极年需求量将达到18万吨左右。在产品的需求种类上，由于国内电解铝企业近两年处境困难、竞争激烈，多数企业采用了质量较差、价格较低的阴极材料，有的甚至采用普通阴极，使得我国阴极材料的大部分产能也主要集中在低品位的阴极材料上，产品大大过剩，而能满足于大型电解槽的高质量碳块又十分短缺。目前国内能生产适用于大型电解槽要求的阴极碳块，只有贵州、山西等少数几个企业。另外，为了获得更大的利润空间，每年除提供国内电解铝行业十几万吨半石墨质阴极碳块外，往国际市场供应的高质量阴极碳块量也达几万吨，主要出口俄罗斯、印度及欧美等国家。高质量的阴极产品出口国外，是未来几年较好的发展方向。2.4 本项目竞争力分析本项目年产2.2万吨阴极炭块，因其规模、工艺、地理等条件，相对于国内其它企业具有以下几点优势：1. 地理优势华泰公司位于山西省中部的介休市，南同蒲铁路、大运公路、108国道和祁临高速公路分别从公司南北两侧毗邻而过，交通运输十分便利。2004年我国有23个省有电解铝工业，其中产能最大的河南省(211万t/a)和山东省(100万t/a)距离华泰公司的距离都比较近，公司周边有、豫港龙泉铝业、焦作万方铝业、包头铝业、东方希望、信发铝业等十多家大型企业,这些企业大多采用大型电解槽，对阴极的质量要求较高，在未来几年可成为产品的主要销售方向。2. 高质量阴极产品市场逐步被看好在近几年内，由于电解铝迅猛增产，阴极产品也随之增产，目前国内市场出现了供大于求的状况。但随着兰铝等国内大型电解铝企业对高品质的阴极材料的兴趣越来越浓，高质量阴极产品市场逐步被看好。例如：2004年国内合资组建了年产13万t电解铝的加宁铝业公司。该公司按照国外企业对电解槽使用寿命较长的要求，会采用高品质的阴极碳块，本项目投产后所生产的高品质产品可以被采用。另外，由于本项目产品定位于高质量的半石墨质和石墨化阴极材料，产品质量可以基本达到国外要求。如果得到国外厂家认可，市场前景会比较乐观。可以预计，未来几年高质量的半石墨质甚至全石墨化阴极材料会成为我国电解槽内衬的主要发展方向。3. 质量与规模优势截止2004年底，国内阴极厂家产量多为1万t左右，真正具有规模优势的厂家很少。多数厂出于成本过高以及急于获得投资回报等问题的考虑，没有采用电煅炉等较为先进的设备，在质量控制上难以得到保证。本项目立足于生产高质量的半石墨质和石墨化阴极碳块，生产工艺也较为成熟可靠，高品质的原料供应稳定。在国内没有形成一定市场规模的情况下，相对其它企业在规模和产品质量上有较大优势。4. 企业影响力和技术优势华泰公司的前身为山西炭素厂，有30多年的炭素生产历史，有完整的技术检测和分析系统，有山西省规模最大、实力最强的炭素技术中心，为企业的生产提供了较好的技术保障。公司目前与郑研院联合研制高石墨含量的阴极特大块，具有一定的工业性研究能力，对于延长电解槽寿命、降低电解槽维修费用的研究与开发，也有一定的优势。1995年公司生产的铝用阴极碳块获得国家发明奖，并确认为山西省名牌产品，大规模异型优质铝用阴极块获得96年国家新产品奖。为企业在行业内赢得了良好的口碑，市场上享有一定声誉。华泰公司现为中国铝业股份有限公司控股，中铝公司优异的经营业绩、快速扩张的发展势头、广阔平台和行业优势是华泰公司的坚强后盾，这是其它阴极企业不可比拟的优势。2.5 产品价格近年来随着我国电解铝产量的增加，对阴极材料需求的不断增加, 国内阴极行业出现了大批民营企业，原有的阴极企业也不断扩充产能，为阴极材料的价格带来不小的波动。近两年阴极碳块的价格不断上涨,目前优质的半石墨质阴极市场价已达到8500元/t左右,根据本项目的各项生产指标和选用设备、原料等条件可知,生产的半石墨质属于高品质，参考目前销售价格,并考虑价格在未来几年的长期发展走势,本项目的半石墨质产品的价格取7179元/t(加计增值税为8400元/t)。由于国内仅有一家石墨化阴极碳块厂家正在试投产运营，市场属于空缺，只能参考国外厂家报价，本项目石墨化产品的价格取15384.6元/t(加计增值税为18000元/t)。3. 阴极生产工艺3.1 概述随着电解铝技术的进步，大型电解槽不断出现，对阴极炭块的要求也越来越高。由于普通阴极炭块电阻率高，寿命短，这种产品正在逐渐被淘汰。目前，世界各国使用的铝用阴极炭块主要有：半石墨质和石墨化阴极炭块。3.1.1 半石墨质阴极炭块半石墨质阴极炭块以无烟煤为主要原料，经过18002000的高温煅烧，再配入10%左右的人造石墨，其电阻率低于45.mm2/m，电解槽设计寿命为1500天。我国160300KA电解槽均使用这种炭块。3.1.2 石墨化阴极炭块石墨化阴极炭块以石油焦为主要原料，经过煅烧、成型、一次焙烧、高压浸渍、二次焙烧，然后再经25003000以上高温石墨化处理后制成。其电阻率低于15.mm2/m，同时，保证具有一定的抗冲刷性能，槽寿命可达2500天以上，吨铝电耗进一步降低，提高了热导率，有利于电解槽散热，改善了电解槽的热场。目前，一些工业发达国家使用这种炭块。3.2 规模本工程生产规模为22kt/a阴极和3000t/a糊料，其中22kt/a阴极包括：11 kt/a半石墨质阴极和11 kt/a石墨化阴极。3.3 产品规格品 种规 格备 注炭块的外型尺寸LWH(mm)半石墨质阴极炭块(32503500)515450常 规(32503500)660450加 宽石墨化阴极炭块(32503500)515500加 高(32503500)660500加宽加高3.4 阴极炭块的质量标准3.4.1 半石墨质阴极炭块质量标准(YS/T287-1999)指 标 名 称单 位指 标BSL-1BSL-2灰份%78电阻率.mm2/m4045热膨胀率%1.01.2耐压强度MPa3230体积密度g/cm31.561.54真密度g/cm31.901.873.4.2 石墨化阴极炭块国内尚无质量标准，其参考指标如下：指 标 名称单 位指 标灰份%0.5电阻率.mm2/m814热导率W/m.k80120孔隙度%26抗折强度Mpa610耐压强度Mpa15体积密度g/cm31.60真密度g/cm32.183.5 原材料质量标准3.5.1 无烟煤质量标准指标名称单 位指 标水 分%5灰 份%8挥发份%10固定炭%803.5.2 煅后无烟煤质量标准指标名称单 位指 标灰 份%5水 份%0.2真 密 度g/cm31.85电 阻 率.mm2/m6003.5.3 延迟石油焦标准(SH0527-92)指标名称单 位指 标硫 含 量%0.5挥 发 份%12灰 份%0.3水 份%5硅 含 量%0.08钒 含 量%0.015铁 含 量%0.08注：水份不作为考核依据。3.5.4 改质沥青质量标准(YB/T5194-93)指标名称单 位指 标软化点(环球法)100115甲苯不溶物%2834喹啉不溶物%814树脂%18结焦值%54灰 份%0.3水 份%5注：水份不作为考核依据。3.5.5 煤焦油质量标准(GB/T3701-83)指标名称单位指 标一号二号密度g/ml1.151.211.131.22甲苯不溶物%3.57.010灰份%0.130.13水份%4.04.0粘度E804.04.2萘含量(无水基)%7.07.03.5.6 冶金焦质量标准指标名称单 位指 标灰 份%15固 定 炭%83粒 度mm33.5.7 浸渍沥青质量标准指 标 名 称单 位指 标软化点(环球法)8085甲苯不溶物%1214喹啉不溶物%5固定炭%50灰 份%0.3密 度g/cm31.263.6 阴极生产工序半石墨质阴极生产工序有：原料仓库、沥青熔化、无烟煤煅烧、生阴极制造、焙烧、机加及成品库、化验室等石墨化阴极生产工序有：原料仓库、沥青熔化、石油焦煅烧、生阴极制造、焙烧、高压浸渍、二次焙烧、石墨化、机加及成品库、化验室等。3.7 工艺方案及工艺过程3.7.1 原料仓库本工程设计建设一10830米机械化原料仓库，其中60米存放石油焦、无烟煤、存放量45天。其余48米存放固体沥青，存放量60天。阴极生产所用的原料分别由汽车运来，卸入原料库。石油焦和无烟煤由抓斗桥式起重机抓入带格筛的料斗中，经过齿辊破碎机粗碎后，分别送入罐式炉和电煅烧炉内高温煅烧，固体沥青运往沥青熔化。3.7.2 煅烧目前，国内煅烧设备主要有三种：回转窑罐式炉电煅炉。回转窑机械化程度高，占地小，产能大，但烧损大；罐式炉产量小，占地广，但烧损小，产量灵活；电煅炉煅烧温度高，质量稳定，产量小。本设计无烟煤煅烧