我國碳電極行業(yè)現狀及未來發(fā)展趨勢

馮占一

摘 要：碳電極是一種可供導電的材料，將電煅無煙煤、石油焦、石墨碎以及煤瀝青等主要原料，經過配料、成型、焙燒以及機械加工等處理步驟進行處理之后，即可制成碳電極。碳電極在21世紀作為我國大力推廣并積極使用的新型材料，具有節(jié)能環(huán)保的明顯優(yōu)勢。其主要被用作礦熱爐的導電電極，在工業(yè)硅、鐵合金、電石以及黃磷等技術或非金屬物質的冶煉過程中被廣泛的應用，并發(fā)揮著舉足輕重的作用。

關鍵詞：碳電極;行業(yè)現狀;未來發(fā)展

在碳電極還未走進千家萬戶之前，礦熱爐常用的導電材料為石墨電極以及電極糊。碳電極相較于傳統的石墨電極，具備降低電能消耗的作用，可以進一步擴大產品的規(guī)格，以此大幅度的降低生產的成本。相較于電極糊，碳電極的導電性能更加的優(yōu)越，在其冶煉的過程中可以有效的降低粉塵以及有害氣體的排放，以此來降低安全事故發(fā)生的風險。現階段，我國已有70%的工業(yè)硅冶煉行業(yè)實現了對碳電極的使用，其中包括鈦合金的生產以及鈦合金相關的行業(yè)。同時，電石與黃磷相關的行業(yè)，也在逐步的推進對碳電極的研發(fā)以及實驗。

1 碳電極的優(yōu)點

以冶煉品種的不同為依據，冶煉所用的礦熱爐可以使用石墨電極、碳電極或者電極糊來作為導電電極[1]。現階段，碳電極在國外工業(yè)硅以及黃磷的冶煉方面，其使用已經全面普及。但是我國對于碳電極的使用僅僅局限在工業(yè)硅敞口型礦熱電爐的生產方面。黃磷封閉性礦熱電爐的生產還是主要依賴于對石墨電極的使用，而鐵合金礦熱爐與電石礦熱爐的生產使用最為廣泛的是電極糊。

我國對于碳電極的研發(fā)與使用起步較晚，但其發(fā)展的態(tài)勢十分的迅猛。由于將碳電極應用于礦熱爐的導電，在降低成本、節(jié)能減排以及增強冶煉等方面具有絕對的優(yōu)勢。同時，碳電極的理化指標也完全符合下游行業(yè)對產品生產的要求，因此，碳電極能夠成為石墨電極與電極糊極好的替代品。現階段，鐵合金行業(yè)對碳電極的使用已經獲得了巨大的進步，并已經大規(guī)模的投入生產，在電石以及黃磷等行業(yè)的使用也逐步的進入了全新的階段。

碳電極的生產需要經歷中碎、配料、混捏、成型、焙燒以及機加工等多個步驟環(huán)節(jié)。將已經焙燒成型的半成品按照具體的訂單規(guī)格要求，在機加工車間進行進一步的分割處理，這一過程將產生20%的邊角余料，這些余料能夠用作循環(huán)使用的材料，因此，碳電極還具備一定的循環(huán)經濟能力。

2 碳電極在我國的行業(yè)發(fā)展情況

現階段，碳電極在我國的使用主要集中在工業(yè)硅的冶煉領域，借助使用碳電極，把從爐用變壓器中輸送而來的低壓大電流傳輸至爐內，再通過電極端部電弧、爐料以及溶體的共同作用，將電能轉化為熱能之后再進行高溫冶煉。碳電極在礦熱爐冶煉過程中應用的實質，就是對導電體不斷消耗的過程。

在20世紀90年代末，國家為了降低工業(yè)硅冶煉的巨大能耗，提高冶煉的效率與質量，滿足工業(yè)硅爐大功率化發(fā)展的需求，碳電極的使用以及相關產品的研發(fā)得到了積極的推進，以此來實現用碳電極來代替工業(yè)硅冶煉中對石墨電極的使用[2]。近幾年，國內的碳電極生產廠家在對國外碳電極技術進行了總結與改進，不斷的研究自身的碳電極技術，極大的促進了我國碳電極生產技術的發(fā)展，促進了產品質量的不斷提高。碳電極相較于石墨電極，碳電極更能有效的投入更大的使用規(guī)模，能夠有效的節(jié)約生產成本，降低能源的消耗，并對生產的流程也具備積極的簡化作用，具備極其優(yōu)良的性價比。因此，應加大力度推動碳電極的研制與使用。目前正在我國的工業(yè)冶煉行業(yè)，碳電極的使用已經獲得了積極的推廣，甚至部分商品已經打開了海外的銷售市場。

3 碳電極行業(yè)的未來

3.1 碳電極的使用

下游工業(yè)硅、鐵合金、電石以及黃磷等冶煉行業(yè)，均具備“兩高一資”的特點，因此，伴隨著未來對工業(yè)生產環(huán)保方面的極高要求，以及相關行業(yè)產業(yè)淘汰落后產能，需要對冶煉技術以及其相關的工藝設備進行改進與升級，這就使得碳電極的使用在我國的發(fā)展前景十分的廣闊。目前，碳電極在鐵合金冶煉方面的使用已經研制成功，并已進入了大規(guī)模生產的階段。相比之下，電石、黃磷以及鈦渣等冶煉礦熱爐對碳電極的使用還處于被研發(fā)的初級階段。

3.2 碳電極在工業(yè)硅生產中的市場發(fā)展前景

20世紀90年代以前，我國工業(yè)硅的生產大都依賴于石墨電極的使用。由于石墨電極的直徑存在一定的限制性，進而嚴重影響了工業(yè)硅爐容量的擴大。1999年，相關機構縝密的調查研究了國內外對石墨電極的具體使用情況，并以此為根基研制處理新型的碳電極。碳電極的研發(fā)，使得傳統電極所存在的灰分含量過高、強度差等問題得到了有效的改善。現階段，有我國自主研發(fā)的Φ700-1400mm碳電極，已經被廣泛的應用與工業(yè)硅爐的生產行業(yè)。近幾年，我國新建成的8000kVA以上容量的工業(yè)硅爐均以實現碳電極的使用。相較于石墨電極，碳電極具有生產用時短、價格低廉的優(yōu)勢，它的廣泛使用實現了工業(yè)硅生產的低成本投入，促進了我國大容量工業(yè)硅爐的建設發(fā)展。

3.3 碳電極在鐵合金生產領域

長久以來，電極糊主要使用于鐵合金礦熱爐的生產，在其生產過程中會產生嚴重的污染。由于鐵合金冶煉的設備過于落后，其設計也不盡合理，同時，碳電極作為一種全新的節(jié)能環(huán)保型產品其研制與使用的投入起步較晚，因此，嚴重的制約了碳電極在鐵合金行業(yè)中的使用[3]。

雖然我國鐵合金行業(yè)的生產數量非常的龐大，但在工藝裝備水平方面存在嚴重的問題。根據相關的報道，2009年我國的鐵合金行業(yè)其總產量高達3400萬噸，其相關的生產企業(yè)數量多達2000家以上，但是年均產能在10萬噸的企業(yè)僅占極少數，而年均產能在1萬噸以下的企業(yè)占總數的一大半。全國鐵合金礦熱爐總數的百分之0.81為25000kVA以上鐵合金冶煉礦熱爐，數量極少。

4 結語

縱觀全文，碳電極的使用在我國工業(yè)硅行業(yè)具有極其光明的發(fā)展前景。同時在鐵合金、電石以及黃磷行業(yè)的發(fā)展在未來擁有更加強大的優(yōu)勢以及市場空間。因此，相關企業(yè)應加大力度投入碳電極使用與投入，以此來促進我國工業(yè)產業(yè)的積極轉型。

參考文獻：

[1]缺陷態(tài)氧化鎢鋰電池或擺脫鈷鎳金屬依賴[J].有色冶金節(jié)能，2019，35（05）：63.

[2]劉士杰，蔡蘭蓉，李敏，陳立君.電極對準干式電火花表面強化TC4強化層組織與性能影響[J].機床與液壓，2019，47（19）：32-35.

[3]李晶.多元稀土鎢電極中稀土元素的作用機理[J].冶金與材料，2019，39（05）：104+106.