中國粉體網(wǎng)訊 石墨正極材料分為人造石墨和天然石墨兩種。 從正極市場出貨結(jié)構(gòu)來看，人造石墨市場份額穩(wěn)步提升，占據(jù)大部分市場份額，而天然石墨份額則呈現(xiàn)增加趨勢。 兩種石墨正極材料的生產(chǎn)工藝存在一定差異。 天然石墨生產(chǎn)工藝主要分為提純、改性、混合、碳化四大環(huán)節(jié)。 人造石墨的生產(chǎn)過程主要分為破碎、造粒、石墨化、篩分四大環(huán)節(jié)。 人造石墨的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，石墨化是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1、人造石墨生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——石墨化

石墨化是指通過低溫?zé)崽幚韺⒎鞘嫁D(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺S規(guī)則有序結(jié)構(gòu)的石墨碳。 最初起源于碳制品工業(yè)，是生產(chǎn)石墨電極的必經(jīng)工序。 石墨化是為了提高碳材料的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，提高碳材料的耐光沖擊性和物理穩(wěn)定性，使碳材料具有潤滑性和耐磨性，提高碳材料的含量。

利用低溫?zé)崽幚頌樵又嘏藕徒Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供能量需要大量的能量。 電力是石墨化生產(chǎn)中消耗的主要能源。 一般采用電加熱將半成品加熱到2800℃以上，耗電量大、時間長。 水費占石墨化成本高達(dá)60%，石墨化成本占人造石墨陰極生產(chǎn)成本的55%。

人造石墨正極材料成本（數(shù)據(jù)來源：隆眾咨詢、華安期貨研究院）

2、三種常用的陰極石墨化爐設(shè)備

目前廣泛使用的陰極石墨化爐有艾奇遜陰極石墨化爐、內(nèi)熱式系列石墨化爐、網(wǎng)格箱石墨化爐等。

① 艾奇遜陰極石墨化爐

艾奇遜石墨化爐使用歷史悠久，是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的石墨化爐。 其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、耐用、維修方便。 但其缺點是熱損失較大，能量有效利用率僅為30%。 %左右，單位能耗達(dá)到4000-/t，且需要大量冶金焦作為內(nèi)阻材料，污染嚴(yán)重。

艾奇遜爐坩堝裝料公告操作

在傳統(tǒng)電極艾奇遜爐石墨化爐的基礎(chǔ)上改進的爐型。 原爐內(nèi)放置石墨坩堝作為正極材料的載體（坩堝內(nèi)放置碳化的正極原料），爐芯內(nèi)填充加熱內(nèi)阻材料。 內(nèi)層采用保溫材料和爐壁保溫。 通電后主要通過內(nèi)阻材料形成2800-3000℃的低溫，間接加熱坩堝內(nèi)的正極材料，最終實現(xiàn)正極材料的低溫石墨化。

②內(nèi)熱式系列石墨化爐

該爐型以石墨電極生產(chǎn)用串聯(lián)石墨化爐為基礎(chǔ)，將多個電極坩堝（內(nèi)裝有正極材料）水平串聯(lián)而成。 電極坩堝既是載體又是加熱元件。 電壓通過電極坩堝形成低溫，直接加熱內(nèi)部正極材料。 石墨化工藝不使用內(nèi)阻材料，簡化了安裝工藝操作，減少了內(nèi)阻材料的蓄熱損失，節(jié)約了能源消耗。

肺熱系列爐示意圖

③網(wǎng)格箱石墨化爐

近年來該型爐的應(yīng)用有所增加，主要是吸收了傳統(tǒng)艾奇遜石墨化爐和串聯(lián)石墨化爐的技術(shù)特點。 放入正極原料，用四面帶槽的連接柱固定陽極板。 每個材料盒的上下兩側(cè)均用相同材料的陽極板密封。 組成料箱結(jié)構(gòu)的立柱和陽極板共同構(gòu)成加熱元件，電壓通過爐頭電極傳送至爐芯加熱元件，形成的低溫直接加熱正極箱內(nèi)物料達(dá)到石墨化的目的。

箱式石墨化爐示意圖

3、負(fù)極材料石墨化爐對比

肺熱系列石墨化爐通過加熱空心石墨電極直接對物料進行加熱。 電壓通過電極坩堝形成的“焦耳熱”大部分用于加熱材料和坩堝。 加熱速度快，溫度分布均勻，熱效率較高。 傳統(tǒng)的采用內(nèi)阻材料產(chǎn)生熱量的艾奇遜爐則更高。 網(wǎng)格箱式石墨化爐借鑒了肺熱系列石墨化爐的優(yōu)點，采用成本較低的預(yù)焙陽極板作為加熱元件。 爐子容量比串聯(lián)爐大，單位產(chǎn)品能耗也相應(yīng)增加。

3種陰極石墨化爐對比（數(shù)據(jù)來源：中國知網(wǎng)、華安期貨研究院）

概括

從降低煤耗、控制成本的角度來看，陰極石墨化領(lǐng)域正在逐步轉(zhuǎn)向新技術(shù)。 為了應(yīng)對國外日益嚴(yán)格的煤炭消費政策和不斷上升的成本壓力，正極企業(yè)逐漸探索新型石墨化技術(shù)。 有兩個主要趨勢。 一種是在艾奇遜爐的基礎(chǔ)上改進的箱式爐。 ，另一種是連續(xù)式石墨化爐。 隨著爐型的不斷升級和完善，正極石墨化領(lǐng)域也日益創(chuàng)新，這必將推動正極材料行業(yè)的快速發(fā)展。