Abstract:De auteur analyseert de productie- en consumptiesituatie van naaldcokes in ons land, de vooruitzichten voor de toepassing ervan in de industrie voor grafietelektroden en negatieve elektrodematerialen, en onderzoekt de uitdagingen voor de ontwikkeling van naaldcokes in de olie-industrie, waaronder de schaarste aan grondstoffen, de lage kwaliteit, de lange levensduur en de overcapaciteit. Daarnaast wordt onderzoek gedaan naar productsegmentatie, toepassingen en prestatie-indicatoren, en naar de samenhang tussen deze factoren om de markt voor hoogwaardige producten te ontwikkelen.
Afhankelijk van de verschillende grondstoffenbronnen kan naaldcokes worden onderverdeeld in olienaaldcokes en steenkoolnaaldcokes. Olienaaldcokes wordt hoofdzakelijk gemaakt van FCC-slurry door middel van raffinage, hydroontzwaveling, vertraagde cokesvorming en calcinatie. Dit proces is relatief complex en kent een hoge technische complexiteit. Naaldcokes kenmerkt zich door een hoog koolstofgehalte, een laag zwavelgehalte, een laag stikstofgehalte en een laag asgehalte, en heeft na grafitisatie uitstekende elektrochemische en mechanische eigenschappen. Het is een anisotroop, hoogwaardig koolstofmateriaal dat gemakkelijk te grafitiseren is.
Naaldcokes wordt voornamelijk gebruikt voor grafietelektroden met ultrahoge vermogens en als kathodemateriaal voor lithium-ionbatterijen. In het kader van de strategische doelstellingen "koolstofpiek" en "koolstofneutraliteit" blijven landen de transformatie en modernisering van de ijzer- en staalindustrie en de auto-industrie bevorderen, evenals de toepassing van energiebesparende, koolstofarme en milieuvriendelijke technologieën. Ook de productie van staal in elektrische vlamboogovens en de snelle ontwikkeling van elektrische voertuigen dragen bij aan de groeiende vraag naar ruwe naaldcokes. De downstream-industrie van naaldcokes zal naar verwachting in de toekomst zeer welvarend blijven. Dit artikel analyseert de huidige toepassingsstatus en de vooruitzichten van naaldcokes in grafietelektroden en anodemateriaal, en schetst de uitdagingen en mogelijke oplossingen voor een gezonde ontwikkeling van de naaldcokesindustrie.
1. Analyse van de productie en de stroomrichting van naaldcokes
1.1 Productie van naaldcokes
De productie van naaldcokes is voornamelijk geconcentreerd in een paar landen, zoals China, de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Zuid-Korea en Japan. In 2011 bedroeg de wereldwijde productiecapaciteit van naaldcokes ongeveer 1200 kt/a, waarvan 250 kt/a afkomstig was uit China. Er waren toen slechts vier Chinese naaldcokesproducenten. Volgens de statistieken van Sinfern Information zal de wereldwijde productiecapaciteit van naaldcokes in 2021 toenemen tot ongeveer 3250 kt/a, en de Chinese productiecapaciteit tot ongeveer 2240 kt/a, goed voor 68,9% van de wereldwijde productiecapaciteit. Het aantal Chinese naaldcokesproducenten zal daarmee stijgen tot 21.
Tabel 1 toont de productiecapaciteit van de top 10 naaldcokesproducenten ter wereld, met een totale productiecapaciteit van 2130 kt/a, goed voor 65,5% van de wereldwijde productiecapaciteit. Vanuit het perspectief van de wereldwijde productiecapaciteit van naaldcokesbedrijven hebben producenten van naaldcokes uit de olie-industrie over het algemeen een relatief grote schaal, met een gemiddelde productiecapaciteit van 100 tot 200 kt/a per fabriek, terwijl de productiecapaciteit van naaldcokes uit de kolenindustrie slechts ongeveer 50 kt/a bedraagt.
De komende jaren zal de wereldwijde productiecapaciteit van naaldcokes blijven toenemen, voornamelijk vanuit China. De geplande en in aanbouw zijnde productiecapaciteit van naaldcokes in China bedraagt ongeveer 430.000 ton per jaar, waardoor de overcapaciteit verder toeneemt. Buiten China is de naaldcokescapaciteit in principe stabiel, met de plannen van de Russische OMSK-raffinaderij om in 2021 een naaldcokesinstallatie met een capaciteit van 38.000 ton per jaar te bouwen.
Figuur 1 toont de productie van naaldcokes in China in de afgelopen 5 jaar. Zoals te zien is in Figuur 1, heeft de naaldcokesproductie in China een explosieve groei doorgemaakt, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 45% in 5 jaar. In 2020 bereikte de totale naaldcokesproductie in China 517 kT, waarvan 176 kT afkomstig was van steenkool en 341 kT van aardolie.
1.2 Import van naaldcokes
Figuur 2 toont de import van naaldcokes in China in de afgelopen 5 jaar. Zoals te zien is in Figuur 2, nam het importvolume van naaldcokes in China vóór de COVID-19-uitbraak aanzienlijk toe en bereikte het in 2019 een recordhoogte van 270 kT. In 2020 daalde het importvolume van naaldcokes in China echter tot slechts 132 kT, als gevolg van de hoge prijs van geïmporteerde naaldcokes, de afnemende concurrentiekracht, de grote voorraden in de havens en de aanhoudende epidemieën in Europa en de Verenigde Staten. Dit betekende een daling van 51% ten opzichte van het voorgaande jaar. Volgens de statistieken bestond 27,5 kT van de geïmporteerde naaldcokes in 2020 uit oliehoudende naaldcokes, een daling van 82,93% ten opzichte van het voorgaande jaar. De hoeveelheid naaldcokes die met steenkool is gemeten, bedroeg 104,1 kt, 18,26% meer dan vorig jaar. De belangrijkste reden hiervoor is dat het zeetransport tussen Japan en Zuid-Korea minder door de epidemie is getroffen. Ten tweede zijn de prijzen van sommige producten uit Japan en Zuid-Korea lager dan die van vergelijkbare producten in China, en is het ordervolume in de downstreamsector groot.
1.3 Toepassingsrichting van naaldcokes
Naaldcokes is een hoogwaardig koolstofmateriaal dat voornamelijk wordt gebruikt als grondstof voor de productie van ultra-krachtige grafietelektroden en kunstmatige grafietanodes. De belangrijkste toepassingsgebieden zijn de staalproductie in elektrische vlamboogovens en accu's voor elektrische voertuigen.
Figuur 3 toont de toepassingstrend van naaldcokes in China in de afgelopen 5 jaar. Grafietelektroden vormen het grootste toepassingsgebied en de vraag hiernaar stabiliseert zich relatief, terwijl de vraag naar negatieve elektrodematerialen snel blijft groeien. In 2020 bedroeg het totale verbruik van naaldcokes in China (inclusief voorraadverbruik) 740 kT, waarvan 340 kT negatief materiaal en 400 kT grafietelektroden, goed voor 45% van het verbruik van negatief materiaal.
2.1 Ontwikkeling van eAF-staalproductie
De ijzer- en staalindustrie is een belangrijke bron van koolstofemissies in China. Er zijn twee belangrijke productiemethoden voor ijzer en staal: hoogovens en elektrische vlamboogovens. De elektrische vlamboogoven kan de koolstofemissies met 60% verminderen, maakt recycling van schrootstaal mogelijk en vermindert de afhankelijkheid van de import van ijzererts. De ijzer- en staalindustrie streeft ernaar om in 2025 een "koolstofpiek" te bereiken en "koolstofneutraal" te zijn. Onder begeleiding van het nationale beleid voor de ijzer- en staalindustrie zullen veel staalfabrieken de hoogovens en convertorovens vervangen door elektrische vlamboogovens.
In 2020 bedroeg de ruwe staalproductie in China 1054,4 miljoen ton, waarvan ongeveer 96 miljoen ton afkomstig was van elektrische vlamboogovens (eAF). Dit vertegenwoordigt slechts 9,1% van de totale ruwe staalproductie, vergeleken met 18% wereldwijd, 67% in de Verenigde Staten, 39% in de Europese Unie en 22% in Japan. Er is dus nog veel ruimte voor verbetering. Volgens het ontwerp van de "Richtlijnen voor het bevorderen van hoogwaardige ontwikkeling in de ijzer- en staalindustrie", uitgegeven door het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie op 31 december 2020, zou het aandeel van eAF-staal in de totale ruwe staalproductie tegen 2025 moeten stijgen naar 15% à 20%. De toename van de eAF-staalproductie zal de vraag naar ultra-hoogvermogen grafietelektroden aanzienlijk doen toenemen. De ontwikkelingstrend van elektrische vlamboogovens in eigen land is gericht op hoogwaardige en grootschalige toepassingen, wat leidt tot een grotere vraag naar grafietelektroden met grote specificaties en een ultrahoog vermogen.
2.2 Productiestatus van grafietelektroden
Grafietelektroden zijn een essentieel verbruiksartikel voor de eAF-staalproductie. Figuur 4 toont de productiecapaciteit en -output van grafietelektroden in China in de afgelopen 5 jaar. De productiecapaciteit van grafietelektroden is gestegen van 1050 kT/jaar in 2016 naar 2200 kT/jaar in 2020, met een samengestelde jaarlijkse groei van 15,94%. Deze vijf jaar kenmerken zich door een snelle groei van de productiecapaciteit van grafietelektroden en tevens door de snelle ontwikkeling van de grafietelektrodenindustrie. Vóór 2017 was de grafietelektrodenindustrie, als traditionele maakindustrie met een hoog energieverbruik en hoge vervuiling, een sector waarin grote binnenlandse grafietelektrodenbedrijven hun productie terugschroefden, kleine en middelgrote bedrijven failliet gingen en zelfs de internationale giganten hun productie moesten staken, hun voorraden doorverkopen of de markt verlaten. In 2017, onder invloed van en gedreven door het nationale beleid om "vloerstaal" verplicht af te schaffen, steeg de prijs van grafietelektroden in China sterk. Gestimuleerd door buitensporige winsten, beleefde de markt voor grafietelektroden een golf van hervatting en uitbreiding van de productiecapaciteit.
In 2019 bereikte de productie van grafietelektroden in China een nieuw hoogtepunt in de afgelopen jaren, namelijk 1189 kT. In 2020 daalde de productie echter tot 1020 kT als gevolg van de afnemende vraag door de epidemie. Over het geheel genomen kampt de Chinese grafietelektrodenindustrie met ernstige overcapaciteit, en de benuttingsgraad daalde van 70% in 2017 naar 46% in 2020, een nieuw dieptepunt.
2.3 Vraaganalyse van naaldcokes in de grafietelektrode-industrie
De ontwikkeling van eAF-staal zal de vraag naar ultrahoogvermogen grafietelektroden stimuleren. Naar schatting zal de vraag naar grafietelektroden in 2025 ongeveer 1300 kiloton bedragen, terwijl de vraag naar ruwe naaldcokes ongeveer 450 kiloton zal zijn. Omdat naaldcokes op oliebasis beter geschikt zijn voor de productie van grote en ultrahoogvermogen grafietelektroden en bijbehorende verbindingen dan naaldcokes op steenkoolbasis, zal het aandeel van naaldcokes op oliebasis in de vraag naar grafietelektroden verder toenemen, waardoor naaldcokes op steenkoolbasis een deel van de markt zullen overnemen.
Geplaatst op: 23 maart 2022