我國鋁用炭素行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化概述

李志剛

（有色金屬技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100080）

1 行業(yè)背景

鋁用炭素是生產(chǎn)電解鋁用的重要輔料，是對石化、焦化行業(yè)副產(chǎn)品的綜合利用，是鏈接石化與鋁工業(yè)的橋梁和紐帶。伴隨鋁工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，2020年鋁用炭素產(chǎn)量2000余萬噸，出口160余萬噸；技術(shù)裝備水平步入世界先進(jìn)行列，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升，總體滿足國內(nèi)外電解鋁生產(chǎn)需求；但產(chǎn)能總量嚴(yán)重過剩，區(qū)域結(jié)構(gòu)性供需矛盾更加突出；由于中國電解鋁產(chǎn)能天花板已經(jīng)形成，鋁用炭素需求也將進(jìn)入平臺期。行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展出路在于控制產(chǎn)能、技術(shù)創(chuàng)新、智能化升級和國際化布局[1]。行業(yè)運行方面,近年來,我國鋁用炭素總體平穩(wěn),產(chǎn)業(yè)集中度繼續(xù)提高,布局趨向水電資源豐富省份,行業(yè)競爭開始轉(zhuǎn)向“提質(zhì)降耗”等非價格手段。同時鋁用炭素行業(yè)積極貫徹綠色發(fā)展理念，企業(yè)環(huán)保意識顯著增強(qiáng)，投入力度明顯加大，煙氣處理已成為炭素生產(chǎn)過程中的重要工序，行業(yè)基本實現(xiàn)了限值排放。還有相當(dāng)一部分企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)了超低排放。鋁用炭素行業(yè)在推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量變革、效率變革、動力變革方面,均取得積極成效。

2 標(biāo)準(zhǔn)化

2.1 總體情況

自1978年以來，為滿足鋁電解行業(yè)的需求，鋁用炭素行業(yè)的陽極與陰極產(chǎn)品就在不斷進(jìn)行制、修訂，至今已形成了以鋁用陰極、陽極等鋁用炭素材料及相關(guān)原輔材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為核心，方法標(biāo)準(zhǔn)、能耗限額與安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)節(jié)能與綠色制造標(biāo)準(zhǔn)、其他專用設(shè)備及工藝技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)等四類為支撐的共計一百多項標(biāo)準(zhǔn)的完整體系,碳排放、智能制造等專項也在逐步完善中。體系內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)之間的邏輯關(guān)系清晰，相互關(guān)聯(lián)，緊密銜接，很好地服務(wù)于鋁用炭素行業(yè)，引領(lǐng)行業(yè)不斷進(jìn)步。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 鋁用炭素行業(yè)現(xiàn)行及在研的標(biāo)準(zhǔn)列表

2.2 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

鋁用炭素材料主要包括預(yù)焙陽極、陰極炭塊、陰極糊等鋁電解專用產(chǎn)品及煅后石油焦、電煅無煙煤等陽極、陰極生產(chǎn)用原材料產(chǎn)品。

其中《鋁電解用石墨化陰極炭塊》《鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊》《鋁電解用陰極糊》《石墨化陰極炭塊用煅后石油焦》已于近年完成修訂。

YS/T 699-2018《鋁電解用石墨化陰極炭塊》，標(biāo)準(zhǔn)修訂后，真密度、體積密度、氣孔率、灰份、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、電阻率、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量和鈉膨脹系數(shù)等指標(biāo)體系設(shè)置和指標(biāo)數(shù)值確定，在全面性、先進(jìn)性和適用性方面均有較大幅度的提高。指標(biāo)體系設(shè)置的完整性方面優(yōu)于國外同類標(biāo)準(zhǔn)，且各項常規(guī)指標(biāo)及參考指標(biāo)都達(dá)到和優(yōu)于國外各項指標(biāo)的典型值，從而廣泛提高鋁用石墨化陰極炭塊生產(chǎn)技術(shù)水平。

YS/T 623-2021《鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊》，在研制過程中參考法國沙瓦、德國ERFT等國外先進(jìn)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量水平，主要關(guān)注真密度、體積密度、氣孔率、灰份、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、電阻率、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量和鈉膨脹系數(shù)等指標(biāo)。增加了“熱導(dǎo)率”作為“參考指標(biāo)”，將底部炭塊“抗折強(qiáng)度”性能要求由“參考指標(biāo)”更改為“常規(guī)指標(biāo)”，更改了“耐壓強(qiáng)度”“表觀密度”和“楊氏模量”指標(biāo)要求等，本次修訂后，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系設(shè)置和指標(biāo)數(shù)值確定，較前版標(biāo)準(zhǔn)在全面性、先進(jìn)性和適用性方面，有較大幅度的提高，各項常規(guī)指標(biāo)及參考指標(biāo)都達(dá)到或優(yōu)于國外各項指標(biāo)的典型值。

修訂、完善鋁電解槽用陰極炭塊產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是提高我國鋁電解炭素材料相關(guān)技術(shù)和控制其質(zhì)量指標(biāo)的有效途徑，也為電解鋁行業(yè)綠色、低碳、高質(zhì)量發(fā)展提供最關(guān)鍵的支撐。

YS/T 65-2019《鋁電解用陰極糊》，重新定義了各種糊料的名稱、適用范圍、施工溫度等內(nèi)容，增加了冷搗糊的指標(biāo)規(guī)定，在其指標(biāo)體系的全面性、先進(jìn)性和適用性方面，較以往相比有了較大幅度的提高，不僅能全面反映陰極糊料種類、牌號的特性，還能指導(dǎo)陰極糊料的生產(chǎn),并能滿足用戶不同的需求,有利于冷搗糊的推廣應(yīng)用，減輕了環(huán)境污染，并減輕了電解槽扎固工人的勞動強(qiáng)度，創(chuàng)造了較好的社會效益。

YS/T 763-2019《石墨化陰極炭塊用煅后石油焦》，在2011年版的標(biāo)準(zhǔn)中只有石墨化石油焦一種原料，影響了石

墨化陰極炭塊原料的生產(chǎn)和采購，影響了石墨化陰極炭塊的推廣應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)修訂后增加了目前常用的石墨化陰極炭塊用的煅后石油焦原料品種，可以全面反映石墨化陰極炭塊用煅后石油焦的特性和滿足用戶生產(chǎn)石墨化陰極炭塊的需求，同時引導(dǎo)石墨化陰極炭塊工廠生產(chǎn)和推動我國鋁用陰極炭塊生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

《鋁電解用預(yù)焙陽極》《石墨化陰極炭塊用石油焦原料技術(shù)要求》《預(yù)焙陽極用石油焦原料技術(shù)要求》等標(biāo)準(zhǔn)正在研制過程中，其他產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也會根據(jù)市場發(fā)展情況逐步啟動修訂，將以進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)炭素材料持續(xù)、穩(wěn)定、綠色發(fā)展與國際市場接軌為目的，全面提高產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)水平，從而適應(yīng)快速發(fā)展的鋁工業(yè)對鋁用炭素材料更高的質(zhì)量要求。

2.2 方法標(biāo)準(zhǔn)

鋁用炭素材料檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)中主要包括鋁用炭素制品和其原材料的檢測，YS/T 63《鋁用炭素材料檢測方法》主要針對預(yù)焙陽極和陰極炭塊的產(chǎn)品質(zhì)量水平分析，共分為27個部分，包括真密度、體積密度、氣孔率、水分、灰分、揮發(fā)分、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、電阻率、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量和鈉膨脹系數(shù)、空氣反應(yīng)性、CO2反應(yīng)性等多種理化性能測定，涵蓋了預(yù)焙陽極和陰極炭塊在生產(chǎn)和使用過程中所有檢驗項目，可以滿足目前材料檢測和質(zhì)量控制的要求。《鋁用陰極炭塊磨損試驗方法》《鋁用石墨化陰極制品石墨化度測定方法》等進(jìn)一步完善了炭素制品質(zhì)量水平的評價標(biāo)準(zhǔn)。

《炭陽極用煅后石油焦檢測方法》《原鋁生產(chǎn)用炭素材料煤瀝青》《鋁用炭素材料炭膠泥中灰分含量的測定》等多個系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了預(yù)焙陽極和陰極炭塊生產(chǎn)用的煅后石油焦、煤瀝青等原料的理化性能試驗方法，與炭素制品檢驗標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成了全面的鋁用炭素材料檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.3 其他

能耗限額與安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中，按照國家對強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)精簡的要求，將原有的GB 25324-2014《鋁電解用預(yù)焙陽極單位產(chǎn)品能源消耗限額》和GB 25325-2014《鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊單位產(chǎn)品能源消耗限額》進(jìn)行合并，修訂為鋁用炭素企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。將有助于促進(jìn)整體鋁用炭素行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有助于推進(jìn)整個鋁用炭素行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、先進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)化；促進(jìn)我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，通過節(jié)能減排實現(xiàn)綠水青山的中國夢；提高我國鋁用炭素整體的制造、創(chuàng)新水平，開發(fā)出節(jié)能的工藝、裝備。

工業(yè)節(jié)能與綠色制造標(biāo)準(zhǔn)近年來受到社會各界廣泛關(guān)注。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國鋁用炭素行業(yè)集中度不斷提高,布局趨向水電資源豐富省份,行業(yè)競爭轉(zhuǎn)向“提質(zhì)降耗”等非價格手段。同時鋁用炭素行業(yè)積極貫徹綠色發(fā)展理念，環(huán)保意識顯著增強(qiáng)，投入力度明顯加大，煙氣處理已成為炭素生產(chǎn)過程中的重要工序，基本實現(xiàn)了限值排放。還有相當(dāng)一部分企業(yè)，已經(jīng)實現(xiàn)了超低排放。但是目前國內(nèi)只有數(shù)家龍頭企業(yè)綠色發(fā)展水平可達(dá)到國際先進(jìn)水平，大部分企業(yè)仍然缺乏綠色發(fā)展意識，缺乏必備的環(huán)保處理設(shè)施，余熱利用水平較低，廠內(nèi)存在大量的無組織排放點。為貫徹國家“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的戰(zhàn)略發(fā)展理念，全面推行綠色制造戰(zhàn)略任務(wù)，實施綠色制造標(biāo)準(zhǔn)化提升工程，將生態(tài)設(shè)計理念運用在產(chǎn)品中，堅持綠色發(fā)展，生態(tài)優(yōu)先，加快新舊動能轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

3 問題分析與發(fā)展規(guī)劃

在肯定成績的同時,但是也應(yīng)該清楚地認(rèn)識到，雖然我國目前鋁用炭素的生產(chǎn)已經(jīng)有了一定的進(jìn)步，但是從生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化程度以及產(chǎn)品的質(zhì)量上來看，與其他以有色金屬的冶煉和生產(chǎn)為主的國家相比還存在一定的差距。國外炭素產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量之所以比我國先進(jìn)，除了技術(shù)問題和資金問題之外，在管理上的差距也是實際存在的一個方面。我國對產(chǎn)品質(zhì)量的檢測較為全面，但方法相對落后，同時產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求不夠嚴(yán)格。較低的標(biāo)準(zhǔn)使得生產(chǎn)過程中對鋁用炭素的理化性能得不到重視。這導(dǎo)致我國生產(chǎn)的鋁用炭素產(chǎn)品在國際上沒有體現(xiàn)出應(yīng)有的競爭力。

為了健全鋁用炭素標(biāo)準(zhǔn)體系，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)支撐作用，引領(lǐng)行業(yè)不斷進(jìn)步，今后將主要從以下幾個方面進(jìn)行完善。（1）逐步提高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量水平?！朵X電解用石墨化陰極炭塊》《鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊》《鋁電解用陰極糊》《石墨化陰極炭塊用煅后石油焦》于近年完成修訂，全面提高了產(chǎn)品各項指標(biāo)水平；目前，相應(yīng)鋁用炭素產(chǎn)品中占比最大的《鋁電解用預(yù)焙陽極》《石墨化陰極炭塊用石油焦原料技術(shù)要求》《預(yù)焙陽極用石油焦原料技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)正在修訂，在修訂過程中不僅要全面調(diào)研市場情況，保證評價指標(biāo)合理性，還要充分考慮下游用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的需求，提高質(zhì)量評價指標(biāo)水平，從而提升鋁用炭素行業(yè)發(fā)展水平。（2）不斷完善方法標(biāo)準(zhǔn)。主要是逐步推進(jìn)YS/T 63《鋁用炭素材料檢測方法》系列標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，其中包括真密度、體積密度、氣孔率、水分、灰分、揮發(fā)分、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、電阻率、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量和鈉膨脹系數(shù)、空氣反應(yīng)性、CO2反應(yīng)性等多種理化性能測定，以適應(yīng)當(dāng)前鋁用炭素產(chǎn)品在生產(chǎn)、貿(mào)易、使用過程中對各項性能指標(biāo)的精確分析及快速檢測的需求，為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量水平的提高提供支撐。（3）依托國家及有色行業(yè)在綠色、低碳、智能制造等標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的大方針，完善鋁用炭素行業(yè)綠色、低碳、智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)能耗限額等管理標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)工藝和設(shè)備，配備高效末端治理裝備，解決能耗高、環(huán)境污染問題，促進(jìn)我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，提高我國鋁用炭素整體的制造、創(chuàng)新水平，開發(fā)出節(jié)能的工藝、裝備。

4 總結(jié)

為提高鋁用炭素產(chǎn)品的質(zhì)量，政府的宏觀調(diào)控是十分必要的，政府部門在加強(qiáng)對相關(guān)企業(yè)的管理的過程中，合理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)則可以為其提供重要的技術(shù)支撐。相關(guān)的低碳標(biāo)準(zhǔn)、能耗限額標(biāo)準(zhǔn)、煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)、資源回收利用指南等，不僅可以指導(dǎo)企業(yè)在生產(chǎn)過程中貫徹綠色發(fā)展的理念，更為政府監(jiān)管提供有效的助力。鋁用炭素作為鋁行業(yè)踐行綠色發(fā)展的重點領(lǐng)域，是鋁冶煉和加工污染防控源頭行業(yè)，因此，逐步提高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量水平，不斷完善方法標(biāo)準(zhǔn)，推行節(jié)能與綠色標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)工藝和設(shè)備，配備高效末端治理裝備，解決能耗高、環(huán)境污染問題，對實現(xiàn)鋁用炭素行業(yè)及整個鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。