4月16日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）、上海有色网金属交易中心、山东爱思信息科技有限公司主办，中亿丰金益(苏州)科技有限公司、乐至县乾润招商服务有限公司协办的AICE 2025 SMM(第二十届)铝业大会暨铝产业博览会——氧化铝及电解铝原料论坛上，洛阳万基炭素有限公司总经理王照阳对石墨化阴极技术及市场发展趋势进行了分析。
铝用阴极的用途、工艺及标准
铝用阴极：高石墨质阴极炭块、全石墨化阴极炭块。
铝用阴极炭块的分类：
半石墨质阴极：采用高温电煅无烟煤为骨料，中温或高温沥青作为粘结剂，该产品的导电性能差、耐腐蚀性差、槽寿命短（1000天左右），不能适应当前产业政策及市场需求，已退出市场。
高石墨质阴极：采用高温电煅无烟煤和石墨碎为骨料，中温或高温沥青作为粘结剂，导电性能一般、耐腐蚀性稍好、槽寿命一般(1800天左右），对于一些在意价格的铝业公司来讲，也是不错的选择，但预计会在近两年被市场淘汰。
石墨化阴极：采用煅后焦作为骨料，中温或高温沥青作为粘结剂，高温3000℃石墨化热处理，具有良好的导电性能和明显的节电效果，槽寿命达3500天以上，正逐步成为市场主流。
德国KHD阴极震动成型机
主要特点：1.连续抽真空；2.制品气孔率低；3.制品质地均匀；4.制品体积密度高。
环式带盖焙烧炉
主要特点：1. 保温效果良好，制品受热均匀；2. 内部结构稳定；3. 制品结焦值高，比敞开式炉产品高2-3%。
内热串接式石墨化炉
主要特点：1.通电效率高；2.石墨化程度均匀；3.产品质量稳定。
U型内串式石墨化炉
石墨化工艺:通过将阴极焙烧品以导体方式组合成回路，利用电能将阴极加热至3000度左右的高温，利用热活化将热力学不稳定的碳原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化，同时脱除其中的硫、矾、铁、硅等杂质，变成品质优良的石墨。
加工机组
主要特点：1.加工精度高；2.制品外观精美；3.自动化程度、产能高；4.收尘效果好。
其还对铝用阴极炭块的标准进行了介绍。
铝用阴极在铝电解槽中的重要作用
阴极炭块应用
1、阴极炭块是铝电解槽内衬的重要组成部分。
2、阴极炭块的性能对电解槽电耗和槽寿命有着显著影响。
3、阴极炭块作为一个容器要耐铝液和电解质腐蚀，同时还要使铝液和电解质中的电流均匀的分布。
阴极炭块在电解槽中起着十分重要的作用，被称之为电解槽的“肾脏”，阴极的质量关系着电解槽的寿命和经济性，并对电解槽的养护有着十分关键的作用。
►容器作用：阴极、糊料和侧部炭块共同组合成了一个容器，铝液和电解液就盛装在这个容器内，并在这个容器内完成升温、电解、出铝等一系列复杂的工艺过程。
►导热、耐高温作用：铝电解槽温度高达930℃以上，需要耐热材料来承受这些热量，同时，又需要良好的热导性把热量均匀的分布在阴极的各个区域，防止产生较大的热应力、热变形，因此，对阴极炭块的抗热震性、热传导性也有着较高的要求。
►导电作用：电流经钢棒后自阴极底部进入电解槽中，相对均匀地分布到电解槽的底面上，经铝液和电解液后，与阳极构成回路，达到具备电化学反应的条件，完成电解分离过程。阴极压降是铝电解槽运行状况的一个重要参数。
►防腐蚀作用：阴极要承受熔盐中的钠盐侵蚀，并要防止Al₄C₃的生成，因此，对阴极内衬的碳原子结构稳定性有着相当高的要求。
石墨化阴极兴起的原因
为什么要采用石墨来制作铝用阴极？
石墨是热和电的良导体，其传热性能和导电性能和大多数金属差不多，但又有其特点，一般金属当温度升高时，导热系数也随之升高，而石墨导热系数相反，温度升高时，其导热系数反而下降。在极高温度下，石墨会趋于热绝缘状态，因此在超高温条件下，石墨又变成了隔热材料，隔热性能非常可靠。
石墨的特性
►耐高温性：石墨的熔点3850℃，沸点4250℃，强度随温度提高而加强，常被用于导弹、火箭燃烧器的喉部材料，是航空航天和军工产业的重要材料。
►高导电、高导热性：石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高温度下，石墨成绝热体。
►润滑性：石墨润滑性能取决于石墨鳞片大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。常用于高温环境下工作的轴承的润滑而无须加入润滑剂。
►化学稳定性、可塑性：石墨在常温下有良好化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂腐蚀，石墨韧性好，易被加工成为很薄的片状及其它各类形状。
►抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨体积变化不大，不会产生裂纹。
石墨材料制作阴极的优势
延长槽寿命：国内第一条石墨化阴极电解槽系列（万基铝业）自2006年1月18日启动运行，平均槽寿命超过了3730天，最长槽龄5696天停运于2021年10月31日，而同类企业采用高石墨质阴极的，几乎全部经历了一到二次的大修，多的甚至已经大修三次，每台槽大修费用约在200万元左右。
节电效果优越：在采用石墨化阴极和浇铸技术以后，电解槽炉底压降最低达到了175mv，低于高石墨质阴极90mv以上，而石墨稳定的性质也使得其在使用过程中炉底压降增加较小，每生产一吨铝，可节电300Kwh，多投资的部分可在较短时间收回。
运行稳定：由于石墨化阴极对钠的吸收较小，其钠膨胀系数很低，因此，电解槽启动后，在水平方向上的膨胀更小，其对应的槽壳变形也很小，降低了电解槽的早期破损。同时，由于石墨良好的导热性能，也使得炉帮形成较好，对侧部形成有效保护，减少水平电流消耗，利用电解槽稳定运行。
强化电流提升产能：由于国家对违规建设电解铝采取了严厉的打压政策，未来我国电解铝市场将出现一定的缺口，电解铝将出现较强的盈利能力，因此，提升产能将成为铝厂的需求。国际、国内都有实例，采用石墨化阴极后，可通过强化电流来提升产能。
环保效果好：电解槽大修后产生的内衬材料由于其中含有大量的危险元素，对自然环境破坏严重，已经被国家明令为危险废物，需要电解铝企业花费较大代价予以无害化处置，而石墨化阴极由于寿命较长，因而产生的危废较少，也将引起环保部门和铝厂的重视，不排除因环保需求而成为铝厂的必然选择。
三平衡：能更好的保持电解槽的热收入和热支出平衡，更好的保持电解质、氧化铝浓度达到物料平衡，阳极是电解槽的心脏，阴极是电解槽肾脏，良好的阴极能达到阴阳极的平衡。
铝用阴极行业现状及机遇与挑战
铝用阴极行业现状
1、铝用石墨化阴极产能增至85万吨/年
近年来，阴极产能规模基本维持在70万吨左右；2021年产能为74万吨/年；2022年增至85万吨/年，同比增长14.8%，增量为石墨化阴极产品。
除传统阴极企业外，一些电极生产企业也在调整产品结构，进军石墨化阴极业务。
2、石墨化阴极产量大幅增长，已占阴极总量的70%以上
2023年，中国铝用阴极产量接近40万吨，同比增长不足1%。其中：石墨化阴极产量为27万吨，增长30%，已占阴极总量的70%。
近五年来阴极市场价格走势
3、石墨化阴极价格大幅波动，行业内卷日趋严重
近五年来，阴极价格经历了大起大落，从2019年的近2万元每吨，跌到2021年的14000元左右，后又急剧上涨至36000元左右，2023年开始逐步回落，并引发一系列踩踏效应，阴极企业竞相降价促销，目前最低价已跌至15000元以下，阴极企业大多数面临亏损。
行情的大起大落使得一些原本计划投资阴极的企业萌生退意，相信随着时间的推移，亏损面的扩大，行业未来有望重新回归理性，转为良性竞争。
铝用阴极市场供需情况
中国电解铝总产能约4500万吨，如全部采用石墨化阴极，则按照每吨铝消耗6-8kg阴极来预测，每年全国的消耗量为25-34万吨，且随着国内新建项目的全部投产，国内需求变化的可能性不大。
中国阴极市场主要集中在山西晋中、河南、宁夏等地，总产能达到了80万吨，去年以来，原来的石墨电极企业也有部分跻身到阴极行业，使总产能有进一步扩大的趋势，预期总体上仍然是严重的供大于求，行业内卷极为严重。
其还介绍了中资企业在海外建设电解铝项目的情况。
石墨化阴极用低硫焦市场现状
低硫焦产量难有增量
① 国产低硫石油焦产量基本呈下降趋势。近年来，我国进口重质原油量大幅增加，高硫原油比例越来越高，生产的高硫、劣质石油焦产量比例增长趋势明显。
② 海外低硫石油焦资源有限。从近年来的进口数据来看，每年的进口量在400万吨左右，很难有增量。
③ 迫于低硫焦资源有限，中国大量进口高硫海绵焦，通过脱硫和精准混配技术，解决原材料品质下降问题。
铝用阴极应用新技术
铝用阴极新技术应用
1、宽钢棒+磷生铁浇铸技术
通过改变阴极钢棒与阴极炭块的连接方式及组装形式，优化了阴极导电结构，有助于减小铝液中的水平电流，增加垂直电流，增加导电截面积，降低钢棒的电阻，增加了导电性，降低电解槽生产的直流电耗，实现电解槽铝液中水平电流与阴极压降双重大幅降低，阴极电流分布更加均匀和稳定，延长了电解槽的使用寿命。
2、镶铜钢棒浇铸
仍是以石墨化阴极为载体，优化阴极导电结构，降低水平电流与阴极压降为目的。该技术目前处于尝试探索阶段，各设计院所均有涉猎，小批量试验槽正在有序进行。
3、高强度、高导电性、高体积密度阴极也开始走向应用
目前个别铝企已对采购的阴极炭块进行了分级采购，一级最优，二级为国标标准，并对一级品给出了相应的激励措施，这在一定程度上促进了阴极行业的良性发展。同时个别用户提出了对浸渍阴极的市场需求，未来浸渍阴极也会占有一席之地。
