我國鋁用炭素行業標準化概述

李志剛

（有色金屬技術經濟研究院有限責任公司，北京 100080）

1 行業背景

鋁用炭素是生產電解鋁用的重要輔料，是對石化、焦化行業副產品的綜合利用，是鏈接石化與鋁工業的橋梁和紐帶。伴隨鋁工業的持續發展，2020年鋁用炭素產量2000余萬噸，出口160余萬噸；技術裝備水平步入世界先進行列，產品質量顯著提升，總體滿足國內外電解鋁生產需求；但產能總量嚴重過剩，區域結構性供需矛盾更加突出；由于中國電解鋁產能天花板已經形成，鋁用炭素需求也將進入平臺期。行業高質量發展出路在于控制產能、技術創新、智能化升級和國際化布局[1]。行業運行方面,近年來,我國鋁用炭素總體平穩,產業集中度繼續提高,布局趨向水電資源豐富省份,行業競爭開始轉向“提質降耗”等非價格手段。同時鋁用炭素行業積極貫徹綠色發展理念，企業環保意識顯著增強，投入力度明顯加大，煙氣處理已成為炭素生產過程中的重要工序，行業基本實現了限值排放。還有相當一部分企業，已經實現了超低排放。鋁用炭素行業在推動產業發展質量變革、效率變革、動力變革方面,均取得積極成效。

2 標準化

2.1 總體情況

自1978年以來，為滿足鋁電解行業的需求，鋁用炭素行業的陽極與陰極產品就在不斷進行制、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原輔材料產品標準為核心，方法標準、能耗限額與安全生產標準、工業節能與綠色制造標準、其他專用設備及工藝技術要求標準等四類為支撐的共計一百多項標準的完整體系,碳排放、智能制造等專項也在逐步完善中。體系內標準之間的邏輯關系清晰，相互關聯，緊密銜接，很好地服務于鋁用炭素行業，引領行業不斷進步。具體標準見表1。

表1 鋁用炭素行業現行及在研的標準列表

2.2 產品標準

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

其中《鋁電解用石墨化陰極炭塊》《鋁電解用石墨質陰極炭塊》《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》，標準修訂后，真密度、體積密度、氣孔率、灰份、抗壓強度、抗彎強度、電阻率、導熱率、熱膨脹系數、彈性模量和鈉膨脹系數等指標體系設置和指標數值確定，在全面性、先進性和適用性方面均有較大幅度的提高。指標體系設置的完整性方面優于國外同類標準，且各項常規指標及參考指標都達到和優于國外各項指標的典型值，從而廣泛提高鋁用石墨化陰極炭塊生產技術水平。

YS/T 623-2021《鋁電解用石墨質陰極炭塊》，在研制過程中參考法國沙瓦、德國ERFT等國外先進公司生產的產品質量水平，主要關注真密度、體積密度、氣孔率、灰份、抗壓強度、抗彎強度、電阻率、導熱率、熱膨脹系數、彈性模量和鈉膨脹系數等指標。增加了“熱導率”作為“參考指標”，將底部炭塊“抗折強度”性能要求由“參考指標”更改為“常規指標”，更改了“耐壓強度”“表觀密度”和“楊氏模量”指標要求等，本次修訂后，標準指標體系設置和指標數值確定，較前版標準在全面性、先進性和適用性方面，有較大幅度的提高，各項常規指標及參考指標都達到或優于國外各項指標的典型值。

修訂、完善鋁電解槽用陰極炭塊產品標準是提高我國鋁電解炭素材料相關技術和控制其質量指標的有效途徑，也為電解鋁行業綠色、低碳、高質量發展提供最關鍵的支撐。

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、施工溫度等內容，增加了冷搗糊的指標規定，在其指標體系的全面性、先進性和適用性方面，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，還能指導陰極糊料的生產,并能滿足用戶不同的需求,有利于冷搗糊的推廣應用，減輕了環境污染，并減輕了電解槽扎固工人的勞動強度，創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年版的標準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和采購，影響了石墨化陰極炭塊的推廣應用。標準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石墨化陰極炭塊的需求，同時引導石墨化陰極炭塊工廠生產和推動我國鋁用陰極炭塊生產技術的發展。

《鋁電解用預焙陽極》《石墨化陰極炭塊用石油焦原料技術要求》《預焙陽極用石油焦原料技術要求》等標準正在研制過程中，其他產品標準也會根據市場發展情況逐步啟動修訂，將以進一步促進國內炭素材料持續、穩定、綠色發展與國際市場接軌為目的，全面提高產品技術指標水平，從而適應快速發展的鋁工業對鋁用炭素材料更高的質量要求。

2.2 方法標準

鋁用炭素材料檢驗方法標準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》主要針對預焙陽極和陰極炭塊的產品質量水平分析，共分為27個部分，包括真密度、體積密度、氣孔率、水分、灰分、揮發分、抗壓強度、抗彎強度、電阻率、導熱率、熱膨脹系數、彈性模量和鈉膨脹系數、空氣反應性、CO2反應性等多種理化性能測定，涵蓋了預焙陽極和陰極炭塊在生產和使用過程中所有檢驗項目，可以滿足目前材料檢測和質量控制的要求。《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》等進一步完善了炭素制品質量水平的評價標準。

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

2.3 其他

能耗限額與安全生產標準中，按照國家對強制性國家標準精簡的要求，將原有的GB 25324-2014《鋁電解用預焙陽極單位產品能源消耗限額》和GB 25325-2014《鋁電解用石墨質陰極炭塊單位產品能源消耗限額》進行合并，修訂為鋁用炭素企業單位產品能源消耗限額強制性國家標準。將有助于促進整體鋁用炭素行業的轉型升級，有助于推進整個鋁用炭素行業技術進步、先進技術的轉化；促進我國環保事業的發展，通過節能減排實現綠水青山的中國夢；提高我國鋁用炭素整體的制造、創新水平，開發出節能的工藝、裝備。

工業節能與綠色制造標準近年來受到社會各界廣泛關注。隨著產業的發展，我國鋁用炭素行業集中度不斷提高,布局趨向水電資源豐富省份,行業競爭轉向“提質降耗”等非價格手段。同時鋁用炭素行業積極貫徹綠色發展理念，環保意識顯著增強，投入力度明顯加大，煙氣處理已成為炭素生產過程中的重要工序，基本實現了限值排放。還有相當一部分企業，已經實現了超低排放。但是目前國內只有數家龍頭企業綠色發展水平可達到國際先進水平，大部分企業仍然缺乏綠色發展意識，缺乏必備的環保處理設施，余熱利用水平較低，廠內存在大量的無組織排放點。為貫徹國家“創新、協調、綠色、開放、共享”的戰略發展理念，全面推行綠色制造戰略任務，實施綠色制造標準化提升工程，將生態設計理念運用在產品中，堅持綠色發展，生態優先，加快新舊動能轉換，實現行業高質量發展。

3 問題分析與發展規劃

在肯定成績的同時,但是也應該清楚地認識到，雖然我國目前鋁用炭素的生產已經有了一定的進步，但是從生產技術的現代化程度以及產品的質量上來看，與其他以有色金屬的冶煉和生產為主的國家相比還存在一定的差距。國外炭素產品的生產工藝和產品質量之所以比我國先進，除了技術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。我國對產品質量的檢測較為全面，但方法相對落后，同時產品標準的技術指標要求不夠嚴格。較低的標準使得生產過程中對鋁用炭素的理化性能得不到重視。這導致我國生產的鋁用炭素產品在國際上沒有體現出應有的競爭力。

為了健全鋁用炭素標準體系，充分發揮標準支撐作用，引領行業不斷進步，今后將主要從以下幾個方面進行完善。（1）逐步提高產品標準質量水平。《鋁電解用石墨化陰極炭塊》《鋁電解用石墨質陰極炭塊》《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，全面提高了產品各項指標水平；目前，相應鋁用炭素產品中占比最大的《鋁電解用預焙陽極》《石墨化陰極炭塊用石油焦原料技術要求》《預焙陽極用石油焦原料技術要求》標準正在修訂，在修訂過程中不僅要全面調研市場情況，保證評價指標合理性，還要充分考慮下游用戶對產品質量的需求，提高質量評價指標水平，從而提升鋁用炭素行業發展水平。（2）不斷完善方法標準。主要是逐步推進YS/T 63《鋁用炭素材料檢測方法》系列標準的修訂工作，其中包括真密度、體積密度、氣孔率、水分、灰分、揮發分、抗壓強度、抗彎強度、電阻率、導熱率、熱膨脹系數、彈性模量和鈉膨脹系數、空氣反應性、CO2反應性等多種理化性能測定，以適應當前鋁用炭素產品在生產、貿易、使用過程中對各項性能指標的精確分析及快速檢測的需求，為產品標準質量水平的提高提供支撐。（3）依托國家及有色行業在綠色、低碳、智能制造等標準體系建設的大方針，完善鋁用炭素行業綠色、低碳、智能制造標準體系，加強能耗限額等管理標準建設，推進相關標準的制修訂，促進企業改進工藝和設備，配備高效末端治理裝備，解決能耗高、環境污染問題，促進我國環保事業的發展，提高我國鋁用炭素整體的制造、創新水平，開發出節能的工藝、裝備。

4 總結

為提高鋁用炭素產品的質量，政府的宏觀調控是十分必要的，政府部門在加強對相關企業的管理的過程中，合理的行業標準則可以為其提供重要的技術支撐。相關的低碳標準、能耗限額標準、煙氣排放標準、資源回收利用指南等，不僅可以指導企業在生產過程中貫徹綠色發展的理念，更為政府監管提供有效的助力。鋁用炭素作為鋁行業踐行綠色發展的重點領域，是鋁冶煉和加工污染防控源頭行業，因此，逐步提高產品標準質量水平，不斷完善方法標準，推行節能與綠色標準體系建設，促進企業改進工藝和設備，配備高效末端治理裝備，解決能耗高、環境污染問題，對實現鋁用炭素行業及整個鋁工業的可持續發展具有重要意義。