房 挺

（中國石化煉油銷售有限公司，上海 200050）

根據(jù)原料來源的不同，針狀焦可分為油系針狀焦和煤系針狀焦兩大類。其中，油系針狀焦的生產(chǎn)原料為石油煉制過程中產(chǎn)生的催化裂化澄清油、潤滑油精制抽出油和熱裂化焦油等；煤系針狀焦的主要原料為焦炭生產(chǎn)過程中的煤焦油瀝青及其餾分油。針狀焦具有明顯的流線型紋理，整體長寬比較大，表面紋理呈纖維狀或細(xì)長針形，具有熱膨脹系數(shù)低、易石墨化等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于制造電爐煉鋼用高功率/超高功率石墨電極、鋰離子電池用人造石墨負(fù)極材料等[1]，同時(shí)也用于生產(chǎn)電化學(xué)用超級電容器、核石墨等其他特種炭素制品。

1 我國針狀焦行業(yè)現(xiàn)狀分析

1.1 針狀焦產(chǎn)能

2023 年，全球針狀焦產(chǎn)能為484.8 萬噸/年，其中，我國針狀焦產(chǎn)能為379.8萬噸/年，占全球產(chǎn)能的78.3%，我國針狀焦產(chǎn)能在全球產(chǎn)能的占比逐年提升；國外針狀焦產(chǎn)能保持平穩(wěn)，維持在105.0 萬噸/年。國內(nèi)針狀焦總產(chǎn)能中，煤系針狀焦產(chǎn)能為135.0 萬噸/年，占比35.5%；油系針狀焦產(chǎn)能為244.8 萬噸/年，占比64.5%。國外針狀焦產(chǎn)能集中在英國、美國、日本和韓國。我國針狀焦產(chǎn)能主要集中在山東、遼寧和山西，合計(jì)占比73.9%，其中，山西均為煤系針狀焦。2024年，我國規(guī)劃新增針狀焦產(chǎn)能為93 萬噸/年，主要分布在山東，占比56.9%，新增產(chǎn)能主要為油系針狀焦，占比54.8%（見表1）。

表1 2024 年我國規(guī)劃新增針狀焦產(chǎn)能

1.2 針狀焦產(chǎn)量

2023年，我國針狀焦產(chǎn)量為76.4萬噸，同比降低40.6%，主要受2022 年庫存數(shù)量偏高以及中低硫石油焦需求增長擠占的影響。其中，油系針狀焦產(chǎn)量為68.3 萬噸，占比89.4%，主要生產(chǎn)企業(yè)為山東京陽科技、山東益大新材料和錦州石化等；煤系針狀焦產(chǎn)量為8.1萬噸，占比10.6%（見圖1），主要生產(chǎn)企業(yè)為寶武碳業(yè)和鞍山中特等?？傮w來看，油系針狀焦和煤系針狀焦產(chǎn)能利用率分別為28.1%和6.1%，分別較2022年下降30.0和19.1 個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)能利用率明顯降低。同時(shí)，煤系針狀焦產(chǎn)量較2022 年降低74.5%，主要由于煤焦油原料成本高企，影響煤系針狀焦行業(yè)開工率，導(dǎo)致產(chǎn)量下滑。

圖1 我國油系針狀焦和煤系針狀焦產(chǎn)量

1.3 針狀焦進(jìn)出口

2023 年，我國針狀焦進(jìn)口量為16.90 萬噸，同比減少9.13%，出口量為3.77 萬噸，同比減少30.40%（見圖2）。從進(jìn)口來源國看，我國進(jìn)口針狀焦主要來自英國、韓國、日本和美國，其中，英國是最主要的進(jìn)口來源國，2023 年進(jìn)口量為4.69 萬噸，主要為油系針狀焦；其次為韓國，進(jìn)口量為3.66 萬噸，第三位為日本，日本和韓國主要為煤系針狀焦。從進(jìn)口企業(yè)來看，我國針狀焦主要進(jìn)口自C-Chem、Eneos、Phillips 66（英國）、PMC、三菱化學(xué)和水島制油所等企業(yè)，其中，進(jìn)口量最大的企業(yè)是Phillips 66（英國）。出口方面，我國大陸針狀焦產(chǎn)品主要出口到中國臺灣，其次是印度、日本、伊朗和韓國。日本和印度是我國針狀焦主要的出口目的地，其中，煤系針狀焦主要出口至日本，而油系針狀焦近年來的重點(diǎn)出口目的地不斷變化。從出口企業(yè)來看，主要有山東京陽科技、山東益大新材料和山東聯(lián)化新材料等。

2 針狀焦的應(yīng)用及展望

2.1 針狀焦用作人造石墨負(fù)極材料

目前，鋰電池負(fù)極材料主要分為天然石墨負(fù)極材料和人造石墨負(fù)極材料。2023年，我國人造石墨負(fù)極材料總產(chǎn)量占石墨負(fù)極材料產(chǎn)量比重超80%。針狀焦由于具有易石墨化、成本低、豐度高、嵌鋰電位低和循環(huán)壽命長的特點(diǎn)，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人造石墨負(fù)極材料的重要原料。用于生產(chǎn)人造石墨負(fù)極材料的針狀焦主要為煅前焦和少量的煅后焦。針狀焦經(jīng)破碎、混合、造粒、石墨化預(yù)處理、石墨化、篩分制得人造石墨負(fù)極材料，具有較高的結(jié)晶度和石墨化度，接近完美的石墨層狀結(jié)構(gòu)[2]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023 年國內(nèi)人造石墨負(fù)極材料行業(yè)共消耗針狀焦55.4 萬噸，其中國產(chǎn)針狀焦占比達(dá)86.9%；進(jìn)口針狀焦占比13.1%，主要用于生產(chǎn)高端人造石墨負(fù)極材料。

近年來，得益于新能源汽車、通信儲能、電力儲能和智能穿戴等應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，鋰電池負(fù)極材料市場迎來爆發(fā)式增長。從石墨負(fù)極材料市場來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國鋰電池負(fù)極材料出貨量由2017年的14.9萬噸增長至2023年的176.2萬噸，年均復(fù)合增長率達(dá)50.9%（見圖3），其中，人造石墨負(fù)極材料占比持續(xù)提升，市場份額由2017年的67.9%上升至2023年的84.5%（見圖4）。預(yù)計(jì)到2025年我國鋰電池負(fù)極材料需求將超過190萬噸，人造石墨負(fù)極材料需求將超過160萬噸，隨著低硫石油焦也被用于生產(chǎn)人造石墨負(fù)極，預(yù)計(jì)2025年將有近半數(shù)的人造石墨負(fù)極材料以低硫石油焦為原料，按照每噸人造石墨負(fù)極材料需要針狀焦1.8 ～2.0 噸計(jì)算，2025 年對針狀焦的需求量將超過140萬噸。

圖3 我國鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)量及增長率

圖4 我國人造石墨負(fù)極材料產(chǎn)量及市場份額占比

2.2 針狀焦用作石墨電極材料

鋼鐵的生產(chǎn)方式主要有高爐和電弧爐2 種。和高爐相比，電弧爐煉鋼的噸鋼能耗降低50%，固廢、廢氣、二氧化碳排放量分別減少96%、78%、73%[3]，具有顯著的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，電弧爐煉鋼越來越受到各大鋼廠青睞。大型電弧煉鋼爐的生產(chǎn)必須要使用高功率/超高功率石墨電極。針狀焦是生產(chǎn)超高功率石墨電極的優(yōu)質(zhì)原材料，針狀焦制備的超高功率石墨電極具有抗沖擊性強(qiáng)、強(qiáng)度高、抗氧化性高、電極消耗低及通過電流密度大等優(yōu)點(diǎn)。高功率/超高功率石墨電極以針狀焦為骨料，外加石油焦、煤瀝青等，經(jīng)原料破碎、混捍、成型、焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化、機(jī)加工、成品打包等工序制備而成[4]。隨著電弧爐對石墨電極功率要求的提高，作為骨料的針狀焦比例也逐漸提升，我國超高功率石墨電極中骨料針狀焦的占比達(dá)100%[5]。2023年，我國石墨電極產(chǎn)量為87.3 萬噸，同比下降14.2%（見圖5），主要?dú)w因于電爐鋼廠虧損限產(chǎn)進(jìn)一步增多，拖累石墨電極需求。2023年，國內(nèi)石墨電極行業(yè)共消耗針狀焦47.1 萬噸，其中，國產(chǎn)針狀焦占比達(dá)83.2%，進(jìn)口針狀焦占比16.8%。石墨電極行業(yè)中，油系針狀焦使用占比為65%，煤系占比35%。進(jìn)口煤系針狀焦主要用于超高功率石墨電極，主要進(jìn)口自日本三菱化學(xué)和韓國PMC。

圖5 我國石墨電極產(chǎn)量及增長率

據(jù)估算，2023 年，我國電弧爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量的比重仍不足10%，同世界平均水平28.9%有較大差距[6]。根據(jù)2022 年工業(yè)和信息化部等三部委印發(fā)的《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，要求到2025年和2030年，短流程煉鋼占比分別達(dá)15%以上和20%以上。一方面，隨著超高功率電弧爐占比的增加，超高功率石墨電極需求也將隨之增加（見圖6），另一方面，電弧爐功率越高，效率和綜合成本越具優(yōu)勢，隨著電弧爐功率提升，需要更大規(guī)格的超高功率石墨電極，對針狀焦需求量也隨之增加。若2025年實(shí)現(xiàn)電弧爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量的15%，粗鋼產(chǎn)量按照10 億噸/年計(jì)算，2025年我國石墨電極需求約為80萬噸，按照每噸超高功率石墨電極需要針狀焦骨料1.08 噸、高功率石墨電極需要針狀焦0.30 噸計(jì)算，預(yù)計(jì)需要針狀焦65萬噸。

圖6 石墨電極分品類需求占比

3 針狀焦行業(yè)存在的主要問題

3.1 針狀焦有效產(chǎn)能不足

近年來，雖然國內(nèi)針狀焦產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大，占比提高，但有效產(chǎn)能不足。首先從開工率上看，2022年針狀焦行業(yè)開工率為45%，2023年行業(yè)整體開工率保持在34%，下滑了11個(gè)百分點(diǎn)。主要原因是針狀焦生產(chǎn)成本受原材料價(jià)格波動的影響。由于作為煤系針狀焦和油系針狀焦生產(chǎn)原材料的煤瀝青和油漿價(jià)格均處于高位，致使針狀焦企業(yè)主動減產(chǎn)或停產(chǎn)，導(dǎo)致開工率降低。其次，針狀焦生產(chǎn)企業(yè)難以獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)針狀焦所需的理想原料，同時(shí)對原料指標(biāo)控制缺乏必要的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)品良品率較低，部分指標(biāo)不合格，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，較難滿足下游企業(yè)要求，進(jìn)而致使有效產(chǎn)能不足。

3.2 針狀焦質(zhì)量同國外競品相比仍有差距

新能源行業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)廠家間的技術(shù)交流，帶動了近年來國內(nèi)針狀焦生產(chǎn)工藝的升級與突破，但和國外優(yōu)質(zhì)針狀焦在高端人造石墨負(fù)極、超高功率石墨電極和電極接頭的應(yīng)用相比，我國針狀焦質(zhì)量存在一定差距。和進(jìn)口針狀焦產(chǎn)品相比，國產(chǎn)針狀焦在真密度、熱膨脹系數(shù)和振實(shí)密度等方面存在差距[7]。同時(shí)，受限于原材料來源分散、產(chǎn)業(yè)起步較晚等因素，技術(shù)累積仍有待提高，主要表現(xiàn)在針狀焦生產(chǎn)過程中機(jī)理研究不透徹、不系統(tǒng)，對原料的控制評價(jià)指標(biāo)單一，簡單控制單一指標(biāo)（如三、四環(huán)芳烴含量或硫含量）而忽略其他基礎(chǔ)指標(biāo)對針狀焦質(zhì)量的影響（如芘與菲、環(huán)烷和脂肪族短側(cè)鏈芳烴等）[8-9]，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性、全面性。

3.3 針狀焦行業(yè)缺乏上下游聯(lián)動

針狀焦行業(yè)上游為石油化工、煤化工行業(yè)，下游主要為負(fù)極材料、石墨電極和特種炭素制品3 個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。從上游原料來看，由于針狀焦企業(yè)難以從上游企業(yè)獲得優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)原料，原料指標(biāo)波動較大，加上對原料性質(zhì)研究不夠，致使針狀焦產(chǎn)品質(zhì)量波動。從下游應(yīng)用來看，下游人造石墨負(fù)極材料和石墨電極行業(yè)具有上下游關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)、驗(yàn)證周期長等特點(diǎn)，導(dǎo)致針狀焦企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動情況時(shí)存在導(dǎo)入難、耗時(shí)長等問題。同時(shí)，針狀焦企業(yè)對于產(chǎn)品在下游石墨電極、人造石墨負(fù)極的生產(chǎn)制造工藝缺乏深入了解，無法及時(shí)跟蹤產(chǎn)品應(yīng)用情況并作出反饋，形成行業(yè)間壁壘，精細(xì)化生產(chǎn)難度大，降低了產(chǎn)業(yè)鏈整體生產(chǎn)效率，影響產(chǎn)業(yè)鏈提質(zhì)增效。

4 對策建議

4.1 強(qiáng)化政策引導(dǎo)，提升有效產(chǎn)能

加強(qiáng)政策支持和產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)，做好資源優(yōu)化整合。鼓勵大型煉油企業(yè)新建或改擴(kuò)建針狀焦項(xiàng)目，既可以實(shí)現(xiàn)對原材料成本的控制，降低原材料價(jià)格波動對針狀焦產(chǎn)量的沖擊，又可以依托大型煉油企業(yè)的生產(chǎn)、技術(shù)和管理優(yōu)勢，在技術(shù)突破、管理升級和體系創(chuàng)新等方面強(qiáng)化協(xié)同，保障優(yōu)質(zhì)原料的有效供給和合格針狀焦產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)，提高開工率，增加有效產(chǎn)能。

4.2 加大科技創(chuàng)新，縮小競品差距

重視科技創(chuàng)新，加大科研投入，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位，縮小和國外廠家生產(chǎn)技術(shù)的差距。從原料控制和工藝優(yōu)化出發(fā)，著力持續(xù)提升針狀焦質(zhì)量，注重攻克超高功率石墨電極接頭專用焦工藝技術(shù)，縮小同國外同類競品差距，擺脫高質(zhì)量接頭焦的進(jìn)口依賴。加大高容量人造負(fù)極用針狀焦研發(fā)投入，不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)高端化生產(chǎn)和差異化使用。同時(shí)，重視人才隊(duì)伍建設(shè)，加大高端技術(shù)人才的培養(yǎng)和儲備，搶占生產(chǎn)工藝、科研技術(shù)高地。

4.3 加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈交流，促進(jìn)上下游聯(lián)動

催化裂化油漿和煤瀝青的質(zhì)量制約著針狀焦的質(zhì)量，進(jìn)而影響其在鋰電池人造石墨負(fù)極和石墨電極上的應(yīng)用。針狀焦生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與上游煉油企業(yè)和下游石墨電極、人造石墨負(fù)極生產(chǎn)企業(yè)的上下游聯(lián)動，如，開展跨區(qū)域、跨行業(yè)的技術(shù)交流，協(xié)同攻關(guān)等活動，減少行業(yè)間壁壘。加強(qiáng)緊密合作，有助于生產(chǎn)企業(yè)對所用原料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品使用及時(shí)監(jiān)控、調(diào)整，做到定制化生產(chǎn)，提高行業(yè)整體效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。