Globālās tērauda nozares pārejas uz zaļo un zemā oglekļa satura praksi grafīta elektrodi, šķietami nišas industriālais materiāls, mierīgi kļūst par "neredzamu čempionu", kas nosaka nozares panākumus vai neveiksmes. Tie ne tikai atbalsta plaši izplatītu elektriskās loka krāsns (EAF) tērauda ražošanu, kas ir zema oglekļa satura tehnoloģija, bet arī parāda savstarpējās nozares potenciālu tādās jomās kā jaunas enerģijas baterijas un pusvadītāji.
Oglekļa neitralitāte piespiež tērauda revolūciju, virzot grafīta elektrodus uzmanības centrā
1.1 tērauda rūpniecības dilemma ar augstu oglekļa saturu
Globālā tērauda rūpniecība veicina aptuveni 3 0% rūpniecisko oglekļa emisiju. Tradicionālā sprādziena krāsns tērauda ražošana izstaro 1,8 tonnas co₂ uz tonnu tērauda, savukārt elektriskās loka krāsns (EAF) tērauda ražošana, izmantojot lūžņu pārstrādi, var samazināt emisijas līdz zemāk par 0,5 tonnām. Saskaņā ar Pasaules tērauda asociācijas datiem 2023. gadā EAF Steel veidoja 28%no globālās tērauda ražošanas, un attīstītās ekonomikas, piemēram, Amerikas Savienotās Valstis un Eiropas Savienība, pārsniedz 70%, savukārt Ķīna bija tikai 20%, norādot uz ievērojamu aizstāšanai.
1.2 EAF "sirds komponents": grafīta elektrodi
Grafīta elektrodi ir galvenie palīgmateriāli EAF tērauda ražošanā, kuru uzdevums ir veikt elektrību un izturēt temperatūru virs 3000 grādiem. Viņu veiktspēja tieši nosaka tērauda ražošanas efektivitāti un izmaksas: grafīta elektrodi veido 10-15% no EAF tērauda ražošanas izmaksām, tikai otrajā - elektrībai. Tie galvenokārt tiek klasificēti regulārā jaudas (RP), lielas jaudas (HP) un īpaši augstas jaudas (UHP) elektrodos, UHP elektrodiem uzlabojot energoefektivitāti par 40% un kļūstot par tirgus galveno.
Rūpniecības ķēdes pārskats: no naftas koksa līdz globālām tērauda rūpnīcām
2.1. Augšpusē: izejvielu krīze "sašaurināšanās"
Grafīta elektrodu galvenie izejvielas ir adatas kokss, kas veido 70% no elektrodu veiktspējas. Tomēr globālā augstas klases adatu koksa ražošana ir ļoti koncentrēta: tādi uzņēmumi kā Phillips 66 ASV un Mitsubishi ķīmiskajā vielā Japānā monopolizē augstas kvalitātes naftas koksu, kas balstīta uz naftas koksu, Ķīnai paļaujoties uz importu 80% no tā piegādes. Turklāt adatu kokss veido vairāk nekā 60% no grafīta elektrodu ražošanas izmaksām, pievienojot izmaksu spiedienu.
2.2 Midstream: tehnoloģiskās barjeras un spēju konkurence
Īpaši augstas enerģijas (UHP) elektrodu ražošana ietver sarežģītus procesus, piemēram, sasmalcināšanu, veidošanos, cepšanu un grafitizāciju, ar elektrodiem virs 600 mm diametra ir nepieciešami līdz sešiem mēnešiem. Pašlaik globālajā jaudā dominē divi galvenie dalībnieki: Ķīnas uzņēmumi, piemēram, Fangda Carbon un Jilin Carbon, ir 65% no globālās jaudas, savukārt aizjūras milži, piemēram, Graftech ASV un Showa Denko Japānā, kontrolē Core UHP elektrodu tehnoloģijas.
2.3. Pakārtotais: pieprasījuma pārsprieguma un starpnozaru ietekme
Tērauda rūpniecībā gada pieprasījums pēc grafīta elektrodiem palielinās par vairāk nekā 200, 000 tonnām. Jaunajā enerģijas nozarē Tesla 4680 akumulators veicina pieprasījumu pēc augstas tīrības pakāpes grafīta, pamudinot grafīta elektrodu ražotājus paātrināt to paplašināšanos anoda materiālos.
III. Tehnoloģiskās tendences: augstas veiktspējas un ilgtspējības sasniegumi
Ņemot vērā to, ka grafīta elektrodus ietekmē gan tērauda rūpniecības cikli, gan izejvielu piegāde, kas izraisa periodiskas svārstības, ir nepieciešami proaktīvi sasniegumi. Ultra-augstas jaudas (UHP) elektrodiem ir pretestība zem 6. 0 μΩ · m, diametram pārsniedzot 800 mm. Silīcija karbīda pārklājumu pievienošana var pagarināt elektrodu kalpošanas laiku par 20%, samazinot patēriņu līdz 1,2 kg uz tonnu tērauda, salīdzinot ar 1,8 kg regulāriem elektrodiem.
