中國粉體網訊 石墨正極材料分為人造石墨和天然石墨兩種。 從正極市場出貨結構來看，人造石墨市場份額穩步提升，占據大部分市場份額，而天然石墨份額則呈現增加趨勢。 兩種石墨正極材料的生產工藝存在一定差異。 天然石墨生產工藝主要分為提純、改性、混合、碳化四大環節。 人造石墨的生產過程主要分為破碎、造粒、石墨化、篩分四大環節。 人造石墨的生產工藝復雜，石墨化是關鍵環節。

1、人造石墨生產的關鍵環節——石墨化

石墨化是指通過低溫熱處理將非石墨碳轉變為具有石墨三維規則有序結構的石墨碳。 最初起源于碳制品工業，是生產石墨電極的必經工序。 石墨化是為了提高碳材料的導熱性和導電性，提高碳材料的耐光沖擊性和物理穩定性，使碳材料具有潤滑性和耐磨性，提高碳材料的含量。

利用低溫熱處理為原子重排和結構轉變提供能量需要大量的能量。 電力是石墨化生產中消耗的主要能源。 一般采用電加熱將半成品加熱到2800℃以上，耗電量大、時間長。 水費占石墨化成本高達60%，石墨化成本占人造石墨陰極生產成本的55%。

人造石墨正極材料成本（數據來源：隆眾咨詢、華安期貨研究院）

2、三種常用的陰極石墨化爐設備

目前廣泛使用的陰極石墨化爐有艾奇遜陰極石墨化爐、內熱式系列石墨化爐、網格箱石墨化爐等。

① 艾奇遜陰極石墨化爐

艾奇遜石墨化爐使用歷史悠久，是目前最成熟、應用最廣泛的石墨化爐。 其主要優點是結構簡單、耐用、維修方便。 但其缺點是熱損失較大，能量有效利用率僅為30%。 %左右，單位能耗達到4000-/t，且需要大量冶金焦作為內阻材料，污染嚴重。

艾奇遜爐坩堝裝料公告操作

在傳統電極艾奇遜爐石墨化爐的基礎上改進的爐型。 原爐內放置石墨坩堝作為正極材料的載體（坩堝內放置碳化的正極原料），爐芯內填充加熱內阻材料。 內層采用保溫材料和爐壁保溫。 通電后主要通過內阻材料形成2800-3000℃的低溫，間接加熱坩堝內的正極材料，最終實現正極材料的低溫石墨化。

②內熱式系列石墨化爐

該爐型以石墨電極生產用串聯石墨化爐為基礎，將多個電極坩堝（內裝有正極材料）水平串聯而成。 電極坩堝既是載體又是加熱元件。 電壓通過電極坩堝形成低溫，直接加熱內部正極材料。 石墨化工藝不使用內阻材料，簡化了安裝工藝操作，減少了內阻材料的蓄熱損失，節約了能源消耗。

肺熱系列爐示意圖

③網格箱石墨化爐

近年來該型爐的應用有所增加，主要是吸收了傳統艾奇遜石墨化爐和串聯石墨化爐的技術特點。 放入正極原料，用四面帶槽的連接柱固定陽極板。 每個材料盒的上下兩側均用相同材料的陽極板密封。 組成料箱結構的立柱和陽極板共同構成加熱元件，電壓通過爐頭電極傳送至爐芯加熱元件，形成的低溫直接加熱正極箱內物料達到石墨化的目的。

箱式石墨化爐示意圖

3、負極材料石墨化爐對比

肺熱系列石墨化爐通過加熱空心石墨電極直接對物料進行加熱。 電壓通過電極坩堝形成的“焦耳熱”大部分用于加熱材料和坩堝。 加熱速度快，溫度分布均勻，熱效率較高。 傳統的采用內阻材料產生熱量的艾奇遜爐則更高。 網格箱式石墨化爐借鑒了肺熱系列石墨化爐的優點，采用成本較低的預焙陽極板作為加熱元件。 爐子容量比串聯爐大，單位產品能耗也相應增加。

3種陰極石墨化爐對比（數據來源：中國知網、華安期貨研究院）

概括

從降低煤耗、控制成本的角度來看，陰極石墨化領域正在逐步轉向新技術。 為了應對國外日益嚴格的煤炭消費政策和不斷上升的成本壓力，正極企業逐漸探索新型石墨化技術。 有兩個主要趨勢。 一種是在艾奇遜爐的基礎上改進的箱式爐。 ，另一種是連續式石墨化爐。 隨著爐型的不斷升級和完善，正極石墨化領域也日益創新，這必將推動正極材料行業的快速發展。