中国炭素工业(carbon industry of China)

简史中国炭素制品工业起步较晚，全国解放后由于电炉炼钢及电解铝工业的需要，当时在山西大同和天津市利用天然石墨生产了少量的天然石墨电极用于电炉炼钢，1953年在抚顺铝厂利用国产抚顺石油焦试制人造石墨电极及生产铝电解用阳极糊。

1955年引进苏联技术的吉林炭素厂投产，成为中国炭紊制品工业的摇篮。20世纪50～60年代，吉林炭素厂不仅承担了国内各行各业对各种炭素制品的需要，而且培养了一大批炭素生产专业技术人才。50年代末至70年代末中国又新建了兰州炭紊厂、上海炭素厂、南通炭紊厂，这4个炭素厂成为中国炭素工业的骨干厂。20世纪80年代及90年代，中国各省、市又相继建成了上百个中小型炭素厂，但其中相当一部分装备比较简陋，技术力量薄弱，生产规模也不大，多数只生产中小规格石墨电极、自焙炭块及电极糊、阳极糊等产品。到20世纪末中国炭紊企业有100多个(不包括铝厂的炭素制品分厂或车间)，其中安装有不同规格的现代化技术装备(较精确的配料设备、挤压机、焙烧炉、石墨化炉、专用加工机床)，生产比较正规的炭素厂有50个左右。20世纪末100多家炭素厂估算的年生产能力中，石墨电极已形成年生产能力300kt左右，包括高功率石墨电极年生产能力100kt左右，超高功率石墨电极30kt左右。石墨阳极年产能力10kt左右，炭块年产能力已达到150kt，矿热电炉用的炭质电极的年产能力达到15k注右，另外，电极糊年产能力已达到300kt以上，其中密闭型矿热电炉所需的优质电极糊产量明显增加。铝工业用的阳极糊及预焙阳极年产能力已达到2000kt以上。高纯石墨的年产能力已达到1500t左右，国内冶金工业急需的连铸用高强高密石墨已经研制成功(有的使用等静压成型方法生产)，生物工程用特种石墨(炭质心脏瓣膜及炭质人工骨)已经批量生产；各种炭纤维(长丝、炭布、炭毡及炭带)的年生产能力可达到20～30t，吉林炭素厂自行设计和制造的生产高性能炭纤维生产线已于1991年投入使用，中国航天工业所用的高性能炭纤维基本立足于国内。“七五”末期上海炭紊厂从美国引进了一条无纬炭布生产线；“八五”期间，吉林化学工业公司从英国RK公司引进了年产100t的炭纤维生产装置，辽宁、甘肃等省也建有规模不等的炭纤维厂，生产的炭纤维主要用于加工运动器材及密封材料等产品。中国科学院系统的金属研究所、化学研究所、煤炭化学研究所、湖南大学在热解石墨和插层石墨研制、炭纤维原料研制及炭纤维应用开发方面都进行了大量的工作，并取得了许多成果。在20世纪的80年代到90年代期间，大众规格的高功率石墨电极已经大批量生产，年产量已经达到100kt左右，超高功率石墨电极于20世纪90年代初着手研制.中等规格的超高功率石墨电极已经研制成功及批量生产，大规格超高功率石墨电极也进入小批量试制及试用阶段，2000年生产超高功率石墨电极20kt。

在20世纪80年代，由于中国电冶炼工业发展较快，一度出现了石墨电极供不应求的紧张局面，从1981年起进口石墨电极，特别是在“七五”期间进行了56kt，平均每年进口11kt，其中部分为高功率及超高功率石墨电极，主要从日本进口，也有少量从西德和美国进口，到2000年国内大规格超高功率石墨电极大多数依赖进口，如当年进口石墨电极15721t，其中直径550-700mm的大规格超高功率石墨电极约占85％。同期也有石墨电极出口，多数是中小规格的普通功率石墨电极及高功率石墨电极，出口量逐年递增，到2000年当年出口石墨电极52253t，铝电解槽用阴极炭块、预焙阳极、电极糊等产品的出口数量也在逐年递增。

经过多年的努力，中国炭紊制品工业与国内市场需要的矛盾已经不在于数量，而在于品种和质量。预计在21世纪的头10年间，无论是石墨电极、石墨阳极、炭块、电极糊从总量上都将处于供过于求的状况。以石墨电极来说，主要消耗在电炉炼钢，中国钢厂经过技术改造，已经有相当一部分炼钢炉采用超高功率炼钢技术，普通功率石墨电极需要量大幅度减少，而超高功率石墨电极需要量剧增，特别是直径在550mm以上的大规格超高功率石墨电极，到2000年国内大规格超高功率石墨电极产量有限，大多数超高功率石墨电极依赖进口。尽快增加大规格超高功率石墨电极产量以满足国内电炉钢厂的需要是当务之急，而高功率石墨电极和普通功率石墨电极生产过剩，因而扩大出口成为惟一出路。20世纪末中国电解铝工业高速发展，因此电解铝用炭素制品在20世纪的最后5年一直处于热销状态，促使铝电解用炭素制品生产能力及年产量成倍增加。

中国炭素制品工业的管理在计划经济时期，(1)生产供应钢铁冶金及化学工业为主的石墨或油压机，新建了18-36室环式焙烧炉10台以上，电极、石墨阳极、冶金炉用炭块和自焙电极(电极糊)石墨化炉普遍由交流送电改为直流送电，石墨化炉的炭素厂，主导产品是电弧炉所用的石墨电极、石墨!的生产能力增加了2倍多，引进了大吨位挤压机、混阳极、炭块和电极糊。利用生产石墨电极的设备和捏锅、高压浸渍设备、二次焙烧设备及石墨电极加技术也可以生产高强、高纯、高密石墨，在核工业、宇工、炭块加工专用机床，炭素制品工业的装备水平有航工业及其他工业中都有广泛的用途。这样的厂在明显提高。在20世纪90年代，大中规格的高功中国名称为“炭素厂”。利用炭素厂生产的石墨坯材!率石墨电极已经大批量生产，年产量已经达到100kt加工后再用树脂浸渍生产石墨化工设备，有的是炭素厂的附属企业，也有单独建厂。生产石墨电极、炭块、电极糊等产品的工厂由冶金工业部及各省市冶金工业厅管理，生产石墨阳极、石墨化工设备的工厂由化学工业部及各省市化学工业厅管理。

(2)电解铝工业需要大量的炭紊制品，如电解槽的内衬炭块，导电用的预焙阳极(阳极块)或阳极糊。电解铝厂有的建有炭素分厂(或车间)，专门生产阳极糊或预焙阳极，有的电解铝厂还建有炭块分厂生产砌筑铝电解槽的底部炭块和侧部炭块(如贵州铝厂炭素分厂生产铝电解槽用炭块)。这些产品的主管部门为有色冶金工业总局(已改名为中国铝业公司)，其炭素制品的年产量单独统计。

(3)生产电工及机械行业所用的炭素制品，主要产品是电机用电刷、电力机车用导电滑块、弧光炭棒、机械用轴承和密封件等，主导产品是电刷和炭质耐磨器件，在中国一般称“电炭厂”，主管部门为机械工业部及各省、市相应厅局，其年产量单独统计。

(4)天然石墨、金刚石等材料的开采、加工和行业管理由国家建筑材料总局及各省、市相应厅局管理。

(5)特殊炭和石墨制品，如炭纤维、热解炭、玻璃炭、石墨层间化合物(膨胀石墨)等，其所用原料、生产设备和生产工艺与一般炭和石墨制品有较大区别。有的炭紊企业建有生产这些产品的分厂或车间，有的单独建厂。

随着中国经济体制改革的深入进行，原来的中央各工业部及各省相应机构的撤销，企业以市场为导向，自主经营，并自愿组成行业协会进行协调，这些行业协会还是按原来的从属关系组成，因此中国没有全国性的主管或协调炭紊制品的组织，也没有统计全行业的年生产数据机构。20世纪末全中国有100多家炭素厂，大多数加入业务有紧密联系的行业协会，如冶金工业协会下属的炭素行业协会只有42家会员企业。

吉林炭素厂(现为吉林炭素工业集团)是中国第一个五年计划期间引进苏联技术建成的第一家现代化的炭素制品工厂，位于吉林省吉林市哈达湾，设计年产能力为22.3kt，其中石墨电极为8.0kt。吉林炭素厂在1955年投入生产后，迅速满足了当时国内对石墨电极、石墨阳极及铝电解用各类炭紊制品的急需。1957年研制成功高炉炭块及整流管用石墨阳极，20世纪60年代初期又研制成功了核工业用高纯石墨及导弹、火箭用高强高密石墨，70～80年代建成炭纤维车间。吉林炭素厂生产的石墨电极数量一直居国内领先地位，吉林炭紊厂经过几次扩建及技术改造，拥有多条电子计算机控制的配料系统、3500t及3000t立捣卧挤油压机、逆流高速混捏机、高真空及高压浸渍设备及二次焙烧隧道窑等。引进了数控石墨电极加工线及接头加工线，1998年成为中国炭素行业的首家股票上市公司，2000年3季度兼并了上海炭素厂，年产石墨电极能力已经达到80kt，2000年生产总量达到75914t，其中普通功率石墨电极19057t、高功率石墨电极29429t、超高功率石墨电极7621t、炭块3132t、电极糊16832t(以上都不包括上海炭素厂当年产量)。

兰州炭素厂(现为兰州炭素集团有限责任公司)位于甘肃省兰州市红古区海石湾，该地区有丰富的电力供应，1971年建成投产，兰州炭素厂是能够生产各类炭素制品的大型炭素厂，兰州炭素厂在生产高纯、高强石墨及优质高炉炭块生产方面拥有技术优势，建有大型热解炉，是中国最大的热解炭、热解石墨产品供应基地。该厂二期扩建工程已于1989年完成，新建成一条高炉炭块生产线，新增加了无烟煤电煅烧炉、3500×104N立捣卧压油压机及电子计算机控制的配料系统，引进了2400L电加热混捏锅、二次焙烧隧道窑、石墨电极本体及接头加工线、高炉炭块加工机床等先进设备，以后又开始三期扩建，重点是扩大超高功率石墨电极生产能力，进一步提高了技术装备水平。2000年兰州炭素集团年生产总量达到48840t，其中普通功率石墨电极17283t、高功率石墨电极5882t、超高功率石墨电极6237t、半石墨质炭块4202t、炭块4581t、电极糊14350t。

上海炭素厂位于上海市西南郊吴泾工业区，是由和明炭精原料厂、同昌工业原料厂和远东电化金属厂合并迁址扩建而成，建成于1958年，该厂以生产石墨电极、石墨阳极、炭块及电极糊为主，2000年设备生产能力为35kt其中石墨电极15kt、电极糊18kt、炭块1.0kt，并建成了高密、高纯石墨生产系统和石墨热交换设备生产车间、炭纤维生产车间、环保设备分厂，成为中国华东地区主要炭紊厂及中国高纯、高密石墨的主要供应厂。高纯、高密石墨年产能力1.2kt以上，年生产石墨热交换设备能力4000m²。90年代引进了3000t立捣卧压油压机，高功率石墨电极已经批量生产，2000年总产量为11260t，其中普通功率石墨电极6092t、高功率石墨电极1658t、电极糊2150t、高密及高纯石墨制品720t，另有石墨热交换器1423m²。

南通炭素厂(现名南通扬子炭素有限公司)建成于1967年，位于江苏省南通市唐闸，20世纪90年代前主导产品是食盐水溶液电解槽用石墨阳极及石墨化工设备，也生产一定数量的电炉炼钢用石墨电极。南通炭紊厂是中国最大的石墨阳极和石墨化工设备供应厂，石墨化工设备已形成列管、圆块孔、板孔、矩形块孔、膜式吸收器、稀释器、合成塔等8个系列产品。随着电解用石墨阳极需用数量逐年减少，该厂已经转为生产钢铁冶金用石墨电极为主，在20世纪90年代扩建了1条配料、混捏、成型生产线，增加了1台3500t挤压机，并引进了国外先进生产工艺，技术水平和产品质量明显提高。2000年生产总量达到13807t，其中普通功率石墨电极2048t、高功率石墨电极5750t、超高功率石墨电极4837t，另有石墨热交换器4740m²。除以上4个炭紊厂外，加入冶金炭紊行业协会的40多个炭素厂，在20世纪的90年代都进行了不同程度的技术改造，无论是发展品种、提高数量或质量都取得明显效果，其中如河北省涞水长城电极有限公司发展大规格炭质电极生产，可代替石墨电极使用于矿热电炉，为矿热电炉提供了适用而价格比较低的导电材料。有的民营企业如山西省晋阳炭素有限公司已经成为铝电解槽炭块的主要供应商，产品还远销国外。