石墨化是河流中游的能源消耗大戶,，將受到更多關(guān)注,。以最常用的艾奇遜法為例，每噸電耗1-12000千瓦時,，高于高能耗的三元陽極和銅箔,。新石墨化能力的審批越來越嚴格，這可能會影響尚未批準的石墨化能力的擴大,。國家發(fā)展改革委(NDRC)表示,，將會同有關(guān)部門督促各省(區(qū)、市)建立在建,、待規(guī)劃、待存量“兩高”項目清單,，實施分類處置,，以新增能源消費5萬噸標準煤為界限，國家和地方加強分級管理,。假設1千瓦時耗煤量為320g,，5萬噸標準煤能耗近1.6億千瓦時，對應近1.3萬噸石墨化項目,。如果將審批權(quán)部分返還給NDRC,，將會影響到后續(xù)尚未獲批的石墨化產(chǎn)能擴建。

   從地域上看,，國內(nèi)陽極石墨化產(chǎn)能主要位于電價較低的地區(qū),，其中近40%集中在內(nèi)蒙古，也分布在山西,、四川,、河北等地。以2021年10kV工業(yè)電價為例(人民幣/千瓦時),。內(nèi)蒙古,、山西、四川,、河北電價分別為0.4489,、0.5082、0.5774,、0.5481元/千瓦時,，處于交通便利的中東地區(qū)電價較低地區(qū),。負極廠商整合擴大生產(chǎn),，增加供給,。根據(jù)各廠商公布的綜合產(chǎn)能規(guī)劃,，石墨化的自給率呈逐年上升趨勢,。據(jù)我們預計,，以人造石墨為主的企業(yè)將在2023年實現(xiàn)70%以上的自給率,。但審批成功率和進度余量趨緊,，石墨化長期供應增長將受限。

   石墨具有層狀結(jié)構(gòu),，各層碳原子的sp2雜化軌道形成120度三配位平面六角網(wǎng)格,，共價鍵合，碳原子間距為0.142nm,，六角碳原子在平面網(wǎng)格中平行堆積,，形成凈六角的碳原子從上到下移位，直至碳原子位于六角中心,，第三層碳原子的構(gòu)型與第一層相同,。由于其耐高溫性和導電性，廣泛應用于:

1)導電材料如高爐電極,、鋰電池負極等領(lǐng)域；

2)冶金坩堝,、耐火磚等耐火材料；

3)耐磨和潤滑材料,，如塞環(huán)、密封圈和軸承等,。石墨化是指將非石墨碳在保護介質(zhì)中加熱到2000℃以上,，或者在高溫電爐中與空氣隔絕,。由于物理變化，平面網(wǎng)絡層中六方碳原子的堆積結(jié)構(gòu)得到改善和發(fā)展,，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺S規(guī)則有序結(jié)構(gòu)的石墨碳。

石墨化提高了產(chǎn)品的體積密度,、導電性,、導熱性,、耐腐蝕性和可加工性。石墨化是人造石墨陽極生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序,。石墨化主要應用于鋰電池陽極用人造石墨,、高爐/電解鋁電極等領(lǐng)域。根據(jù)翔鳳華的招股書,，部分天然石墨還會經(jīng)過高溫處理，進一步提高石墨化程度,，從而提高能量密度,。影響石墨化的主要因素有原料、溫度,、時間,、壓力和催化劑,。

1)原料:在高溫下容易轉(zhuǎn)化為石墨的無定形碳稱為可石墨化碳(或可石墨化碳),。石油焦和針狀焦是容易石墨化的碳。石墨化碳在碳化過程中一般經(jīng)歷熔融狀態(tài),，其結(jié)構(gòu)中的碳分子簇幾乎相互平行,。

2)溫度決定石墨化程度,。不同的碳材料具有不同的石墨化轉(zhuǎn)變溫度,。石油焦一般在1700℃開始石墨化,，而針狀焦只有在2000℃左右才能進入石墨化轉(zhuǎn)變階段。加熱溫度越高,，電阻率越低,，相鄰晶層之間的距離越接近理想石墨晶體的0.3354nm，石墨化程度越高,。

3)時間:石墨化程度與高溫停留時間也有一定關(guān)系,。石墨化溫度越高，進入石墨化穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間越短,，保溫時間越長,，電阻率越低，石墨化程度越高,。此外,，加壓能明顯促進石墨化,；在一定條件下加入催化劑可以促進石墨化，如硼,、鐵,、鈦、鍵,、鎂及其某些化合物,。迭代:坩堝爐-箱式爐-連續(xù)爐石墨化過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是裝爐。

    石墨化過程主要包括以下步驟:鋪爐底,、筑爐芯,、裝入負極材料前驅(qū)體和保溫材料、送電,、冷卻,、排出負極材料和副產(chǎn)物、包裝,。在裝料過程中,，通過不斷優(yōu)化爐內(nèi)加工物料的裝料方式，不斷提高爐內(nèi)空間的利用效率,。在石墨加工行業(yè),，企業(yè)按加工物料的重量收費，爐空間利用效率的提高將增強企業(yè)的盈利能力,。

   2021年8月,，國家發(fā)改委發(fā)布了2021年上半年能源消費雙控目標完成情況的晴雨表。與20Q1-3年相比,，2021年各省能耗目標完成情況明顯變差,。青海、寧夏,、廣東、廣西,、福建等19個地區(qū)能源消費強度不降反升,；此外，還有13個地區(qū)的能源消費總量控制目標處于一級和二級預警,。從產(chǎn)業(yè)類別來看,，石墨化所屬的非金屬礦物制品行業(yè)是高能耗、高能耗強度的行業(yè),，將在能源消費雙控的指導下進行重點控制,。截至2021年10月底，非金屬礦物制品業(yè)能源消費占比7%,，在制造業(yè)中排在國內(nèi)消費,、交通運輸,、倉儲和郵政業(yè)之后，居第四位,；從能源消耗強度來看,，非金屬礦物制造業(yè)每萬元消耗2.39噸標準煤，僅次于黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和氣體生產(chǎn)和供應業(yè),。

目前廣泛采用坩堝裝料法和箱式裝料法,。

1)坩堝裝料:將待處理的負極材料裝入圓柱形石墨坩堝中，然后將坩堝放入爐中加熱,；同時,，需要在坩堝之間填充石油焦作為導電材料和保溫材料，在爐內(nèi)形成電流回路,。技術(shù)路線成熟,，對裝吸工序的復雜程度和坩堝在爐內(nèi)放置的準確性要求適中，可操作性強,。

2)箱式爐工藝將整個爐芯空間分成若干個等體積的小室,，負極材料直接放置在由石墨板圍成的小室內(nèi)。通電后,，腔室會自行加熱,，可用作容器或加熱。箱式爐對石墨化工藝掌握和技術(shù)優(yōu)化水平要求高,，對箱板拼接精度要求高,，裝料和吸料操作難度大。在加熱過程中,，需要更精確地控制功率傳輸曲線和溫度測量,。連續(xù)過程開始被應用。連續(xù)法是指原料連續(xù)進入加熱爐的過程,，生產(chǎn)中不停電,。石墨化產(chǎn)品需要經(jīng)過一系列溫區(qū)，在爐內(nèi)移動加熱,，才能實現(xiàn)連續(xù)石墨化,。坩堝裝料法和箱式裝料法需要間歇生產(chǎn)。每次向爐內(nèi)投入一定量的原料,，經(jīng)高溫加熱后出料,。以艾奇遜坩堝裝料法為例。

   石墨化爐從清爐到裝爐,、通電加熱,、冷卻、出料的生產(chǎn)周期長達12-14天，其中通電加熱只需2-3天,。雖然每個爐組有6-8個石墨化爐,，但每個石墨化爐一個月只能周轉(zhuǎn)2-2.5次，相應的效率較低,。每種工藝方法都有自己的優(yōu)缺點,。目前以Acheson法為主，連續(xù)石墨爐是未來的方向,。坩堝裝料法:艾奇遜法應用廣泛,，耗電量大，需要大量電阻加熱材料和保溫覆蓋材料,，內(nèi)部運輸成本高,。露天冶煉的廢氣收集難度大，但溫度高,、容量大,、初效率高、石墨化程度高,，適用于高端產(chǎn)品,。內(nèi)部石墨化工藝與Acheson石墨化工藝的主要區(qū)別在于不需要輔助材料輔助加熱。將產(chǎn)品放在坩堝中并串聯(lián),。電極從兩端加熱產(chǎn)品,，產(chǎn)品本身通過電阻產(chǎn)生熱量。分室爐加料法:與坩堝爐加料法相比,，減少了生產(chǎn)輔料,，降低了電耗和成本，提高了生產(chǎn)效率,，但其容量,、首效和石墨化度略遜于坩堝爐加料法。連續(xù)法:用最少的動力消耗,，無生產(chǎn)輔料,，連續(xù)生產(chǎn)下的成本大大降低，能源利用率高,，環(huán)保性和一致性好,，但產(chǎn)能、首效和石墨化度低,，可應用于低端產(chǎn)品。如果能提高產(chǎn)品質(zhì)量,，有望成為未來的方向,。根據(jù)負極材料的產(chǎn)品形態(tài)和參數(shù)要求，不同的石墨化爐有各自的應用場景,。

   一般來說,，艾奇遜爐和內(nèi)串聯(lián)爐由于加熱溫度高,，石墨化率高。適合高端產(chǎn)品,；箱式爐適用于中端產(chǎn)品,；連續(xù)爐目前適用于低端產(chǎn)品。供給側(cè):雙碳政策下,，石墨化的長期供給增長將限制能耗,，雙控將有效支撐雙碳政策。2021年4月,，國家能源局發(fā)布《2021年能源工作指導意見》,，提出單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降3%左右。2021年9月,，國家發(fā)展和改革委員會(NDRC)發(fā)布了《提高能源消費強度和總量雙控程度的規(guī)劃》,，提出了2025/2030/2035年的總體目標，堅決控制“雙高”項目,，加強和完善能源消費雙控考核機制,，同時推進能源消費指標市場化交易，從多方面完成能源消費控制,，幫助實現(xiàn)二氧化碳排放峰值碳中和的目標,。