抽象的な：著者は、我が国におけるニードルコークスの生産と消費の状況、黒鉛電極および負極材料産業におけるその応用の見通しを分析し、原料資源の不足、品質の低さ、長いサイクルと過剰生産能力の応用評価など、石油ニードルコークスの開発における課題を研究し、製品セグメンテーション研究、応用、性能指標などの関連性研究を増やしてハイエンド市場を開拓する。
原料の供給源の違いにより、ニードルコークスは石油ニードルコークスと石炭ニードルコークスに分類されます。石油ニードルコークスは主にFCCスラリーを原料とし、精製、水素化脱硫、遅延コークス化、焼成を経て製造されます。製造工程は比較的複雑で、高度な技術を要します。ニードルコークスは、高炭素、低硫黄、低窒素、低灰分などの特性を持ち、黒鉛化後には優れた電気化学的特性と機械的特性を発揮します。黒鉛化しやすい異方性ハイエンド炭素材料の一種です。
ニードルコークスは主に超高出力黒鉛電極やリチウムイオン電池正極材に使用されています。「炭素ピーク」「カーボンニュートラル」という戦略目標のもと、各国は鉄鋼業や自動車産業の産業構造調整の転換と高度化を継続的に推進し、省エネルギー・低炭素・グリーン環境保護技術の応用を促進し、電気炉製鋼や新エネルギー車の急速な発展を促進する中で、原料ニードルコークスの需要も急速に増加しています。将来、ニードルコークスの下流産業は引き続き大いに繁栄するでしょう。本稿では、黒鉛電極および負極材におけるニードルコークスの応用状況と展望を分析し、ニードルコークス産業の健全な発展に向けた課題と対策を提示します。
1. ニードルコークスの生産と流れ方向の分析
1.1 ニードルコークスの製造
ニードルコークスの生産は、主に中国、米国、英国、韓国、日本などの少数の国に集中しています。2011年、世界のニードルコークス生産能力は約1200kt/年で、そのうち中国の生産能力は250kt/年であり、中国のニードルコークスメーカーはわずか4社でした。Sinfern Informationの統計によると、2021年までに世界のニードルコークス生産能力は約3250kt/年に増加し、中国のニードルコークス生産能力は約2240kt/年に増加して世界の生産能力の68.9%を占め、中国のニードルコークスメーカーの数は21社に増加すると予測されています。
表1は、世界の上位10社のニードルコークスメーカーの生産能力を示しており、総生産能力は2130kt/aで、世界の生産能力の65.5%を占めています。ニードルコークス企業の世界的な生産能力の観点から見ると、石油系ニードルコークスメーカーは一般的に規模が大きく、単一工場の平均生産能力は100～200kt/aですが、石炭系ニードルコークスの生産能力はわずか約50kt/aです。
今後数年間、世界のニードルコークス生産能力は増加し続けるが、その主な原動力は中国である。中国の計画中および建設中のニードルコークス生産能力は約43万トン/年であり、過剰生産能力の状況はさらに悪化している。中国以外では、ニードルコークス生産能力は概ね安定しており、ロシアのオムスク製油所が2021年に3万8千トン/年のニードルコークス製造設備を建設する計画である。
図1は、過去5年間の中国におけるニードルコークスの生産量を示しています。図1からわかるように、中国におけるニードルコークスの生産量は爆発的に増加しており、過去5年間の年平均成長率は45%に達しています。2020年には、中国におけるニードルコークスの総生産量は517kTに達し、その内訳は石炭系が176kT、石油系が341kTとなっています。
1.2 ニードルコークスの輸入
図2は、過去5年間の中国におけるニードルコークスの輸入状況を示しています。図2からわかるように、COVID-19の発生前は、中国のニードルコークスの輸入量は大幅に増加し、2019年には過去最高の270kTに達しました。2020年には、輸入ニードルコークスの価格高騰、競争力の低下、港湾在庫の増加、欧米での伝染病の継続的な発生が重なり、2020年の中国のニードルコークスの輸入量はわずか132ktで、前年比51%減少しました。統計によると、2020年に輸入されたニードルコークスのうち、石油ニードルコークスは27.5kTで、前年比82.93%減少しました。石炭計量ニードルコークスは104.1ktで、昨年より18.26%増加した。主な理由は、日本と韓国の海上輸送が感染症の影響をあまり受けていないこと、そして日本と韓国からの一部の製品の価格が中国の同様の製品よりも低く、下流の注文量が多いことである。
1.3 ニードルコークスの適用方向
ニードルコークスは、主に超高出力黒鉛電極や人工黒鉛負極材料の製造原料として使用される、高級炭素材料の一種です。最も重要な最終用途分野は、電気炉製鋼と新エネルギー車用パワーバッテリーです。
図3は、過去5年間の中国におけるニードルコークスの用途動向を示している。グラファイト電極が最大の用途分野であり、需要の伸び率は比較的横ばいの段階に入っている一方、負極材料は引き続き急速に成長している。2020年の中国におけるニードルコークスの総消費量（在庫消費量を含む）は740kTであり、そのうち負極材料が340kT、グラファイト電極が400kt消費され、負極材料の消費量の45%を占めた。
2.1 電気炉製鋼法の開発
鉄鋼業界は中国における主要な炭素排出源です。鉄鋼生産方法には高炉と電気炉の2種類があり、電気炉製鋼法は炭素排出量を60%削減できるだけでなく、鉄スクラップ資源のリサイクルや鉄鉱石輸入への依存度低減も実現できます。鉄鋼業界は2025年までに「炭素排出量ピーク」と「カーボンニュートラル」の達成を主導すると提唱しており、国の鉄鋼業界政策の指導の下、転炉製鋼や高炉製鋼を電気炉製鋼に置き換える製鉄所が多数存在することになります。
2020年の中国の粗鋼生産量は10億5440万トンで、そのうち電気炉鋼の生産量は約9600万トンで、粗鋼全体のわずか9.1%を占めるに過ぎず、世界平均の18%、米国の67%、欧州連合の39%、日本の電気炉鋼の22%と比較すると、大きな進歩の余地がある。2020年12月31日に工業情報化部が発表した「鉄鋼産業の高品質発展促進に関する指導」の草案によると、粗鋼生産量全体に占める電気炉鋼の生産量の割合を2025年までに15%～20%に引き上げる必要がある。電気炉鋼の生産量の増加は、超高出力黒鉛電極の需要を大幅に増加させるだろう。国内の電気炉の開発動向はハイエンドかつ大規模化であり、これにより、大型で超高出力の黒鉛電極に対する需要がさらに高まる。
2.2 グラファイト電極の生産状況
黒鉛電極は、電気炉製鋼に不可欠な消耗品です。図4は、過去5年間の中国における黒鉛電極の生産能力と生産量を示しています。黒鉛電極の生産能力は、2016年の1050kt/aから2020年には2200kt/aに増加し、年平均成長率は15.94%でした。この5年間は、黒鉛電極の生産能力が急速に成長した時期であり、黒鉛電極産業の急速な発展のサイクルでもあります。2017年以前は、黒鉛電極産業は、エネルギー消費量と汚染度が高い伝統的な製造業であるため、国内の大手黒鉛電極企業は生産量を削減し、中小規模の黒鉛電極企業は閉鎖に直面し、国際的な電極大手でさえ生産を停止し、再販して撤退せざるを得ませんでした。2017年、国の「床棒鋼」強制排除政策の影響を受け、中国における黒鉛電極の価格は急上昇しました。過剰な利益に刺激され、黒鉛電極市場では生産能力の再開と拡大の波が押し寄せた。
2019年、中国の黒鉛電極生産量は近年最高となる1189kTに達した。2020年には、パンデミックによる需要の低迷により、黒鉛電極生産量は1020kTに減少した。しかし全体として、中国の黒鉛電極産業は深刻な過剰生産能力を抱えており、稼働率は2017年の70%から2020年には46%に低下し、新たな低稼働率を記録した。
2.3 グラファイト電極産業におけるニードルコークスの需要分析
eAF鋼の開発は、超高出力黒鉛電極の需要を牽引するでしょう。2025年には黒鉛電極の需要は約1300kt、原料ニードルコークスの需要は約450kTになると推定されています。大型超高出力黒鉛電極および接合部の製造においては、石炭系ニードルコークスよりも油系ニードルコークスの方が優れているため、黒鉛電極の需要に占める油系ニードルコークスの割合はさらに増加し、石炭系ニードルコークスの市場シェアを奪うことになるでしょう。
投稿日時：2022年3月23日