Resumo:O autor analisa a situação da produção e do consumo de coque de agulha no país, a perspectiva de sua aplicação na indústria de eletrodos de grafite e materiais para eletrodos negativos, e estuda os desafios do desenvolvimento do coque de agulha derivado do petróleo, incluindo a escassez de recursos de matéria-prima, a baixa qualidade, o longo ciclo de produção e a avaliação da capacidade de aplicação, além de promover pesquisas sobre segmentação de produtos, aplicações e medidas de desempenho, visando o desenvolvimento de um mercado de alta gama.
De acordo com as diferentes fontes de matéria-prima, o coque de agulha pode ser dividido em coque de agulha de petróleo e coque de agulha de carvão. O coque de agulha de petróleo é produzido principalmente a partir de lama de FCC por meio de refino, hidrodesulfurização, coqueamento retardado e calcinação. O processo é relativamente complexo e possui alto conteúdo tecnológico. O coque de agulha apresenta características como alto teor de carbono, baixo teor de enxofre, baixo teor de nitrogênio e baixo teor de cinzas, além de excelentes propriedades eletroquímicas e mecânicas após a grafitização. Trata-se de um tipo de material de carbono anisotrópico de alta qualidade e fácil grafitização.
O coque de agulha é utilizado principalmente na fabricação de eletrodos de grafite de ultra-alta potência e materiais catódicos para baterias de íon-lítio. Em consonância com os objetivos estratégicos de "pico de carbono" e "neutralidade de carbono", os países continuam a promover a transformação e modernização das indústrias siderúrgica e automotiva, ajustando suas estruturas industriais e incentivando a aplicação de tecnologias de baixo carbono, economia de energia e proteção ambiental, além de promover a produção de aço em fornos elétricos a arco e o rápido desenvolvimento de veículos de novas energias. A demanda por coque de agulha bruto também está crescendo rapidamente. No futuro, a indústria de transformação do coque de agulha continuará altamente próspera. Este artigo analisa o estado atual e as perspectivas de aplicação do coque de agulha em eletrodos de grafite e materiais anódicos, e apresenta os desafios e contramedidas para o desenvolvimento saudável da indústria de coque de agulha.
1. Análise da produção e direção do fluxo de coque de agulha
1.1 Produção de coque de agulha
A produção de coque de agulha concentra-se principalmente em alguns países, como China, Estados Unidos, Reino Unido, Coreia do Sul e Japão. Em 2011, a capacidade de produção global de coque de agulha era de cerca de 1.200 kt/a, das quais 250 kt/a correspondiam à produção chinesa, que contava com apenas quatro fabricantes. Segundo dados da Sinfern Information, a previsão é de que, em 2021, a capacidade de produção global de coque de agulha aumente para cerca de 3.250 kt/a, sendo que a produção chinesa deverá atingir cerca de 2.240 kt/a, representando 68,9% da capacidade global, e o número de fabricantes chineses de coque de agulha suba para 21.
A Tabela 1 mostra a capacidade de produção dos 10 maiores fabricantes de coque de agulha do mundo, com uma capacidade total de produção de 2130 kt/ano, representando 65,5% da capacidade de produção global. Considerando a capacidade de produção global das empresas de coque de agulha, os fabricantes de coque de agulha para petróleo geralmente possuem uma escala relativamente grande, com uma capacidade média de produção de 100 a 200 kt/ano por planta, enquanto a capacidade de produção de coque de agulha para carvão é de apenas cerca de 50 kt/ano.
Nos próximos anos, a capacidade global de produção de coque de agulha continuará a aumentar, principalmente na China. A capacidade de produção de coque de agulha planejada e em construção na China é de cerca de 430 mil toneladas por ano, e a situação de sobrecapacidade está se agravando ainda mais. Fora da China, a capacidade de produção de coque de agulha está basicamente estável, com a refinaria russa OMSK planejando construir uma unidade de coque de agulha com capacidade de 38 mil toneladas por ano em 2021.
A Figura 1 mostra a produção de coque de agulha na China nos últimos 5 anos. Como pode ser observado na Figura 1, a produção de coque de agulha na China apresentou um crescimento exponencial, com uma taxa de crescimento anual composta de 45% em 5 anos. Em 2020, a produção total de coque de agulha na China atingiu 517 kT, incluindo 176 kT da série carvão e 341 kT da série petróleo.
1.2 Importação de coque de agulha
A Figura 2 mostra a situação das importações de coque de agulha na China nos últimos 5 anos. Como pode ser observado na Figura 2, antes do surto de COVID-19, o volume de importação de coque de agulha na China aumentou significativamente, atingindo 270 mil toneladas em 2019, um recorde. Em 2020, devido ao alto preço do coque de agulha importado, à diminuição da competitividade, aos grandes estoques portuários e, ainda, aos surtos contínuos de epidemias na Europa e nos Estados Unidos, o volume de importação de coque de agulha da China em 2020 foi de apenas 132 mil toneladas, uma queda de 51% em relação ao ano anterior. De acordo com as estatísticas, do coque de agulha importado em 2020, o coque de agulha petrolífero representou 27,5 mil toneladas, uma queda de 82,93% em relação ao ano anterior; A quantidade de coque de agulha medida para carvão foi de 104,1 kt, 18,26% a mais que no ano passado. O principal motivo é que o transporte marítimo do Japão e da Coreia do Sul foi menos afetado pela epidemia. Em segundo lugar, o preço de alguns produtos do Japão e da Coreia do Sul é menor do que o de produtos similares na China, e o volume de pedidos a jusante é grande.
1.3 Direção de aplicação do coque de agulha
O coque de agulha é um tipo de material de carbono de alta qualidade, usado principalmente como matéria-prima para a produção de eletrodos de grafite de ultra-alta potência e materiais de ânodo de grafite artificial. Os principais campos de aplicação final são a siderurgia em fornos elétricos a arco e baterias para veículos de novas energias.
A FIG. 3 mostra a tendência de aplicação do coque de agulha na China nos últimos 5 anos. O eletrodo de grafite é o principal campo de aplicação, e a taxa de crescimento da demanda entrou em uma fase relativamente estável, enquanto os materiais para eletrodos negativos continuam a crescer rapidamente. Em 2020, o consumo total de coque de agulha na China (incluindo o consumo em estoque) foi de 740 kT, dos quais 340 kT foram de material negativo e 400 kT de eletrodo de grafite, representando 45% do consumo de material negativo.
2.1 Desenvolvimento da produção de aço em forno elétrico a arco
A indústria siderúrgica é uma das principais emissoras de carbono na China. Existem dois métodos principais de produção de ferro e aço: alto-forno e forno elétrico a arco. Dentre eles, a produção de aço em forno elétrico a arco pode reduzir as emissões de carbono em até 60%, além de viabilizar a reciclagem de sucata de aço e diminuir a dependência da importação de minério de ferro. A indústria siderúrgica propôs liderar o alcance das metas de "pico de carbono" e "neutralidade de carbono" até 2025. Sob a orientação da política nacional para o setor siderúrgico, um grande número de usinas siderúrgicas substituirá a produção em conversor e alto-forno pela produção em forno elétrico a arco.
Em 2020, a produção de aço bruto da China foi de 1054,4 milhões de toneladas, das quais cerca de 96 milhões de toneladas corresponderam ao aço produzido em forno elétrico a arco (eAF), representando apenas 9,1% do total. Em comparação com a média mundial de 18%, 67% nos Estados Unidos, 39% na União Europeia e 22% no Japão, há um grande potencial de crescimento. De acordo com a minuta do “Guia para a Promoção do Desenvolvimento de Alta Qualidade da Indústria Siderúrgica”, emitida pelo Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação em 31 de dezembro de 2020, a proporção da produção de aço eAF na produção total de aço bruto deve aumentar para 15% a 20% até 2025. O aumento da produção de aço eAF elevará significativamente a demanda por eletrodos de grafite de ultra-alta potência. A tendência de desenvolvimento dos fornos elétricos a arco na China é de alta tecnologia e grande escala, o que gera uma demanda ainda maior por eletrodos de grafite de alta especificação e ultra-alta potência.
2.2 Estado da produção do eletrodo de grafite
O eletrodo de grafite é um consumível essencial para a produção de aço em fornos a arco elétricos (eAF). A Figura 4 mostra a capacidade de produção e o volume de eletrodos de grafite na China nos últimos 5 anos. A capacidade de produção de eletrodos de grafite aumentou de 1050 kT/ano em 2016 para 2200 kT/ano em 2020, com uma taxa de crescimento anual composta de 15,94%. Esses cinco anos representam um período de rápido crescimento da capacidade de produção de eletrodos de grafite, bem como um ciclo de rápido desenvolvimento da indústria de eletrodos de grafite. Antes de 2017, a indústria de eletrodos de grafite, como uma indústria manufatureira tradicional com alto consumo de energia e alta poluição, viu grandes empresas nacionais reduzirem a produção, pequenas e médias empresas enfrentarem o fechamento e até mesmo gigantes internacionais do setor interromperem a produção, revenderem o material e saírem do mercado. Em 2017, influenciado e impulsionado pela política administrativa nacional de eliminação compulsória do "aço para piso", o preço dos eletrodos de grafite na China subiu acentuadamente. Impulsionado por lucros excessivos, o mercado de eletrodos de grafite vivenciou uma onda de retomada e expansão da capacidade produtiva.
Em 2019, a produção de eletrodos de grafite na China atingiu um novo recorde dos últimos anos, chegando a 1189 kT. Em 2020, a produção de eletrodos de grafite caiu para 1020 kT devido à demanda enfraquecida causada pela pandemia. No entanto, de modo geral, a indústria chinesa de eletrodos de grafite apresenta uma grave sobrecapacidade, e a taxa de utilização caiu de 70% em 2017 para 46% em 2020, um novo patamar de baixa utilização da capacidade instalada.
2.3 Análise da demanda de coque de agulha na indústria de eletrodos de grafite
O desenvolvimento do aço eAF impulsionará a demanda por eletrodos de grafite de ultra-alta potência. Estima-se que a demanda por eletrodos de grafite será de aproximadamente 1300 kt em 2025, e a demanda por coque de agulha bruto será de cerca de 450 kt. Como na produção de eletrodos de grafite de grande porte e ultra-alta potência, o coque de agulha derivado de petróleo é mais vantajoso do que o coque de agulha derivado de carvão, a proporção da demanda por coque de agulha derivado de petróleo na produção de eletrodos de grafite aumentará ainda mais, ocupando o espaço de mercado do coque de agulha derivado de carvão.
Data da publicação: 23/03/2022