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國家把能源消耗強度降低和主要污染物排放總量減少確定為國民經濟和社會發(fā)展的約束性指標，把節(jié)能減排作為調整經濟結構、加快轉變經濟發(fā)展方式的重要抓手和突破口。國務院已印發(fā)《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》，要求各地認真貫徹執(zhí)行，確保“十二五”期間實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標準煤等節(jié)能減排目標。

《規(guī)劃》要求到2015年，全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算)，比2010年的1.034噸標準煤下降16%(比2005年的1.276噸標準煤下降32%)。

為此，這份長達2萬多字的規(guī)劃要求優(yōu)化產業(yè)結構：繼續(xù)抑制高耗能、高排放行業(yè)過快增長，合理控制固定資產投資增速和火電、鋼鐵、水泥、造紙、印染等重點行業(yè)發(fā)展規(guī)模，提高新建項目節(jié)能、環(huán)保、土地、安全等準入門檻，嚴格固定資產投資項目節(jié)能評估審查、環(huán)境影響評價和建設項目用地預審，完善新開工項目管理部門聯(lián)動機制和項目審批問責制。

《規(guī)劃》明確，“對違規(guī)在建的高耗能、高排放項目，有關部門要責令停止建設，金融機構一律不得發(fā)放貸款。對違規(guī)建成的項目，要責令停止生產，金融機構一律不得發(fā)放流動資金貸款，有關部門要停止供電供水。嚴格控制高耗能、高排放和資源性產品出口。”

《規(guī)劃》還要求把能源消費總量、污染物排放總量作為能評和環(huán)評審批的重要依據(jù)，對電力、鋼鐵、造紙、印染行業(yè)實行主要污染物排放總量控制，對新建、擴建項目實施排污量等量或減量置換。

為強化目標責任，《規(guī)劃》明確：國務院每年組織開展省級人民政府節(jié)能減排目標責任評價考核，考核結果作為領導班子和領導干部綜合考核評價的重要內容，納入政府績效管理，實行問責制。

“十二五”時期如未能采取更加有效的應對措施，我國面臨的資源環(huán)境約束將日益突出。從國內看，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結構升級，我國能源需求呈剛性增長，受國內資源保障能力和環(huán)境容量制約，我國經濟社會發(fā)展面臨的資源環(huán)境瓶頸約束更加突出，節(jié)能減排工作難度將加大。從國際看，圍繞能源安全和氣候變化的博弈更加激烈。一方面，貿易保護主義抬頭，部分發(fā)達國家憑借技術優(yōu)勢開征碳稅并計劃實施碳關稅，綠色貿易壁壘日益突出。另一方面，全球范圍內綠色經濟、低碳技術正在興起，不少發(fā)達國家大幅增加投入，支持節(jié)能環(huán)保、新能源和低碳技術等領域創(chuàng)新發(fā)展，搶占未來發(fā)展制高點的競爭日趨激烈。
　　 圍繞著國家節(jié)能減排目標的實現(xiàn)及人類可持續(xù)發(fā)展的要求，鋁行業(yè)制定科學的切實可行的相關能源消耗標準，引導行業(yè)科學發(fā)展是十分必要的，具有重要的現(xiàn)實意義。然而，在制定相關能耗標準時，要充分考慮事物發(fā)展的本質和客觀發(fā)展規(guī)律，既要充分體現(xiàn)標準的科學性、嚴肅性、代表性和可執(zhí)行性等，又不能盲目地制定不符合標準制定原則的標準，甚至有礙行業(yè)科學發(fā)展的標準。對此，本文就將石油焦作為二次能源消耗限額定標鋁用炭素行業(yè)提出了很值得商榷的意見，從石油焦在電解鋁行業(yè)中應用的性質、用途以及其在整個過程中的實際行為、鋁電解過程的實際能源消耗本質等角度進行了分析，在充分考慮國際電解鋁行業(yè)120多年的發(fā)展情況和慣例的基礎上，認為在鋁工業(yè)上，利用煉油行業(yè)上的殘渣——石油焦完全是屬于資源綜合利用、是煉鋁必需的一種原材料——還原劑，在鋁行業(yè)上并非是二次能源。

1  鋁冶煉所需的石油焦是原材料——還原劑或導電體

目前，世界工業(yè)煉鋁的方法有兩種，一種是較普遍采用的氧化鋁——冰晶石熔鹽電解法，另一種是焦炭——鋁土礦燒結礦冶還原法，但絕大多數(shù)生產鋁的廠家是采用電解法。

電解鋁方法是1886年誕生，1888年世界上首次實現(xiàn)工業(yè)化生產，迄今有124年的歷史，自實現(xiàn)工業(yè)化生產以來至2012年7月底,全球總計生產電解鋁約10.33億噸,消耗炭素制品約6.2億噸。

鋁用炭素材料按照其在鋁冶煉過程中的作用可分為三大類：鋁用炭素陽極、鋁用炭素陰極和還原劑。

電解鋁所用炭素陽極材料是用作鋁電解槽的陽極，既把電流導入電解槽，又參與電化學反應，并不斷消耗，其實質也是一種還原劑。

　  自1886年發(fā)明冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產鋁至今，世界上尚沒有完全研究清楚鋁電解過程中的電化學反應機理（研究的困難很大），但總的反應結果是明確的。為此，對鋁電解生產中的炭陽極消耗問題，只能根據(jù)最終的反應結果推斷和計算。

（1） 理論消耗。在鋁電解過程中，炭陽極發(fā)生如下反應：

２Al₂O₃（diss）+３C?2Al（1）+３CO₂（g）              （１-１）

Al₂O₃（diss）+3C?2Al（1）+3CO（g）                  （１-２）

維持上述反應（電流效率為100%）所需的碳消耗量就是理論碳耗。

當只有反應式（１-１）進行時，噸鋁陽極理論碳耗量為333kg。

當只有反應式（１-２）進行時，噸鋁陽極理論碳耗量為667kg。

當陽極反應生成的氣體有30%為CO時（通常生產情況下），陽極理論碳耗量為393kg/t（Al）。

⑵    實際消耗。在鋁電解生產過程中，炭陽極除了參與電化學反應而消耗以外，還存在著氧化燃燒、掉渣等諸多額外的影響因素導致陽極的消耗，這些因素引起的碳耗總和稱為實際消耗?，F(xiàn)代大型預焙槽噸鋁陽極消耗約為410～440kg。

陰極材料用作鋁電解槽的內襯，用以盛裝鋁液和電解質，并把電流導出電解槽外，炭陰極理論上只破損而不消耗，在炭陰極上析出的一層鋁液才是實際上的陰極。炭陰極真正意義上就是導電體。

在礦冶法煉鋁過程中，應用石油焦參與化學反應，完全是將鋁還原的過程。

綜上，在鋁冶煉過程中，石油焦無論是從它的用途、性質和過程中的行為上看，完全是起到一種還原劑或導電體的作用，是鋁冶煉過程中必不可缺少的主要原材料之一。

2  鋁冶煉的真正能源是電，并非是所用的碳

 工業(yè)生產鋁消耗的炭素制品主要有陽極糊、預焙陽極、陰極塊、陰極糊、電極、還原劑等，而在絕大多數(shù)是采用電解法生產鋁的過程中，炭陽極被俗稱電解鋁的“心臟”，炭陰極被視為電解鋁的“腎臟”，采用炭陽極的電解鋁方法是當前乃至今后相當長時間內的世界最經濟的方法,沒有炭素制品就不可能完成現(xiàn)行的電解鋁生產，炭素行業(yè)是鋁工業(yè)的基礎。

  但在電解鋁的過程中，維持電解鋁生產正常運行的能量來源是直流電，從電解鋁的發(fā)展歷程上看，起初每生產一噸鋁約消耗100000kwh，發(fā)展到現(xiàn)在，世界上平均每生產一噸鋁約消耗14000kwh，是因為電的作用給電解鋁物料（包括炭陽極、炭陰極、電解質等）提供加熱并達到生產溫度，是在電流的作用下，通過炭陽極、炭陰極作導電體，在陰、陽極間持續(xù)不斷地進行電解鋁的電化學反應，炭陽極并參與電化學反應而不斷消耗。

   其實質是，作為鋁電解用炭素陽極的主要生產原料的石油焦（碳），并不是鋁冶煉過程中的能源，為此，我們不能說木材是可以作為能源，但將木材應用于建筑領域，就說建筑領域消耗了多少能源；另外，因鋁用炭素生產的主要原材料是石油焦，就說鋁用炭素消耗了“石油焦”能源，這顯然是有些偏頗，我們不能將挖煤的企業(yè)挖了多少煤，就說該挖煤企業(yè)消耗了多少煤能源吧；我想這是一個很簡單的道理，因此，如果將鋁電解過程中消耗的石油焦作為能源消耗限額定標，對電解鋁和鋁用炭素行業(yè)實在是“冤枉”。

3  將石油焦作為二次能源消耗計量電解鋁和鋁用炭素行業(yè)在世界上尚無先例

眾所周知，工業(yè)煉鋁只有120多年的歷史，鋁冶煉廠家分布在世界各大洲和地區(qū)，世界上在計算電解鋁的能耗方面有較為統(tǒng)一方法，是根據(jù)國際上公認的相關定律和法則進行的。如果我國單獨將可以作為能源的石油焦計量考核電解鋁或鋁用炭素行業(yè)，勢必造成如下結果：一是與世界各國同行業(yè)的計算能耗標準不統(tǒng)一，造成行業(yè)能耗數(shù)據(jù)的混亂；二是造成中國電解鋁及鋁用炭素行業(yè)能耗水平的“虛報”；三是易造成國際社會對中國鋁行業(yè)的誤解或不必要的爭議；四是不利于中國鋁行業(yè)的發(fā)展，因能耗問題的問責制度可能會引起有關部門和人員對行業(yè)的誤解，甚至限制等。

4  鋁行業(yè)應用石油焦系資源綜合利用

石油焦是鋁用炭素制品的主要原料，它是原油經蒸餾將輕重質油分離后， 重質油再經干餾而成的產品。石油焦根據(jù)焦化方法的不同，一般可分為釜式焦、平爐焦、延遲焦、接觸焦、硫化焦等。我國鋁用炭素工業(yè)使用的石油焦大部分是延遲焦化法生產出來的，小部分由釜式焦化法生產，所得石油焦又稱生焦。

當前，世界經濟的發(fā)展越來越依賴環(huán)境與資源的支撐，人們在沒有充分認識可持續(xù)發(fā)展之前，由于傳統(tǒng)發(fā)展模式的影響，使世界環(huán)境與資源發(fā)生了急劇的衰退，環(huán)境和資源能為發(fā)展提供的支撐越來越有限，經濟越是高速發(fā)展，環(huán)境與資源越顯得重要?？沙掷m(xù)發(fā)展已經成為鋁電解用炭素行業(yè)的必然抉擇，而且可持續(xù)發(fā)展也已經成為衡量鋁電解用炭素行業(yè)發(fā)展質量、發(fā)展水平和發(fā)展程度的客觀標準之一：因為企業(yè)的發(fā)展早已不是僅僅滿于物質利益的最大化，而是在追求利益最大化的同時，把建設舒適、安全、清潔、優(yōu)美的環(huán)境和人與自然的和諧作為實現(xiàn)企業(yè)自身價值的重要目標。

當下，鋁電解用炭素制造業(yè)所面臨的形勢是：鋁電解槽的大型化、陰極和陽極電流密度的提高，使開發(fā)生產高品質、大規(guī)格、新結構的陽極和陰極制品成為一個必然方向；原料供應的緊張、價格持續(xù)上漲和質量的劣化、波動，是制約鋁用炭素工業(yè)降低成本、提高質量的關鍵因素；環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和人們對環(huán)境、健康的關注，使炭素生產中減少污染物排放、實行清潔生產的壓力日益緊迫；能源價格的上漲和國家對節(jié)約能源、資源綜合利用的要求，使炭素生產過程中節(jié)能降耗、資源綜合利用成為現(xiàn)實的重要課題。而鋁用石油焦恰恰是綜合利用了煉油行業(yè)的“廢渣”，系資源綜合利用范疇；也為鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了適宜的經濟的物質基礎。

5 從能源概念和能源所賦予的效能上看，鋁行業(yè)用石油焦作為二次能源消耗限額來定標有失公正

   能源的概念有諸多種定義，總體上，人們較普遍認為，能源就是向自然界提供能量轉化的物質（礦物質能源，核物理能源，大氣環(huán)流能源，地理性能源）。能源亦稱能量資源或能源資源。是指可產生各種能量（如熱量、電能、光能和機械能等）或可作功的物質的統(tǒng)稱。是指能夠直接取得或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源，包括煤炭、原油、天然氣、煤層氣、水能、核能、風能、太陽能、地熱能、生物質能等一次能源和電力、熱力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

   能源是國民經濟的重要物質基礎，未來國家命運取決于能源的掌控。能源的開發(fā)和有效利用程度以及人均消費量是生產技術和生活水平的重要標志。從能源的定義及能源所賦予的效能上看，鋁行業(yè)用石油焦并不是提供能量轉化的物質，而是生產鋁所必需的一種原材料——還原劑，這在前述中已清楚說明。如果堅持將鋁行業(yè)用石油焦作為二次能源消耗限額來定標鋁用炭素行業(yè)或電解鋁行業(yè)均有失公正和科學性。

綜上所述，我們不難得出如下結論：

一是雖然我國節(jié)能減排面臨巨大挑戰(zhàn)，任務十分艱巨，但也面臨難得的歷史機遇；科學制定相關行業(yè)的能源消耗限額標準，不僅有效地保護了人類賴以生存的環(huán)境，而且科學引導了行業(yè)的發(fā)展。

二是在全民節(jié)能環(huán)保意識不斷提高、各方面對節(jié)能減排的重視程度明顯增強、產業(yè)結構調整力度不斷加大、科技創(chuàng)新能力不斷提升、節(jié)能減排激勵約束機制不斷完善的當下，科學制定鋁行業(yè)能源消耗限額標準具有十分重要的現(xiàn)實意義。

三是將鋁行業(yè)用石油焦作為二次能源消耗限額定標鋁用炭素行業(yè)或電解鋁行業(yè)，無論從鋁用石油焦的性質、用途以及其生產過程中的行為上看，還是從能源定義以及能源消耗所賦予的效能上看，以及從電解鋁真實的能源和國際上對鋁行業(yè)計算能源消耗方法上看，均不適宜將鋁用石油焦作為二次能源消耗限額于鋁用炭素行業(yè)或電解鋁行業(yè)。

建議在大力推進節(jié)能減排、促進經濟社會發(fā)展與資源環(huán)境相協(xié)調、切實增強可持續(xù)發(fā)展能力的同時，科學制定相關行業(yè)能源消耗限額標準，促進我國鋁工業(yè)科學發(fā)展。

作者單位：中國有色金屬工業(yè)集團  教授級高級工程師