طی سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۳ به‌طور میانگین سالانه حدود ۳ میلیون تن الکترود گرافیتی در جهان تجارت شد و در بیشترین مقدار خود در سال ۲۰۲۱ حدود ۳ میلیون و ۶۰۰ هزار تن نیز بود. با این حال تجارت این محصول کاربردی در سال ۲۰۲۳ اندکی کمتر از ۳ میلیون تن به ثبت رسیده است.
با توجه به نیاز قابل توجه صنایع مختلف از جمله کوره‌های قوس الکتریکی فولادسازی در کشور، تجارت الکترود گرافیتی ایران صرفا مختص به واردات این محصول است و صادرات آن تقریبا صفر است. در فاصله سال‌های ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ واردات ایران در سال ۱۳۹۵ به کمترین میزان رسیده است. پس از آن و با طی یک روند صعودی بیشترین میزان واردات ثبت شده الکترودهای گرافیتی با رقم حدود ۱۶۷ هزار تن در سال ۱۳۹۸ ثبت شده است. در سال ۱۴۰۲ حدود ۱۰۵ هزار تن از این محصول به کشور وارد شد.
از مهم‌ترین خواص الکترودهای گرافیتی می‌توان به خواص الکتروشیمیایی آن اشاره کرد که شامل، توانایی رساندن جریان الکتریکی، قابلیت اکسیداسیون بالا و مقاومت در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های آلی است. بیش‌تر این ویژگی‌ها نشان از خواص الکتروشیمیایی گرافیت دارد. به‌طور کلی هدایت الکتریکی، قابلیت اکسیداسیون و مقاومت شیمیایی، نقطه ذوب بالا، محتوای کم خاکستر و استحکام مکانیکی از خواص الکتروشیمیایی الکترودهای گرافیتی است.
تقسیم‌بندی الکترودهای گرافیتی
الکترودهای گرافیتی به‌طور متداول بر اساس قدرت و کیفیت به سه دسته، قدرت فوق‌العاده بالا (UHP) که دارای قدرت بسیار بالا هستند و برای فرآیندهایی با مصرف بالای انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند، قدرت بالا (HP) دارای قدرت بالایی هستند و برای فرآیندهای الکتروشیمیایی و فولادسازی با مصرف متوسط انرژی استفاده می‌شوند و قدرت عادی (RP) دارای قدرت متوسطی هستند و برای فرآیندهایی با مصرف کمتر انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند، تقسیم‌بندی می‌شوند. این تقسیم‌بندی بر اساس محصولات تولیدی و قدرت الکترود برای مصارف مختلف است.
الکترودهای گرافیتی به دلیل خواص الکتروشیمیایی منحصر به‌فرد خود در صنایع گوناگونی از قیبل صنعت پتروشیمی، صنعت فولادسازی، صنعت آلومینیوم، صنعت شیمیایی، صنعت آب و فاضلاب، باتری‌ها، کاتالیزورها، اتومبیل‌سازی، تولید فلز سیلیسم، مواد آتش‌زا کاربرد دارد.
- صنعت الکتروشیمی: به‌عنوان الکترودهای اصلی در سلول‌های الکترولیز به کار می‌روند. این سلول‌ها در فرآیندهایی مانند الکترولیز آب، تولید کلر و سدیم هیدروکسید، الکترولیز فلزات (مانند آلومینیوم) و سایر فرآیندهای الکتروشیمیایی صنعتی کاربرد دارند.
- صنعت فولادسازی: در فرآیندهایی مانند ذوب فولاد و ریخته‌گری کاربرد دارند. این الکترودها به‌عنوان الکترودهای سازنده (به شکل یکی از جوانه‌ها) در قسمت بالای کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شوند.
- صنعت آلومینیوم: در تولید آلومینیوم به‌عنوان الکترودهای سازنده در سلول‌های الکترولیز استفاده می‌شوند.
- صنعت شیمیایی: در صنعت شیمیایی به‌عنوان الکترودهای استخراج و تولید مواد شیمیایی کاربرد دارند و شامل تولید کلر، سدیم هیدروکسید، هیدروژن و سایر ترکیبات شیمیایی می‌شود.
- صنعت آب و فاضلاب: در صنایع تصفیه آب و فاضلاب به‌عنوان الکترودهای اصلی در سلول‌های الکترولیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- باتری‌ها: در تولید برخی از باتری‌ها و سلول‌های الکتریکی مانند باتری‌های یون لیتیوم و باتری‌های الکتروشیمیایی کاربرددارند.
- کاتالیزورها: به‌عنوان کاتالیزور در برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی و واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شوند. این شامل الکترولیز فرمیک اسید، تولید هیدروژن و سایر واکنش‌های الکتروشیمیایی است.
- اتومبیل‌سازی: در برخی از بخش‌های سیستم‌های الکترونیکی خودروها و خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند؛ از جمله در بخش باتری و سیستم‌های الکتروشارژ.
- تولید فلز سیلیسیم: در تولید فلز سیلیسیم و آلیاژهای آن، الکترودهای گرافیتی به‌عنوان اجزای حیاتی در کوره‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها امکان ذوب کوارتز و مواد کربنی برای تولید فلز سیلیسیم با خلوص بالا را فراهم می‌کنند که در صنایع مختلف مورد استفاده است.
- مواد آتش‌ساز: الکترودهای گرافیتی به دلیل تحمل در برابر دماهای بالا و مقاومت در برابر فرسایش شیمیایی، در تولید مواد آتش‌ساز مانند کاسه‌ها و قالب‌ها استفاده می‌شوند.
تجارت جهانی الکترودهای گرافیتی
تجارت الکترودهای گرافیتی با توجه به نوع مصارف آن تحت عناوین، الکترودهای گرافیتی به‌منظور استفاده در کوره‌های الکتریکی و الکترودهای گرافیتی به‌منظور استفاده در مصارف الکتریکی انجام می‌گیرد. نمودار ۱ میزان صادرات الکترودهای گرافیتی طی سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۳ را مورد بررسی قرار می‌دهد.
همان‌طور که در نمودار ۱، قابل مشاهده است، صادرات الکترودهای گرافیتی برای مصارف الکتریکی در طی سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۳، میزان ۷۰ درصد از کل صادرات الکترودهای گرافیتی جهان را به خود اختصاص داده است. طی سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۳، بیشترین میزان صادرات ثبت‌شده الکترودهای گرافیتی برای مصارف الکتریکی با ۲ میلیون و ۶۶۳ هزار تن مربوط به سال ۲۰۲۲ و کمترین میزان صادرات الکترودهای گرافیتی برای مصارف الکتریکی با ۱ میلیون ۶۹۹ هزار تن مربوط به سال ۲۰۱۵ است.
شایان ذکر است در بازه زمانی ذکر شده کشورهای چین، هلند، هند، ژاپن و فرانسه به ترتیب بیشترین صادرات الکترودهای گرافیتی برای مصارف الکتریکی در جهان هستند که در میان آن‌ها چین با میانگین حدود ۳۰۰ هزار تن در سال بیشترین و کشور فرانسه با میانگین حدود ۴۰ هزار تن کمترین میزان صادرات الکترود گرافیتی برای مصارف الکتریکی را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. در بازه زمانی ذکر شده کشورهای ایسلند، آمریکا، روسیه، کره‌جنوبی و ترکیه به ترتیب پنج کشور برتر واردات الکترودهای گرافیتی برای مصارف الکتریکی هستند که ایسلند با میانگین حدود ۲۷۱ هزار تن بیشترین و ترکیه با میانگین ۴۳.۵ هزار تن کمترین میزان واردات الکترودهای گرافیتی را به خود اختصاص داده‌اند.
تجارت الکترودهای گرافیتی در ایران
واردات الکترودهای گرافیتی ایران، طی بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ در نمودار ۲ قابل مشاهده است. صادرات الکترودهای گرافیتی طی بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ بسیار ناچیز بوده است.
همان‌طور که در نمودار ۲ قابل مشاهده است، واردات الکترودهای گرافیتی به ایران طی بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ با نوسانات صعودی و نزولی مختلفی همراه است؛ اما همواره کمی بیش از ۶۵ هزار تن الکترود گرافیتی به ایران وارد شده و مقدار واردات بعضا به حدود ۱۶۷ هزار تن نیز رسیده است. در بازه زمانی مشخص ذکر شده کمترین واردات در سال ۱۳۹۵ با حدود ۶۶ هزار تن هزار تن بود؛ پس از آن با طی یک روند صعودی بیشترین واردات ثبت شده الکترودهای گرافیتی با رقم حدود ۱۶۷ هزار تن در سال ۱۳۹۸ به ثبت رسید. شایان‌ذکر است که میزان واردات در سال‌های ۱۴۰۱ و ۱۴۰۲ کاهش چشمگیری داشته است و در سال ۱۴۰۲ به میزان حدود ۱۰۵ هزار تن رسیده است.
در نمودار ۳ مهم‌ترین مبادی تامین الکترودهای گرافیتی در ایران در بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ مورد بررسی قرار می‌گیرد.
همان‌طور که در نمودار ۳ قابل مشاهده است، طی بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲ از میان ۳۵ کشور صادرکننده الکترودهای گرافیتی به ایران، ۵ کشور چین، امارات، آلمان، ترکیه و مالزی بیشترین میزان صادرات الکترودهای گرافیتی به ایران را داشتند که از میان آن‌ها چین با سهم ۷۸,۵ درصدی بیشترین سهم را به خود اختصاص داده است. سهم واردات الکترودهای گرافیتی از سایر کشورها به جز این پنج کشور ذکر شده در بازه زمانی ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۲، حدود ۱۳ درصد بوده است.واردات الکترودهای گرافیتی از چین به کشور از رقم ۴۴ هزار ۵۲۸ تن در سال ۱۳۹۳ به میزان ۸۲ هزار و ۷۹۱ تن در سال ۱۴۰۲ رسیده است که روند صعودی داشته است.