产业化试验基地可行性报告.doc

1 项目背景和概况1.1国家政策背景今年国家计划投资4万亿刺激内需，提振企业投资信心，促进经济平稳较快增长。4万亿元投资用于各重点领域的情况是：（1）廉租住房、棚户区改造等保障性住房建设，投资约4000亿元；（2）农村水电路气房等民生工程和基础设施建设，投资约3700亿元；（3）铁路、公里、机场、水利等重大基础设施建设和城市电网改造，投资约15000亿元；（4）医疗卫生、教育、文化等社会事业发展，投资约1500亿元；（5）节能减排和生态工程建设，投资约2100亿元；（6）自主创新、结构调整和技术改造，投资约3700亿元；（7）灾后恢复重建，投资约10000亿元。我国是一个人口，资源，资金密集的国家，三者的和谐发展势必形成一股良好的资金流。此次十大措施基础设施建设仍是重点之一。众所周知，基础设施的建设与有色行业息息相关。加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设，势必大大刺激钢铁行业的发展，现在国务院批复的铁路投资额已经达到2万亿元，其中在建项目的投资规模超过了1.2万亿，并且随着未来实际情况的变化，投资数额还将增加；煤运通道项目和西部干线铁路旨在解决有色行业的燃源问题，同时为企业的长足发展打下一支强心剂；完善高速公路网，安排中西部干线机场和支线机场建设，加快城市电网改造，更是铜、铝等行业的一个转暖契机。1.2公司发展的必要形式国家和有色金属工业协会将科学技术的进步提高到生产发展的首位。我们认为“科技进步促进产业政策的改变”。作为科研实体的武汉市德成科技工程研究院，十几年来致力于铝冶炼技术的研究，取得了一些重大创新成果，并获得多项国家专利。这些成果的产业化必须要有个产业化基地，于是拟建有色金属材料产业化实验中心项目已成为技术推广的必要平台。1.3项目背景武汉市德成科技工程研究院（前身为武汉市德成科技工程研究所,于1991年成立）十七年来致力于对铝冶炼的环保、工艺、节能等重大科研项目的研究，取得了多项技术成果，同时也耗资1800多万元。但由于借用外单位铝厂进行试验，试验的过程及时间受制于外单位，造成事倍功半的结果，使得这些本来在短期内就能推广应用的项目迟迟未能发挥其应有的社会效益。2004年中国有色金属工业协会两次派专家来科研院考察，专家一致认为有必要以这些科研项目为依托在湖北省设立工业试验基地，只有这样才能使这些重大科研项目尽快得出成果并推广应用。所以中国有色金属工业协会和湖北省发改委相继批准在湖北成立“铝冶炼新技术工业试验基地”，后又经中国铝业集团的支持，选择华盛铝电公司作实验场所，尽管耗资1200多万元，但是由于厂家只顾自己的生产经营利益，也未能达到目的。因此基地必须有自己的中试中心和产业化试验中心。于是我们决定引资成立铝冶炼新技术试验基地进行中试和产业化。确保分隔法铝冶炼废气治理、电极材料、阳极床技术、连续阳极、动态不消耗阳极、高纯铝提炼技术、合金材料等以节能、降耗和减排为目的的重大科研项目，逐步进行产业化。1.4 “铝冶炼新技术工业试验基地”概况1.4.1 基地总部 企业性质：基地总部为中外合作企业，合作依托单位为武汉市德成科技工程研究院。 经营范围：铝冶炼新技术的研发；铝冶炼新装备的生产；新型材料的研发、高科技成果产业化和技术创新工程；环保新技术及设备、光电子产品的开发、研制和技术服务等。 总部性质与职责：领导与管理各分支机构的经营。制定企业的长期或短期的发展规划、企业生产目标的测定、企业营销方案的建立。定期检查分公司的工作和经营状况。全面统筹管理整个基地的运营状况。 合作企业介绍：武汉市德成科技工程研究院坐落于风景优美的东湖湖畔，是隶属于“武汉东湖”新技术开发区的一所高新技术企业，本院已发展成为一个多学科、多领域的综合性科研实体，并具有较强的科研能力和良好的人员素质。我科研院为一个科研实体，全院人员均为大学本科以上学历，专业面广，中、高级以上职称占70%，部分人员还多次获得国家科技进步奖。本院人员精干，组织灵活，能从事自动化控制、应用化学技术、环境保护、光电子测量技术等十几个不同专业领域的科研工作。特别是对铝冶炼新技术的研究，十七年来从未间断，并获相应专利八项，其中有五项项目是国家重点项目和中铝集团支持的项目。1.4.2 分支机构 武汉铝电高科技工程有限公司（已有） 武汉铝电高科技工程有限公司是铝冶炼新技术试验基地的推广营运单位，隶属武汉光谷，也是一家高科技工程公司。公司的宗旨是以高新技术产业化为营运方式，以推进科学技术发展和为此作贡献的人员谋福利。公司以经济利益和社会利益双赢为目的，市场运营规模大，稳定性强 。预计5年内平均年产值为1亿元人民币。有色金属材料中试中心（待建）有色金属材料中试中心为高新技术研发中试场所，小规模生产。主要以高、精产品为主，如精铝，铝箔等。预计5年内平均年产值为2亿元人民币。该中心设在葛店开发区，占地50亩（已有协议和批文）。有色金属材料产业化实验中心（待建）有色金属材料产业化实验中心为规模化生产中心，大批量的生产，利用最新科研成果产出效益，做出样板工程。预计5年内平均年产值为24亿元人民币。该中心设在当阳市，占地100亩（已与当地签定协议和批文）。武汉有色金属新装备生产厂（待建）武汉有色金属新装备生产厂利用基地的专利技术研制出环保节能设备，批量生产。一方面为基地科研生产装备，另一方面直接生产新成果的产品并对外销售。预计5年内平均年产值为10亿元。将和产业化基地配合组建。武汉电极实验工厂（己有）武汉电极实验工厂自制阳极材料，降低成本，是铝电解槽生产的配套单位。预计5年内平均年产值为6000万元（前身江夏炭素厂）。1.5拟建项目概况产业化实验中心建于当阳市开发区内，占地150亩，担负着基地重大项目的产业化实验任务，同时生产和经营铝冶炼产品，它将直接从电解槽电解中生产出合金铝绽等。并将新技术、新工艺展现到用户面前，它是科研三步曲的最后一步。1.6拟建项目的目的和发展计划1.6.1 拟建项目目的有色金属材料产业化实验中心是以有色金属特种材料、铝基母合金、铝型材自动化节能降耗装备、碳素电极研究生产为主体的试验场所。它既是科研中心，又是其产品生产单位，既是新技术推广平台，又是新装备制造推广场所。我国的铝工业在2006年取得了突破性进展。从2000年至2007年我国铝产量以每年22%的速率增长，是工业增长的2倍，预计未来十年将仍以12-18%的速度增长。2006年我国铝产量达940万吨，已居世界第一。从铝价来看2006年铝价一度上升到3300美元/吨铝，反映出以铝为基础的有色金属材料，特别是有自主知识产权的我国国防、航空航天等所需的有色金属材料的需求量大。去年世界缺口达30万吨，这反映了以铝基母合金为材料的用途将越来越大，这也将蕴涵着危机和竞争，也预示着机遇与挑战并存，然而铝产量高并非能掌控世界铝经济的未来，技术的不断创新才是掌控市场的关键。比如要降低铝工业对能源的依耐性；减少资源消耗；克服产能大；有害废气排量大是当务之急。中国要想维持铝工业大国的地位必须在行业内提高科技创新能力，以达到节能、降耗和减排的指标先进水准。产业化实验中心也是科研院进行科研实验的场所，它将首先以“阳极床”、铝基母合金、碳素电极、铝型材节能降耗系统等成熟技术进行产业化生产运营，并运用现代化信息化技术等进行装备，从而达到迅速追求实效之目的。以上三点即是本基地产业化实验中心建设的基本思想。1.6.2 产业化实验中心生产发展与五年经营计划产业化实验中心的目的是电解槽的节能、降耗以及废气治理的科研及生产，其生产内容如图： 沥青烟处理电解槽铝基母合金材料工艺铝箔电子铝箔工艺电子电极铝设计参数研究铝冶炼工艺研究阳极床产业化自动化控制槽中参数检测连续阳极大型化惰性阳极（含阴极研究）氟化物处理co co2减排研究so2处理工业 航天 国防所需材料的制备中心科研、生产内容（产业链）实施图1.6.3产业化中心的铝产品五年计划与延伸的新装备阳极床阳极床由有色金属新装备制造厂生产，其五年计划如下：中心铝产品以及技术新产品的预计年收入产量(吨，折成吨) 产值(万元)时间/原料单价2010年2011年2012年2013年2014年产量产值产量产值产量产值产量产值产量产值铝基母合金2.0750171038541788648.4629196042.31000207010002070铝材3.89833735.410003800150057002500950010003800铝工艺产品5005002500100050001500750015007500电子铝材料2400520260082519800165039600347583400合计600014121577817548.46621936542660058670690096770平均年产值44730.28万元阳极床5年生产发展计划 产量（吨） 产值（亿元）单价：吨铝万元时间/原料单价2010年2011年2012年2013年2014年产量产值产量产值产量产值产量产值产量产值阳极床02515010100201503025050合计25123225732955580平均年产值为25.24亿元。五年产量总和不到国内市场的30产品品种的先进科学生产及环保产品名称产业化生产目的及创新意义环境保护第一产品铝基母合金采用电解铝液直接连续制铝合金，铸造坯成型材料等。无有害气体排放铝型材碳素电极第二产品阳极床产业化提取数据建立推广所用平台。分隔法应用；无沥青烟，氟化物排放仅0.3kg/t.al。铝型材自动化生产节能降耗系统装置对我国现有的铝型材加工工艺进行改进，使铝型材加工行业的机电一体化程度、信息化程度都有所加大和提升。注：生产过程及料输送为新型全密闭输送，实现全清洁样板工艺。1.6.4中心科研项目五年计划及流程图产业化实验中心的科研主要是工况试验和产业化实验，它按照武汉市德成科技工程研究院的科研计划进行，预计五年内能上产业化工况试验运行的项目有：产业化实验项目年度计划表时间20102011201220132014科研项目试验及进度阳极床产业化电解槽生产过程控制优化co2减排研究节能不消耗阳极试验不消耗阴极研究co2减排研究so2净化节能不消耗阳极中试不消耗阳极研究槽参数试验电解工艺节能新材料不消耗阳极研究电解工艺节能新材料不消耗阳极研究电解工艺节能新材料科研产品流程图1.6.5 产业化中心的宗旨：产业化中心为有色金属新材料工艺技术及其节能、降耗、减排的示范工程提供平台及经济技术指标。1）阳极床：减少阳极制造中焙烧能源，折成电耗 200kwh/t.al；阳极材料消耗，差价750元/t.al以上。减少阳极组装等工艺节约能源，50kwh/t.al；人工等消耗折合人民币300元t.al以上。无残极，减少18的阳极损耗；即减少90kg炭素消耗折合人民币300元。使阳极连续应用，提高电流效率并达到94%以上。在阳极床内处理沥青烟，达到无沥青烟排放。增强电解槽的密闭效果，使集气效果提高到99%。减少氟排放量，经多年的试验仅为0.3kg/t.al，比现在有预焙槽1kg/t.al的排放量下降0.7kg/t.al。仅从经济角度而言可降低成本13001500元/ t.al。2）在电解槽中直接生产铝基母合金，可提高产品质量，大大减少二次熔炼能源和用电消耗。3）由铝水直接进入精铝的新工艺提炼，可节能30。4）将要进行的科研项目均为“节能降耗减排”的新产品项目。（见1.4）1.7 项目优势首先是技术优势。以上技术在国内外均为领先技术，并具有自主知识产权。而有色金属材料产业化实验中心有五个不可多得的优势。一是地理优势：湖北省当阳市气候四季分明，风景秀丽，自然人文资源丰富。铁路、高速公路紧靠近实验中心，交通运输十分便利。二是经济优势：当阳市地处中原，随着国家对中部经济政策的实施，当阳市会有更好的发展前景。三是人才优势：首先是本实验中心的总部设在武汉，武汉地区在国内为第二知识人才聚集区，有各种大专院校、科研所，资源可以共享；其次是本科研单位长期以来汇聚和储备着一批优秀的科研人员。四是技术优势：该中心的装备均按现代化最先进的工装配备设置，尤其是对“阳极床”的应用在国内外都是领先技术。五是产品优势：运用直接生产铝合金的技术生产高附加值产品，它将成为推广应用的典范。该项目以研究试验新材料、新工艺装备为主，其产品不仅是新材料，更重要的任务是要把新工艺、新装备推广应用。“铝冶炼新技术工业试验基地”的产业化实验中心一切筹建工作均得到了中国有色工业协会和湖北省发展改革委员会的扶持。1.8 工程建设的基本条件综上所述，产业化实验中心的建设条件可以称得上是得天独厚，它有其他铝厂所不及的优势。该中心一旦建成相信会受到国内外有色金属行业各界的关注和支持。1.8.1 建设用地中心拟建在当阳市经济技术开发区，周围工业环境良好。已就该项目与当阳市达成供地50100亩的投资协议。1.8.2 供电项目拟建在开发区内离变电站不到500米处，且变电站容量充足。产业化中心用电将从110千伏直降，装机容量15000千瓦。因此不存在供电的问题。1.8.3 给排水中心项目位于开发区变电站220kv附近，且临近清平河边，水源充足。由于本中心基本无工业废水排放，所以对排水的标准要求不高。1.8.4 交通运输中心在科研及生产中的产品有铝基母合金7000吨，精铝3000吨，共有10000吨的运出，约有20000吨原材料运进，加上阳极床物资的运输，总计40000吨左右的吞吐量。中心附近有宜昌至武汉、宜昌至北京铁道及铁道部门的编组站，保证交通运输通畅。宜昌正在设立国际机场，距当阳市仅30公里。1.8.5 原材料原材料基本可在国内市场解决，也可从省内购买。以上货源十分充足。1.9 项目建设依据有色金属产业化实验中心是“铝冶炼新技术工业试验基地”组成部分之一。主要由铝冶炼新技术工业试基地投资建设，武汉市德成科技工程研究院编制可行性研究报告。1.中国有色金属协会及湖北省发改委已有关于铝冶炼新技术工业试验基地的批示。2.符合国家“十一五计划”和科学技术发展中的创新精神。3.中心研究开发的节能、降耗、减排三大项目，成为国家当务之急的内容。4.符合近年来国家发改委和科技部有关科研政策及产业调整中支持的科研科目内容。5.符合“十七大”有关精神。1.10 主要方案和内容（阳极床生产另和机械厂合资）该项目为新建年产7000吨铝基母合金材料的产业化中心，选用武汉市德成科技工程研究院研究的新型连续阳极阳极床工艺装备。该工艺为全自动化流程。主要内容有：1）电解车间及生产设备2）变电站整流所及其土建3）空压机站机器厂房4）阳极材料堆场5）原材料及其仓库6）原材料输送设施7）铸造成型及加工车间8）自动化控制室及变电控制室9）烟气净化（包括：风机管道、除尘净化设备等）系统10）化验室，试验室11）厂区管网及供水供热系统12）机修车间13）办公及生活设施1.11 结论简述1.11.1 财务评价 投资表 单位：万元序号项目名称金额备注1建设投资6353.1万元二期投资30002流动资金2818万元3新建投资总额9171.1万元 财务评价结果序号项目名称单位数值1全部投资内部收益%43.452全部投资财务净现值万元35042.773全部投资回收期年3.054投资利润率%87.45投资利税率%54.641.11.2 废气废渣污染排放标准散发地点污染物名称净化效率排放量国家标准kg/hmg/nm3mg/nm3电解车间f0.11粉尘0.9电解烟气净化（借电解铝模式）f98.50.0680.001111粉尘 990.558.928150沥青烟990.001802 铝材料工业市场分析2.1 铝材料应用市场分布铝被世人称为第二金属，其产量及消费仅次于钢铁，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻、质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性等，是国民经济发展的重要基础原材料，其市场分布如下：2.1.1 轻工业轻工业耗铝量约占全国铝消费量的30左右，是铝消费大户,其中日用五金、家用电器、日用玻璃和日用化工用铝最多，分别占轻工业耗铝量的52、31、5和3。2.1.2 电气行业中国高压输电线路几乎都是由钢芯铝绞线制成，另外感应电动机转子、母线排等也多用铝制成，还有铝电力电缆、铝布电线、铝电磁线等。电线电缆用铝量约占电气行业用铝量的75-85，电气行业耗铝量约占全国铝消费量的20左右。2.1.3 机械制造业主要使用铝合金，耗铝量约占全国铝消费量的7左右。2.1.4 电子行业用铝广泛，民用产品及基础器件收音机、扩大机、电视机及电容、电位器、扬声器等，军工产品雷达、雷达侦察干扰设备，战术导弹加套设备、卫星地面站加套设备等均大量用铝，耗铝量均占全国铝消费量的3.5左右。2.1.5 汽车行业目前国内外生产1台汽车平均耗铝量约70kg，而且还有不断增加的趋势，这说明汽车行业用铝的潜力很大。2.1.6 冶金行业主要用于炼钢脱氧、铁合金和特种钢生产的添加剂。2.1.7 建筑行业用于制作铝门窗、结构件、装饰板、铝幕墙等，应用潜力很大。2.1.8 包装材料全铝易拉罐是当今全球包装行业中备受青睐的包装材料，目前全球年消费易拉罐1500亿只，耗铝量高达300万吨。中国全铝易拉罐生产额超过100亿只，其中啤酒、碳酸饮料、非碳酸饮料，约需用制罐特薄铝板带30万吨/年。香烟包装是铝箔的最大用户，目前中国1万箱精装烟消耗铝箔1吨，年需用铝箔4万吨左右。糖果、药品、茶叶、饮料、酱菜、营养品、小食品、牙膏、化妆品的包装也需用大量的铝箔。2.1.9 其他行业用铝行业很多，铁路耗铝用于机车、车辆、客车制造，铁路电气化也要用铝；公路、港口、内河航运和民用航空也消耗铝；航空、航天、造船、石油及国防军工部门更需要高精尖铝合金材料。2.2 国外铝材市场总的说来，二十世纪七十年代以前，世界电解铝产量一直处于稳定上升时期，电解铝生产在发达国家达到了相当的规模。2000年左右，世界电解铝业掀起了企业间联合、兼并和重组的热潮，强强联手使得电解铝生产日趋规模化、集团化，并加快了产业化结构调整。如美国铝业公司继1998年兼并美国阿鲁玛克斯(alumax)公司后，2000年3月又兼并美国雷偌兹金属公司，成为以集铝土矿采选、氧化铝、电解铝和铝材加工为一体的世界铝业巨子；2000年6月，加拿大铝业公司(alcan)与瑞士铝业公司合并，成为世界第二大铝业集团。截至2000年，全球年产能大于40万吨的铝及铝加工企业已达12个。2005产量增长。年-2008年全球电解铝率达到8.9%，远远高于产量复合增长其他金属的。2.3 国内铝材市场我国大陆的电解铝工业，从1949年之后才发展起来，1954年10月，抚顺铝厂恢复生产出第一包铝水，拉开了我国电解铝生产的序幕。随着国民经济的不断发展，对铝的需求也不断增长，我国铝工业也得到了迅速发展。现在，我国共有电解铝企业147家，包括新筹建的铝厂已达158家，比世界其他国家铝厂总和的一倍还要多。2000年至2007年中国铝产量以每年约22%的速度增长，这一增长速度几乎是近年工业增长速度的2倍。2007年-2010年的增幅率预计为12-18%，将接近工业增长速度。虽然经济增长略微减缓，但铝产量每年12%的增速是可能的。到2010年，中国年铝产量将达到1600万吨，占全球总产量的三分之一。自上世纪90年代中期之后，中国经济持续的高增长和工业化、城市化进程的加快，电解铝出现了持续的爆发性增长。中国电解铝的消费需求从90年代初不足100万吨上升至07年超过1300万吨。中国电解铝项目吨产能资本支出只有10000元左右，远远低于国外同业，且投资周期短；在行业景气时，产能扩张的速度非常迅速。时间（年）20002001200220032004200520062007e2008e全球电解铝产量（万吨）245224482607280329883191335835723770全球电解铝消费量（万吨）251924212554278130333208338435623729供需缺口（万吨）-66.926.552.622.1-44.6-17.7-26.19.541.2时间2000200120022003200420052006中国电解铝产量（万吨）284343438554667780890中国电解铝消费量（万吨）337364415505596698816供需缺口（万吨）-53.4-20.223.349.370.382.374.02008年以来，电解铝行业最流行的词汇之一无疑是“减产”了。年初，雪灾导致中国许多地区供电紧张，电解铝企业出现减产让电现象；南非、巴西、哈萨克斯坦等国也因为种种原因减产。夏季用电高峰来临，中国再次出现电解铝行业减产让电的现象。然而9月份以后，减产成为中国电解铝行业更为现实的选择铝价的快速下滑导致行业盈利迅速恶化，高成本企业现金流出现负值，正常的生产经营难以为继，减产成为被动的选择。根据易贸资讯的统计，截至10月中旬炼产能减产的规模已经超过130万吨/年左右。我电解铝冶国2.4 铝基母合金、精铝和铝箔的应用市场分布2.4.1 铝合金应用市场分布由于铝合金锻件具有一系列的优越性，在航空航天、汽车、船舶、交通运输、兵器、电讯等工业部门备受青睐，应用范围越来越广泛。近十多年来，由于军工和民用工业，特别是交通运输业现代化和轻量化的需要，以铝代钢的要求十分迫切，因而，铝锻件和应用都得到了迅猛的增长。据初步统计，铝锻件在世界锻件总产量中由1985年的0.5上升到了2002年的15左右，目前，世界上消耗锻件344万吨左右，其中铝锻件占了50万吨/年左右。目前世界上铝锻件的生产能力约为30万吨/年左右，不能满足消费量50万吨/年的需求。中国由于大中型水（液）压锻造设备少，生产能力低，远远不能满足工业部门对铝锻压件的需求，年缺口量在1.5万吨/年以上。到2010年，由于我国的汽车、飞机、船舶的大量增加，铝锻件的年消耗量可能达5万吨/年以上。铝合金锻件要求主要用于轻量化程度大的工业部门，主要的市场分布如下：（1）飞机上的锻件占飞机材料重量的80以上，如起落架、框架、肋条、发动机动环、不动环等，随着航空事业的发展，铝锻件的消耗在逐年增加。（2）航天器上的锻件主要是锻环、轮圈、翼梁和机座等，绝大部分为铝锻件；宇宙飞船、火箭、导弹、卫星等的发展对铝锻件的需求与日俱增。（3）兵器工业中的坦克、装甲车、运兵车、战车、火箭弹、炮架、军舰等常规武器是用铝合金锻件作为承力件的数量大大增加，基本上替代了钢铁锻件。（4）汽车是使用铝合金锻件最有前途的行业，也是铝锻件的最大用户，主要用作轮毂，保险杠、底座大梁和其它一些中小型铝锻件，其中，铝轮毂是用量最大的铝锻件，主要用于大客车、卡车和重型汽车上。据统计，近年来世界上铝轮毂用量的年增长速度达20以上，目前使用量达1亿个以上。随着汽车产量的增加，铝轮毂和其它铝锻件的用量将会得到惊人的发展。（5）能源动力工业上，铝锻件会逐渐替代某些钢锻件制作机架、护环、动环和不动环以及煤矿运输车轮、液化天然气法兰盘，一般都是大中型锻件。（6）船舶和舰艇上大量使用铝锻件作机架、动环和不动环、炮台架等。（7）在机械制造业上，目前主要用于木工机械、纺织机械等作机架、滑块、连杆，以及交线攀等，仅纺织机用绞线盘铝锻件，我国每年就需要1000多吨。（8）模具工业上用铝合金模锻件制作橡胶模具、鞋模具及其它轻工模具，年用量上万吨。2.4.2 精铝（包括高纯铝）应用市场分布精铝工业始于上世纪30年代，60年代精铝产量已发展到3万吨/年，目前世界产量已达50万吨/年。精铝是指普通电解铝经过一定生产工艺提纯到含量达到99.95-99.996%的金属铝。它比原铝具有更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，特别是抗腐蚀性，可比原铝约提高9倍。在一些高技术领域和科学研究领域，主要用来生产精铝箔、配制光亮铝合金、特种铝合金与拉制喷涂丝等。据统计，我国精铝有78%左右用于轧制电解电容器，即常说的电子箔，12%用于照明灯具，4%用于计算机外部记忆装置磁盘合金的基本金属，其它用途如化学电源中阳极合金材料、超导体等约为6%。随着铝纯度提高，导磁性愈小，低温导电性愈好，精铝在低温电工技术、电子工业及电子计算机、天文望远镜、石油化工、原子能、雷达、航天航空、电动汽车、半导体工业部门都有着广泛用途，其应用前景广阔。高纯铝（al99.996%）具有比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，因此在诸多领域都得到广泛应用：（1）在电子工业中：高纯铝用于制作高压电容器铝箔、高性能导线、集成电路用键合线；（2）航空航天工业中：高纯铝用来开发制作等离子帆（推动航天器的最新动力）；（3）高速轨道交通中：高速轨道交通车辆除了需要用高纯铝配制高性能合金外，还由于高纯铝具有导磁率低、比重轻的特点，在磁悬浮体材料中得到大量应用；（4）光学应用方面：汽车工业中的车灯反射罩、天文望远镜等大量使用铝反射器，国外也在研究用高纯铝作为大型天文望远镜的反光面。随着对高纯铝性能的进一步认识和开发，高纯铝的应用前景越来越广。目前全球可生产高纯铝的国家有日本、德国、挪威、中国、俄罗斯、美国、法国等。2002年全球高纯铝的产量约7万吨，2003年全世界高纯铝的生产能力约12.9万吨，产量约7.4万吨。2004年全世界高纯铝的生产能力约13万吨,产量约8万吨。目前全球高纯铝的年平均增长率约6，未来随着电动汽车技术取得突破性进展，其年平均增长率有望达到8-10。2.4.3 铝箔市场分布铝箔在非常广阔的领域里满足着现代生产和生活的需求。在电子工业中，铝箔用于制造电容器、蒸发器的发热元件以及冷凝器和电缆屏蔽；在机电行业中，铝箔是热交换器散热片的首选材料；在航空航天工业上，飞机旋翼、导弹、火箭、卫星等液体燃料箱的隔热层和防水层都离不开铝箔；在包装行业，铝箔更是食品、药品、卷烟、化学制品的重要包装材料；在建筑行业，铝箔用于隔热防潮的场所，并作为一种装饰材料被广泛应用；此外，在纺织、车辆、造船工业，也随处可见铝箔靓丽的身影。目前中国铝箔市场需求量最大的产品是空调箔、卷烟包装箔、装饰用箔和电缆箔，这4个品种的需求量占总需求量的70以上；汽车用箔、软包装用箔、药箔和电解电容器用铝箔等需求量不大，但市场成长性好，已成为铝箔市场重要增长点；另外，新兴的铝箔产品，如复合软管用铝箔和家用铝箔的市场潜力巨大。从一定意义上说，铝箔消费水平已经成为一个国家经济发展水平的重要标志。目前，我国已成为仅次于美国的第二大铝箔消费国，但人均用量仅0.17kg，相当于发达国家的1/20到1/10，铝箔市场蕴藏着巨大的商机。根据统计，目前中国用于生活消费的铝箔占总量的25%左右，主要用于香烟包装，而糖果、饮料、食品和日用消费品包装所用的铝箔只占总量的7%左右。面对一个有13亿人口的消费市场，铝箔消费的普及将会产生巨大的市场空间。随着工业生产技术水平的进步，新兴市场不断增加，中国加入wto后，廉价的劳动力市场、巨大的消费市场和宽松的投资环境将使中国越来越成为主要的产品加工基地。铝箔市场可预见的增量主要有以下几个方面：（1）装饰箔在建筑行业的应用会更加普及；（2）汽车热交换器的铝化率不断提高；（3）电解电容器近几年保持30%的年增长率，电解电容器用箔还会快速增加；（4）中国已经成为世界的主要空调器生产基地，空调器产量还会保持快速增长，空调箔需求量会稳步增长。2.5 现有炼铝厂基本经济结构及本实验中心的优势我们认为，当前企业结构有几种类型，除行政体制外可分为有资源企业和无资源企业。有资源企业分三种，一为煤、电、铝企业，即企业自己开煤矿发电炼铝；二为电、铝企业，即自有电厂（特别是水电）炼铝；三是铝、铝企业，即企业自己开采氧化铝炼铝。这三种企业均有一定的经济实力，利润大且稳定。无资源企业，即企业自己无能源，无原材料。湖北省内除丹江口铝业公司外，其他均为无资源企业，类似的无资源企业只能走创新的道路，提高经济技术指标，包括管理水准的提高，求生存、求发展、求竞争。显然，有资源企业经过高科技创新，会取得更大的经济效益。国外电解铝工业在经济、技术、能源消耗、环境指标方面的优势和先进水平主要可以归纳为以下几点：生产规模化、集团化，规模经济效应明显；生产采用大型预焙槽，效率高；占地恢复成效卓著，环境效益和社会效益明显；能源以水力发电为主；环保成绩显著。对于能源、环境所带来的巨大压力，我国电解铝工业还存在很多问题，主要包括：厂家多，地区分散；经营成本高于世界平均水平；整体工艺技术水平低；能耗高，环境污染严重。本产业化实验中心属于高新技术企业，工厂的设立宗旨不是生产铝锭，而是对铝工业的工艺及其装备的研究，对电解产品（即铝合金等有色材料）的研究，更是进行工况试验的场所。该中心效益实现点不仅是铝合金，还包括技术创新产品（即新工艺、新装备）和高附加值产品（精铝、高纯铝和铝箔等）的销售所带来的高效益，进而以科养科，促进发展。本产业化实验中心的发展战略就是依托科研技术，打造附加值高的深加工产业链：铝基母合金精铝（高纯铝锭）电子铝箔（光箔）电极箔（腐蚀箔、化成箔）。另外，国内外铝合金、精铝以及铝箔的市场之发达意味着“基地”和试验成果的市场之大。2.6 铝价走向短期铝价表现良好：一方面，铝厂减产达到了一定的效果。而且，铝厂减产缩小了亏损规模，改善了现金流状况，因而提高了铝厂的压货能力。另一方面，在经历了短期的“休克”之后，铝材厂开始小规模补库，从而提振了铝价。中长期而言，铝消费依然疲软，库存维持在高位水平，铝价缺乏上涨的刺激因素。但是根据我们得到的反馈，目前许多铝厂处于即将减产的边缘。如果铝价进一步下跌，更多减产的出现将为铝价提供支撑。总体而言，我们认为铝行业已经进入u形底部。铝价仍有下跌空间，但幅度比较有限。2.6.1 国际铝价几十年来，国际铝市场经历了巨大变化，进入80年代以来，铝市场价格的变化幅度比以往增大，但铝市场的波动都遵循一定的规律和价格成因。1981年到1986年铝价变化不大，价格在1000美元/吨上下浮动，在经历了这一段时期的平稳变化后，1987年开始直线上升，1988年铝价上升到最高峰值，约2500美元/吨，随后又直线下滑，1993年回跌至1200美元/吨左右。从1993年下半年铝价便开始直线上扬，到1995年初达到2000美元以上，直到2000年稳定在1500美元/吨上下。在过去的2006年，铝价大幅走高，其中全球市场的铝供应缺口大约为30万吨，这是铝价大幅上涨，并在5月份触及每吨3300美元高关的原因之一。但是2007年以来，全球电解铝行业开始出现过剩，预计2008年2010年仍将持续4050万吨年的过剩。持续的过剩将制约反弹的高度，而当前的价格水平也将得到成本的强劲支撑，下跌空间有限。2.6.2 国内铝价近几十年来，我国的铝价基本上与国际铝价波动相呼应，比如1991年和1992年国际铝价较低，我国铝价也较低；1995年国际铝价上升到1800美元/吨，我国铝价曾一度上扬到27000元/吨。2.6.3 中心铝价中心科研产品：主要为铝冶炼工艺新技术及其装备，二为铝合金有色金属材料。仅就铝合金而言，其价格为铝锭的1.1-15倍，市场敏感性较小。3 电解铝基母合金工艺本中心以外购铝锭为主，少数槽做铝冶炼工艺性研究。工业炼铝生产自1886年美国人霍尔（hall）和法国人埃鲁（heroult）同时通过试验申请“冰晶石氧化铝熔盐电解炼铝法”专利后，该种制取铝的电解法生产工艺技术一直延用至今，称之为霍尔埃鲁法。生产铝的电解法实际上是一种电化学的还原过程。起初人们是用小型预焙槽进行工业生产，随着生产技术不断进步，出现自焙铝电解槽。这种槽型生产工艺简单，生产成本低，在世界范围内得到广泛采用，随着工业生产的发展，对环境污染的影响越来越严重，而自焙槽对环境污染的治理是非常困难的。现在随着科学技术的发展，大型预焙槽的出现和计算机自动化控制，预焙槽生产成本的降低。在本世纪初，出于对治理环境污染因素的考虑，我国决定淘汰自焙槽。武汉市德成科技工程研究院在上世纪八十年代末就开始从事自焙槽污染治理的研究，先后推出了“分隔法”治理，异型阳极，阳极床等治理方法，并取得相应的专利权。随着研究的深入，发现阳极床这种方法进行工业生产，既可以满足预焙槽的自动化生产，又可以达到对环境污染的治理，同时吸取了自焙槽生产成本低廉的优势。电解铝基母合金生产的核心设备是电解槽，槽型的选择和确定与中心的建设规模，投资规模等因素密切相关，并且直接影响着中心的生产成本和劳动生产率。另外，对环境污染的治理也有着相当大的影响。本实验基地采用80ka的电解槽进行研究，投资少，占地面积不大，基本无污染，还可以最大限度的使用我研究院研发的一些新技术成果。3.1 电解槽生产铝基母合金工艺的选择3.1.1 基本原则产业化实验中心主要生产工艺选择为铝锭精铝铝基母合金。而在试验中用阳极床工艺直接在电解槽中进行铝基母合金生产。仅就目前而言产业化实验中心不易采用大型预焙槽。大型预焙槽有其一定的缺点，如造价高、生产不连续、事故处理难。最经济的是使用阳极床技术，它兼有自焙槽和预焙槽的优点，能耗低，物耗低，生产成本低。阳极床是一个全密闭装置，挥发物能在床内进行分解处理，氟化物粉尘用干法处理。同时阳极床将阳极在阳极床中自行生成。3.1.2 阳极床技术取代预、自焙阳极铝电解槽技术预焙阳极有四大缺点： 它的制造要有一个专门的工厂，焙烧浪费能源。 在电解厂要有一个阳极装备车间，工艺复杂。 “三场”难平衡，生产路问题多，在上下阳极块时电解参数会波动使废气无组织排放。 整个电解槽阳极电压降分布不均。 有残极。预焙阳极三大优点： 自动化超浓相输送原料，减少浪费。 自动打壳下料的合理性提高电流效率。 在车间几乎无沥青烟排放。自焙侧插槽是铝电解工艺发展的第二阶段，它对人类作出过很大贡献，对它的好坏要有一个恰当的认识。三大缺点： 操作落后，自焙槽由于使用人工进行生产操作，送料，下料等都有一些不可避免的原材料浪费。 下料制度不科学，不但对物料浪费，而且影响电流效率。目前一般只有80-90%的电流效率，比大型预焙槽低3-5%。 排放的废气难于治理。用“湿法”、“干法”、“电除尘法”均难达到预期效果，且集气效率不高。四大优点： 相对于预焙槽来说，建厂投资小，见效快，回报周期短。 利用自身余热焙烧阳极，节约能源。 经济效益好，单位生产成本低，不受规模限制。 电解生产连续。 “三场”稳定性好。武汉市德成科技工程研究院经十几年的研究，得出：预焙槽的优点来自于自动化技术的引入，缺点在于“预焙”二字多运用于能源，因此带来了上述缺点。自焙槽的优点来自“自焙”，缺点由于不能引入自动化，于是进行两相互补，整合成“阳极床”技术。3.2 阳极床电解铝基母合金工艺内容及先进性3.2.1 生产自动化控制多年来，人们最渴望的就是能在自焙槽上也用上自动化下料，各地研究人员花费了不少心血，因为自动化的生产可以避免旧自焙槽的缺点，正好这些缺点的克服就是效益的提高，自动化下料从结构上看与预焙槽相似，但下料结构是不同的，预焙槽的给料方式是铺洒，而本法为定量注入方式，从方式上发生了很大的变化，气压对加料没有影响，自焙槽人工下料方式是每班三次集中投入，将大面全部打开壳，然后把料铺洒在壳面上。打壳下料过程是将大块的壳打压到电解质里，由于阴、阳极极距只有40-45毫米，这种不均匀块状物，决不可能立刻被熔化，一部分将沉积到铝液中或槽底，一部分生成炉邦沉入槽底影响阴极导电面积，直接造成温度在边部与中部的梯度过大，使电解质中氧化铝的浓度还要延迟一段时间才能达到正常状态。这种浓度的过饱和及滞后现象对电流效果影响极大，在下料前也有一段氧化铝浓度慢慢变低的过程，这段过程同样影响电流效率。如定时定量中间下料，克服了原自焙槽边部一班三次下料不均匀性，使温度稳定，电解质中氧化铝浓度波动小。自动下料从根本上提高并稳定了电流效率。自动下料的优点有：1）通过自动下料可提高电流效率。2）自动下料可减少效应发生次数，对提高电流效率有很大好处，可以稳定电解质中的氧化铝浓度，使效应发生次数减少到几乎为零。3）由于自动点式下料，相对自焙槽而言，大面操作量减少很多，所以可以扩大阳极截面面积，从而增加电流强度进而提高产量。3.2.2 用“阳极床”形成三阳极阳极床技术实为将阳极放在一密闭箱中进行制造，边制造边应用，将阳极糊材料注入床体间内并密闭。三个阳极床放入电解槽中形成三阳极。如下图：电解槽阴极阳极 下料点阳极床下料点也可以在外面进行，但不是最佳位置，最科学位置应该是在阳极内进行，把下料点从外面向阳极中移进去，也就是说把下料点放进两两阳极床之间，这样就比较合理的把下料位置进行均匀分布。实行自动下料后，边部打孔下料操作工艺减少了，使阳极面积可以扩大，从而扩大产能。根据计算，在不修改面积的情况下，提高电流效率也可以提高产量35，如扩大阳极面积，电流密度0.82不变，60ka电解槽可提高电流强度到80ka，已有先例。3.2.3 电流效率的提高阳极床电解槽可以进行全自动化操作，不仅节约了原材料和人工，更重要的是提高了电流效率，达到预焙槽先进水平的94%，优化管理的情况下可更高些。3.2.4 产能的提高对于产能的提高分为两个含义：首先是提高电流效率而增加的产量，比如原每槽年产158t.al，通过提高效率达到年产166 t.al。第二种情况：“阳极床”在电解槽阳极不变的情况下可将阳极面积扩大25，使原截面积电流密度由0.82 a/cm2降到0.81a/cm2,电流强度80ka，其每年产量为222 t.al/ a，对操作工艺做一定的改进：如提高铝液面高度，也就是扩大阴极接触面，适当对大面边部进行加工，以保证温度场平衡，并对阳极测部炉邦具有保护作用。3.2.5 工艺的调整“阳极床”电解槽的自动下料工艺，要求对预焙槽结构及生产工艺进行部分变动和改进：1）改变冰晶石和氟化物等添加剂的添加方法，将原来用人工在大面上铺洒氧化铝改为随下料机一起注入。2）阳极糊改用小块。3.2.6 节能旧自焙槽本身有几个方面的浪费，一是电流效率低35；这是浪费能源的部分；第二是浪费原材料；第三是人员比预焙多用0.03人/t.al。而阳极解槽在这三个方面的参数均有所提高，电流效率提高了35；人员节省0.03人/t.al。这些数据与预焙槽相比较，略有提高。突出的是阳极焙烧比预焙阳极减少了大量能源，所以说阳极床电解槽是节能性槽型和工艺设备，使用阳极床大大节省了投资。3.3 阳极床电解槽铝基母合金生产工艺简述在电解中加另外一种金属（me）化合物（一般是氧化物），进行一些工艺的改变，则可能生成基母合金（alme），母合金中me元素浓度视条件而异，可达到520。而这种铝基母合金可用来配一种具有特殊性能的工业用合金，例如增大可塑性和抗腐性或者细化晶粒等。现有用融盐法制取多种铝基母合金品种，如：铝硅（alsi）合金 铝钙（alca）合金 铝铬（alcr）合金 铝钛（alti）合金 铝锶（alsr）合金 铝稀土（alre）合金铝硼（alb）合金 铝锆（alzr）合金 铝镁（almg）合金 铝钛硼（altib）合金 铝锰（almn）合金 铝铜（alcu）合金融盐法炼铝基母合金技术属创新铝冶炼新方法，大多有自己的知识产权，这里不加详述。4 供电及整流4.1 电源本中心建立在当阳市经济技术开发区，厂区与电站的直线距离不足500米，该地区有一座110千伏的变电站，变电站有富余负荷可以满足生产的需要。采用高伏直降对铝电解生产比较安全可靠；如果离电站近，那么前期投入少，线损比较小，对我们这样大负荷的用电量是比较有利的。4.2 电力负荷中心主要用电负荷为电解直流负荷，它占全厂总负荷的90，其余10为全厂动力，照明负荷。全厂负荷中的硅整流所、电解车间、天车、全厂水泵站、电控站等均为一级负荷