电解铝行业分析2中间产物氧化铝

1、铝行业分析报告金属铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属，由于铝具有比重小、导电导热性好、易于机械加工及其他许多优良性能，因而广泛应用于国民经济各部门。全世界用铝量最大的是建筑、交通运输和包装部门，占铝总消费量的60%以上。铝是电器工业、飞机制造工业、机械工业和民用器具不可缺少的原材料。1 氧化铝环节1.1 氧化铝生产工艺从矿石提取氧化铝有多种方法，主要是碱法提取氧化铝，例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法，其产量约占全世界氧化铝总产量的95左右。70年代以来，对酸法的研究已有较大进展，但尚未在工业上应用。采用什么生产办法主要依据原材料铝土矿的优劣情况，

2、主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值，俗称铝硅比。从一般技术和经济的观点看，矿石铝硅比为3左右通常选用烧结法；铝硅比高于10的矿石可以采用拜耳法；当铝土矿的品位处于二者之间时，可采用联合法处理，以充分发挥拜耳法和烧结法各自的优点，达到较好的技术经济指标。1.1.1 拜耳法拜耳法是奥地利拜耳（K.J.Bayer）于1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在9501200温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓

3、缩后循环使用。由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同，它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异，所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125140下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240260并添加石灰（37）的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于：设备的大型化和连续操作；生产过程的自动化；节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方

4、钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期，拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于78。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少，如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题，已是研究、开发的重要方向。1.1.2 碱石灰烧结法适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3)、

5、原硅酸钙（2CaO·SiO2）和钛酸钠（CaO·TiO2）组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当，原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙、Fe2O3·H2O等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(62x)H2O沉淀(其中x0.1)，而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液，和加入晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅

6、烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是：在熟料烧成中采用低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到9496和9294。Al2O3的总回收率约90，每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5，且原料的综合利用较好，有其特色。1.1.3 拜耳烧结联合法可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而

7、辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，用于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的1015，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。中国根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有

8、3.5的纯一水硬铝石型铝土矿，开创了具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法，可使Al2O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约90公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.020.04；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。不同类型的铝土矿所需要的溶出条件差别很大。三水铝石型铝土矿在105的条件下就可以较好地溶出，一水软铝石型铝土矿在200的溶出温度下就可以有较快的溶出速度，而一水硬铝石型铝土矿必须

9、在高于240的温度下进行溶出，其典型的工业溶出温度为260。溶出时间不低于60分钟。拜耳法用于处理高铝硅比的铝土矿，流程简单，产品质量高，其经济效果远比其它方法为好。用于处理易溶出的三水铝石型铝土矿时，优点更是突出。目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，90%以上是用拜耳法生产的。由于中国铝土矿资源的特殊性，目前中国大约50%的氧化铝是由拜耳法生产的。1.2 氧化铝生产成本分析生产成本是生产单位为生产产品或提供劳务而发生的各项生产费用，包括各项直接支出和制造费用。直接支出包括直接材料、直接工资、其他直接支出；制造费用是指企业内的分厂、车间为组织和管理生产所发生的各项费用，包括分厂、车间管理人员工

10、资、折旧费、维修费、修理费及其他制造费用。根据氧化铝的生产工艺流程，氧化铝的生产成本大致由下面几部分构成：（1）原材料：铝土矿、石灰石、碱（纯碱和烧碱）等；（2）辅助材料：钢球、油脂、运输带等；（3）燃料及动力费用：电耗、蒸汽消耗、水、重油、焦碳等；（4）其他费用：人工、制造、管理费用。其中铝土矿是生产氧化铝的主要原材料和主要成本来源，生产一磅氧化铝约需二磅左右的铝土矿（因品位不同，吨氧化铝需要铝土矿的量差别较大）。1.3 氧化铝产量氧化铝是重要的基础原材料，应用领域广，产业关联度高，在国家经济建设、国防建设、社会发展以及稳定就业等方面发挥着重要作用。近年来，我国氧化铝产业随着国民经济的发展，

11、暴利的诱惑，民营资本的进人，得以迅猛发展，已成为全球最大生产和消费国。数据来源：中国国家统计局据统计，2013年国内氧化铝产量达到4450万吨，约占全球的31.6%，整体呈现供大于求的局面，而2005年国内氧化铝产量只为890万吨，年平均增速接近30%，同样全球第一。特别是在2005年至2007年之间，氧化铝产业大规模的发展，盲目建设，造成了国内铝土矿资源供应紧张，矿石品位急剧下降、能耗高、产能过剩等问题。最近几年，产量有所减缓，增速下降，供需情况趋于平稳。数据来源：中国国家统计局数据来源：整理来自国际统计局和海关总署相比国内的氧化铝产量，进口数量则变化不大，一直维持在每年500万吨上下，仅占

12、全国氧化铝总供应量的10%左右。月度氧化铝供需平衡表，单位：万吨供需平衡需求量供应量净进口量产量2013-0123.00410.00433.0049.00384.002013-028.00376.00384.0035.00349.002013-0310.00401.00411.0019.00392.002013-0413.00399.00412.0029.00383.002013-052.00408.00410.0017.00393.002013-06-34.00408.00374.007.00367.002013-073.00418.00421.0022.00399.002013-08-9.

13、00424.00415.0011.00404.002013-098.00422.00430.0045.00385.002013-1020.00437.00457.0046.00411.002013-1118.00439.00457.0054.00403.002013-12-2.00463.00461.0032.00429.002014-0142.00463.00505.0060.00445.002014-029.00431.00440.0046.00394.002014-038.00462.00470.0037.00433.002014-0417.00453.00470.0059.00411.

14、002014-05-8.00454.00446.0028.00418.002014-063.00444.00447.0037.00410.002014-078.00464.00472.0046.00426.002014-08-5.00471.00466.0045.00421.00数据整理自wind资讯数据库上表显示的是国内的氧化铝供需情况，供应量由国内产量和国外净进口两部分组成。由以上数据可以看出，近两年多数月份中，氧化铝仍然是供给大于需求的，但是数量都不大。还有少数月份出现了供应短缺的现象。如果不考虑净进口的影响，国内的氧化铝需求明显大于国内的氧化铝产量。1.4 氧化铝价格2002年，国内氧化铝供不应求，价格高高在上，氧化铝新增产量出现爆发式增长。公开的资料显示，氧化铝的价格从2002年11月的每吨1700多元一路猛涨到2006年5月的每吨6500元，从而带动了各地对氧化铝投资猛增。2002年全国氧化铝产量为520万吨，2013年就已经达到了4450万吨，是世界上第一大氧化铝生产国，产能过剩，市场低迷。2008-2009年，氧化铝价格连续下跌至2300元，2010年以后一直在2300-2700元左右徘徊，当前铝行业整体告别高增长，陷人低潮，已形成全行业基本亏损的局面。数据来源：中国铝业产品报价中铝报价相对稳定，并且高于同期非中