我国当前电解铝工业发展态势及铝用碳素面临的挑战与机遇

1、我国当前电解铝工业发展态势及铝用碳素面临的挑战与机遇郎大展一、目前我国电解铝工业发展趋势二、铝用碳素伴随电解铝工业快速发展三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破四、铝用碳素材料面临的挑战报 告 提 纲一、目前我国电解铝工业发展趋势 我国已成为世界铝工业大国，技术工艺和装备水平也已进入世界先进水平，并向国外出口。 1、能力和产量逐年递增 截止到2009年底，已形成电解铝产能力2062万吨，比上年净增262万吨；受金融危机影响，原铝产量1285万吨，比上年减少32万吨，同比下降2.5%。 2009年以前，我国是原铝净出口，受金融危机和国家政策影响，2009年已成为净进口国，未锻轧铝进口174

2、万吨，出口万吨，净进口万吨。 目前尚有一批在建和规划工程，预计到2015年产能将达到3000万吨左右、产量2400万吨以上。一、目前我国电解铝工业发展走势200120022003200420052006200720082009产能43355083494710791186194018002062产量343435549.6667780.6935125613181285注：当年全世界电解铝产量3778万吨，中国占34%。2001-2009年电解铝产能、产量 单位：万吨一、目前我国电解铝工业发展走势2001-2009年电解铝产能、产量图2、科技进步与创新进一步加强 近年来，我国电解铝科技进步与创新发展

3、很快，一批具有自主知识产权的技术正在全面推广。当前以异型阴极结构电解槽和可湿润性阴极导流槽为代表的新结构电解槽，在取得成功试验后，正全面推广。吨铝直流电耗可降1000-1200度，降低了生产成本，提高了竞争力。 预焙槽的槽容量大幅增长，200kA及以上槽型能力已占82.6%，300kA及以上槽型能力占42.7%，已成为主流槽型。在建工程中，400kA及以上槽型占主导，450kA、500kA的生产线正在建设，不久600kA槽型也将在我国出现。一、目前我国电解铝工业发展走势3、结构优化进行时 今年淘汰万吨小型预焙槽能力，明年有可能全部淘汰100多万吨落后能力，河南省将完全采用180kA以上槽型。

4、随着能源政策的变化，在区域结构上将有战略性转移，电解铝的发展将向西部能源丰富地区转移，利用再生清洁能源，特别是水电的比例将不断扩大。 电解铝企业集中度提高，产业链延伸正成为发展的主流。目前，全国企业平均生产能力已达20万吨以上，一批超过百万吨级企业在成长，中铝公司2009年产能400万吨，中电投超过200万吨，而山东信发集团在茌平电解铝能力已达130万吨。2009年底20万吨以上的企业34家，占总能力的73.3%。一、目前我国电解铝工业发展走势规模以上电解铝企业产能所占比例企业数(个)占总能力比例(%)20万吨及以上30万吨及以上50万吨及以上80万吨及以上342111773.358.541.

5、927.7一、目前我国电解铝工业发展走势4、面临的严峻形势 产能过剩已是不争的现实，越来越严格的 “二高一过”的调控政策将成为常态，企业生存压力不断加大。由于产能过剩，铝价没有上涨的动力支撑，能源价格上涨、部分企业新增产能择机投产和限产并存、库存压力不减，将使销售价格与社会平均生产成本倒挂在短期内难以逆转，全行业将在未来较长的一段时间内处于大面积亏损状态的局面将持续维持，形势十分严峻，局部地区电解铝企业关停并转势在必行。一、目前我国电解铝工业发展走势二、铝用碳素伴随电解铝工业快速发展模 拟 图 熔融电解工艺生产金属铝已有120多年的历史，这种冶炼工艺技术注定了必须有碳素材料做为阳极及阴极材料，

6、否则不能生产出符合标准的金属铝。其中包括阳极糊，预先焙烧好的阳极块，阴极炭块，电解槽侧部炭块以及扎固糊等。 目前我国电解铝工业的快速发展，无论是量的扩张还是工艺技术的创新与提高，都要求铝用碳素的发展与之同步，可以说碳素工业的发展为电解铝工业的发展做出了应有的贡献。进入新世纪以来，电解铝产量逐年大幅增长，消耗的阳极碳素材料也与日俱增。2009年，电解铝行业有近400万吨生产能力减产，因此，阳极炭块消耗也相应减少，首次出现了负增长，可以说铝行业的兴衰对碳素行业有直接影响。二、铝用碳素伴随电解铝工业快速发展二、铝用碳素伴随电解铝工业快速发展2001-2009年铝用碳素材料消耗量增长情况2001200

7、22003200420052006200720082009铝用碳素消耗量(万吨)210.3250.3311.9372.1434.5529.2688.3705.1687.5说明：上述消耗量是阳极毛耗，同时也包括阳极糊和底部炭块的消耗三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破 我国电解铝工业与国外电解铝工业最大的差别是电力价格相差很大。众所周知，国外电价很便宜，吨铝成本中耗电成本不超过30%，专家认为25%是合理的。我国吨铝电价成本超过45%，并且我国电价逐年上涨，特别是国家宏观调控政策中针对高能耗行业的电价具有惩罚性上升。电解铝企业及广大科技工作者在降低电力消耗上不断创新，特别是近几年来取得许

8、多研究成果，诸如：阳极开沟，全石墨化阴极，可湿润性阴极，导流槽等等，更值得一提的是“异型阴极结构电解槽”技术的试验成功和推广应用，吨铝电耗可降低1000-1200度。异型阴极炭块结构图三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破表4：2001-2009电解铝电耗降低情况 单位：kWh/t-Al200120022003200420052006200720082009直流电耗137341378113672135841352413524134131325413090综合交流电耗154701536115026147941457414697144411432314171 上述曲线表明，我国电解铝电耗下降

9、十分明显，企业在节能方面获得了实实在在的效益。我国的电耗指标在全世界也是先进的，国外2008年平均吨铝综合交流电耗15600kWh。国际铝协提出到2010年平均交流电耗达到14600 kWh，我国已经实现，而且国内最先进指标与国外最先进指标相同，甚至比国外指标更好。 应该说，我国电解铝生产技术的提高，与铝用碳素材料品质的不断提高密切相关。上世纪，我国电解铝生产只有少量采用预焙槽电解工艺，大量采用自焙槽，使用的是阳极糊。进入新世纪后，广泛采用预焙槽工艺，2005年全国淘汰了自焙槽，且预焙槽的容量越来越大。截止到2009年年底为止，160kA槽型占全部能力的89%；300kA及以上槽型占42.74

10、%，400kA、450kA，甚至500kA槽型是各地技改或新建工程的首选，这充分说明铝用碳素的质量基本上可以满足电解铝生产工艺条件的要求。三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破侧 插 槽三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破上 插 槽三、电解铝工业的节能减排迫切需要碳素材料突破大型预焙槽四、铝用碳素材料面临的挑战 1、今后一段时间铝用碳素材料还有一定的增长空间，但不会长久 根据我国铝工业的发展状况，到2020年前还有较大发展空间。今年以来尚有一批在建工程，到明年上半年将陆续形成能力，如果没有大变化，则产能将陆续释放。因此，基建工程需要大批

11、碳素材料、阳极、阴极、扎固糊等。与此同时，还有一批规划拟建项目工程，能力很大，也需要一大批碳素材料，因此，碳素生产企业近期内尚有一定发展空间，但不会长久，这是因为：技术水平提高，消耗会减少 从理论上讲，当电流效率100%时，吨铝阳极净耗333Kg。目前，电流效率平均93%，阳极净耗近360Kg，随着技术水平提高，电流效率达到95%时，阳极净耗只有350Kg。因此，电解铝工业对铝用碳素的需求，不会与铝产量的增加而同步增长。 2001-2009年阳极消耗呈下降态势200120022003200420052006200720082009吨铝阳极净耗(kg)435.1432.2446.4423.644

12、5.4433.9437.1426.3424*注：2009年为估计数四、铝用碳素材料面临的挑战减少温室气体排放的压力迫使新的替代材料出现 目前，采用惰性阳极的技术攻关正在加速进行，并且有突破性进展，一旦技术成熟，得以推广应用，将取代阳极碳素材料；而电解槽寿命的提高，阴极材料也将大幅度减少消耗，已有企业的槽寿命达到2500天，甚至超过3000天。再生铝产量不断增长，原铝增长迟早有拐点 铝具有优良的可再生性，未来再生铝的发展会更加迅速。2002年以后原铝生产增长缓慢，2030年以后将出现拐点，预计2015年原铝产量在2400万吨左右，并将维持较长一段时间。到2030年或更早的时候，原铝产量可能开始下

13、降，将回降到2000万吨以下，再生铝产量占全铝消费量的40%以上，因此，铝用碳素的消费量随之减少。 宏观调控政策使铝的生产具有不确定性 目前铝价与成本倒挂，企业处于大面积亏损态势，加之货币紧缩，流动性减少，资金链断裂，企业必然选择减产或停产，使碳素企业受连累。石油焦价格的波动，对电解铝成本产生影响。按当前价格，阳极消耗占电解铝生产成本13%以上，因此阳极炭块的价格对电解铝成本形成压力。四、铝用碳素材料面临的挑战 3、提高铝用碳素材料标准和质量迫在眉睫 提高阳极电流密度是目前电解铝企业纷纷采用的措施，我国电解铝阳极电流密度一直保持在2左右的水平，这也是与国外的差距所在，比如中东迪拜铝厂最新设计的

14、生产线，电流密度超过0.9 A/cm2。现在一些国内大铝厂都在设计基础上提高电流密度，效果很好，说明阳极质量有一定的承受能力，但应看到相当一部分碳素企业质量达不到要求，阳极掉渣、掉块、裂纹现象时有发生。我到过一些铝厂，经常看到电解槽前很规整地摆放着碳渣箱，说明必须捞碳渣，这就使电解质粘度增加，影响氧化铝的熔解，更影响电流效率。 异型阴极电解槽技术现在正在推广，但都存在疑虑，即凸起部分耐磨程度。已经进行试验的电解槽已表明，凸起部分已经脱落。某铝厂大面积试验后，经实际测量，得出结论认为，每年可磨损1cm。因此，碳素生产企业应认真研究如何提高异型阴极磨损寿命，找出磨损原因，研究使用耐磨材料，提高加工水平，为今后大量推广应用扫清障碍。四、铝用碳素材料面临的挑战 4、提高“三废治理”和综合利用能力 一部分碳素企业或生产线，在废水、废气、废渣排放等方面的治理还不尽人意，一些企业到处是黑色粉尘，脏水横流，成品块的切割、加工粉尘收集不达标。因此，废糊、废块切削料返回再利用，沥青烟气的净化，煅烧炉窑的余热再利用都有很大的提高空间。四、铝用碳素材料面临的挑战5、电解铝新技术提高很快 前几年，供电整流系统研究的很少，因此，整流柜爆炸时有发生，经过近年来的攻关，已基本改变，关键是