国内外铝产业链基础知识培训.ppt
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1、铝产业链基础知识介绍 广州凯投商品信息咨询有限公司 朱 峰 2010.10 长春,第一部分、铝产业链基础知识概述 第二部分、铝土矿 第三部分、氧化铝 第四部分、电解铝 第五部分、铝加工及应用,目 录,第一部分:铝产业链基础知识概述,一、铝产业链框架结构二、铝产业链基本概念解释三、原铝的种类及其划分标准四、铝的性质和用途五、铝及铝产品分类 六、现阶段铝的主要用途七、全球铝工业产业系统,铝土矿(又称高铝矾土):实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称,它通常是一种由铝的三种氢氧化物以不同的比率组成的胶体混合物。氧化铝:俗称铝氧粉,分子式Al2O3,它
2、是一种白色粉末状物料,熔点为2050,沸点为3000,流动性好,不溶于水,能溶于冰晶石熔体中,是电解生产中的主要原料。工业用的氧化铝是氧化铝厂从铝矿石中提取来的。,二、铝产业链基本概念解释,二、铝产业链基本概念解释,阳极炭块(又名预焙阳极):是以石油焦、沥青焦为骨料,煤沥青为黏结剂制造而成,用作预焙铝电解槽作阳极材料。这种炭块已经过焙烧,具有稳定的几何形状,所以也称预焙阳极炭块,习惯上又称为铝电解用炭阳极。用预焙阳极炭块作阳极的铝电解槽称预焙阳极电解槽,简称预焙槽,这是一种现代化的大型铝电解槽。铝电解辅助材料:铝电解生产所用的熔剂主要是冰晶石和氟化铝,还有一些添加剂,如氟化钙、氟化镁、氟化钠、
3、氟化锂等。,电解铝(原铝):直接用氧化铝原料经冶炼而生产出来的金属铝.(经还原或分解金属化合物所提炼的金属铝.)铝合金:以铝为基本金属元素,并由合金元素及杂质所组成的工程合金.合金中铝的含量超过任何一种其他元素,其他元素中至少有一种元素的含量超过0.10%,或者Fe+Si的含量超过0.10%,所有其他元素的总含量超过1.0%.铝合金中的合金元素,是为了使该合金中具有某些特性而有意加入的或保留的;而杂质是指并非有意加入或保留的金属或非金属元素.由于纯铝的强度较低,其用途受到一定的限制,所以工业上更多的采用铝合金 废 铝:铝及铝合金产品的报废品。再生铝:至少经过一次熔注或加工,并经回收和处理所获得
4、的金属铝(相对于原铝).,二、铝产业链基本概念解释,纯铝:铝含量最少为99%,并且其他任何元素的含量不超过下列规定界限的金属铝:Fe+Si含量不大于1.0%,其他元素,每钟含量不大于0.10%.工业纯铝:铝含量为98%-99.7%精铝:(纯铝 精铝)将铝含量为99.0%以上的纯铝,用特殊的冶炼方法制成的纯度不小于99.95%的金属铝.高纯铝:(精铝 高纯铝)以优质的精铝为原料,采用特殊的冶炼方法(例如采用定向凝固提纯法)生产的纯度不小于99.999%的金属铝.(我国有色金属行业标准YS/T275-1994中列有两种高纯铝.,三、原铝的种类及其划分标准:,四、铝的性质和用途,铝是一种银白色的轻金
5、属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝元素的含量约为8%,仅次于氧和硅,位居第三位(金属第一位)。由于铝的化学性质很活泼,因而在自然界中并没有单质的金属铝存在,而是以各种化合物状态存在,自然界中含铝的矿物约250种。铝具有特殊的化学、物理特性,是当今最常用的工业金属之一,被世人称为第二金属,其产量及消费仅次于钢铁。铝的比重为2.7,密度约为铜、钢的1/3。不仅重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐腐蚀性、耐热性和耐核辐射性,是经济发展的重要基础原料。,1.自然属性,铝元素是周期表中的第三周期A族元素,原子序数13,原子量26.98154,外层电子构型为3S3P,原子半径0.
6、143nm,离子半径0.086nm。金属铝为银白色。铝的基本物理性质见下表。,2.特性及相关用途,铝的基本特性与主要应用领域,铝的基本特性与主要应用领域,五、铝及铝产品分类,六、现阶段铝的主要用途,近五十年来,铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。铝消费的支柱行业主要在建筑业、交通运输业和包装业,这三大行业的铝消费一般占当年铝总消费量的60%左右。在建筑业上,由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观,使铝在建筑业被越来越多地广泛应用,特别是在铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。在交通运输业上,为减轻交通工具自身的重量,减少废气排放对环境的污染,摩托车、各类汽车、火车、地铁、飞
7、机、船只等交通运输工具都开始大量采用铝及铝合金作为构件和装饰件。特别是铝合金加工材的硬度和强度不断提高,航空航天领域使用的比例也开始逐年增加。在包装业上,各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等用铝范围也在扩大。在其它消费领域,电子电气、家用电器(冰箱、空调)、日用五金等方面的使用量和使用前景也越来越广阔。,七、全球铝工业产业系统,铝在自然界中并不是以单质状态存在的,而总是以化合物的形式出现。同时由于这些化合物的熔点高,因此铝一直很难被还原出来。直到1825年,丹麦科学家奥斯忒用钾汞齐还原无水氯化铝,制得几毫克的金属铝,铝才正式诞生了。但一开始的时候,铝的价格极其昂贵。这迫使
8、人们不断的去探索和改进生产铝的工艺和方法,使得铝的生产成本不断大幅下降,最终获得了在现代国民经济各个领域的广泛应用。在经济和技术的推动下,目前全球铝工业已经形成了一个完整的产业系统:铝土矿氧化铝电解铝铝加工铝应用再生铝,第二部分:铝土矿,一、铝土矿资源状况,如前所述,铝在自然界中不是以单质状态存在,而总是以化合物的形式存在的。在自然界铝矿物和含铝矿物有250余种,其中主要的为铝土矿、高岭土、红柱石、霞石、明矾石、冰晶石等,目前提取原铝用的主要铝矿物是铝土矿。铝土矿(又称高铝矾土)实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称,它通常是一种由铝的三种氢氧
9、化物以不同的比率组成的胶体混合物。,铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面。铝土矿是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。而铝土矿的非金属用途主要是作耐火材料、研磨材料、化学制品及高铝水泥的原料。,1全球铝土矿矿源分布情况,据美国地质勘探局USGS(United States Geological Survey)的最新数据,世界上铝土矿储量为270亿吨,基础储量约380亿吨,资源总量约在550750亿吨。全球铝土矿的分布状况大致如下:,从表中可以看出,铝土矿主要分布在几内亚、澳大利亚、越南、巴西、牙买加几个国家(储量都在10亿吨以上),这些国家的铝土
10、矿占到世界铝土矿总储量的84。,2中国矿源分布情况,从前表中也可以看出,中国铝土矿资源丰度属中等水平(储量为7亿吨,基础储量23亿吨)。我国已探明铝土矿矿区310处,分布于全国19个省、自治区、直辖市。我国铝土矿分布高度集中,山西、贵州、河南和广西,四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%,其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%(如下图表所示)。,山西的铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内,面积约6.7万km2,探明铝土矿储量,居全国第一,该区的资源总量估计可达20亿吨。贵州的铝土矿床主
11、要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内,面积400km2,探明铝土矿储量居全国第2位,预测资源总量逾10亿吨。河南的铝土矿集中分布在黄河以南、京广线以西的巩县、登封、偃师、新安、三门峡、陕县、宝丰、鲁山、临汝、禹县等三大片10多个县境内,面积3万多km2,探明铝土矿储量居全国第3位,预测资源总量可达10亿吨。广西的铝土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内,探明铝土矿储量全国第4位,预测铝土矿储量在8亿吨 以上。山东的铝土矿主要分布在淄博、新泰、洪山等县境内,其探明铝
12、土矿储量占全国总储量的3%。此外,在海南、广东、福建、云南、江西、湖北、湖南、陕西、四川、新疆、宁夏、河北等省(区),也有铝土矿矿床产出。,铝土矿的铝硅比:铝硅比是指矿石中Al2O3 含量与SiO2 含量的质量比,一般用A/S表示。一般情况下铝土矿的铝硅比越高越好。目前工业生产氧化铝用铝土矿铝硅比要求不低于3.03.5。,国外的铝土矿矿石主要是三水铝石型,次为一水软铝石型,而一水硬铝石型铝土矿极少。三水铝石型铝土矿具高铝、低硅、高铁的特点,矿石质量好,适合耗能低的拜耳法处理。但我国一水硬铝石型铝土矿占绝对优势已探明的铝土矿储量中,一水硬铝石型铝土矿储量占全国总储量的80%以上,这种矿型具有高铝
13、、高硅、低铁、难溶的特点,矿石质量差,加工难度大,生产氧化铝时多需要使用耗能高的联合法。但我国的铝土矿也有优点,就是矿石里面AL2O3的含量比国外铝土矿高出15左右,因此生产一吨氧化铝比国外节省铝土矿20左右。但是总的来说,矿石的质量并不理想,这直接影响了下游氧化铝的生产,虽然我国铝土矿资源总量并不小。,3铝土矿矿石类型,4铝土矿的开采铝土矿开采的一个典型工艺流程如下:,采 场,采 矿,铝土矿,洗 矿,筛 分,矿 仓,配矿,破 碎,含泥铝土矿,矿山工艺流程图,+15mm,洗后矿,洗矿水,水,全球生产铝土矿的国家有25个,其中欧洲6个,非洲4个,亚洲8个,美洲6个,大洋洲1个,具体各洲生产铝土矿
14、的国家见下表:,上述25个铝土矿生产国中有8个国家尚无氧化铝工业。它们是南斯拉夫、加纳、塞拉利昂、莫桑比克、马来西亚、越南、印尼、圭亚那,这些国家生产的铝土矿全部出口。而澳大利亚、巴西和几内亚三国合计占全球产量一半以上,接近60%。,二、铝土矿生产和供需状况,2009 年全年全球铝土矿产量约为19560 万吨,较2008 年减少2000 多万吨;预计2010年全球铝土矿产量在22000万吨左右。,全球铝土矿的产量,我国铝土矿进口状况,我国铝土矿进口主要来源于印尼、澳大利亚和印度,2008年、2009年我国进口铝土矿分别为2593万吨和1980万吨。2010年1-8月份我国铝土矿进口合计1970
15、万吨,进口均价约43美元/吨。,三、资源的控制及前景,如美国在国内铝土矿资源贫乏的情况下,通过美铝等跨国公司掌握世界铝土矿产能的1/4,控制全球30%以上的产量。澳大利亚虽然是世界上铝土矿大国,但其资源的开采权、铝土矿的生产能力和铝土矿均由美国、加拿大、英国等国的跨国矿业公司(Alcoa、RTZ、BHP Billiton)所控制。巴西、牙买加的铝土矿也有40%以上由跨国公司(Alcoa、Kaiser、Hydro)所控制。中国市场最近几年中铝一家独大的局面被打破,此前铝土矿基本上为中铝所控制,但最近几年随着铝土矿价格的走高和各地发展GDP的需要,民营企业迅速介入。,第三部份、氧化铝,如前所述,铝
16、土矿可以分成三大类型:沉积型一水硬铝石、堆积型一水硬铝石及红土型三水铝石。由于这三种铝土矿的特点不同,因此各氧化铝生产企业在生产上业采取了不同的生产工艺,目前主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜尔烧结联合法三种。通常高品位铝土矿采用拜耳法生产,中低品位铝土矿采用联合法或烧结法生产。其中拜尔法由于其流程简单,能耗低,已成为当前氧化铝生产中应用最为主要的一种方法,产量约占全球氧化铝生产总量的90%左右(所谓的拜耳法是因为是它是K.J.拜耳在1889-1892年提出而得名的)。拜尔法的工艺流程大致如下页图:,一、氧化铝生产流程及工艺,由于我国铝土矿资源的80%以上为高铝、高硅,难溶出的一水硬铝石,对这种资
17、源,不能沿用国外普遍采用的常规拜耳法生产氧化铝。我国氧化铝的生产工艺主要有如下几种:1.烧结法:针对我国铝土矿难溶的特点的传统方法。目前,烧结法生产氧化铝仍占全国总产量的约40%,但生产工艺也在不断改进中。2.混联法:即低铝硅比的矿石用于烧结法,高铝硅比的矿石用于拜耳法,在两个工艺流程中有物流的交叉。3.选矿拜耳法:就是通过选矿的方法将铝土矿中的含铝矿物与含硅矿物有效地分离,从而提高含铝矿物中铝硅A/S比(铝硅比)。使得高A/S比的含铝矿物能够用拜耳法经济地处理。这种选矿和拜耳法联合生产氧化铝的方法就是选矿-拜耳法,这将为今后我国氧化铝工业的发展起到重大作用。,二、我国氧化铝的质量标准,三、氧
18、化铝生产成本分析 1成本要素 根据前面的生产工艺流程,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)。世界上几家较大的铝业公司生产一吨氧化铝的铝土矿成本大致如下:,2成本结构比较 澳大利亚是世界上最大的氧化铝生产国和出口国,该国氧化铝的生产技术比较成熟,生产成本最低,成本结构具有一定的代表性2002年
19、:,2007年中国氧化铝成本与世界氧化铝成本比较:,四、氧化铝生产和供需状况 1、全球氧化铝产能及产量:,2010年中国氧化铝产能约占全球总成能的39%。,最近五年,中国氧化铝产能增长非常快,由1000万吨增加至4200万吨,而其在全球全球市场的比重也由当初的14%,迅速增加至39%。注:数据来源于IAI及KTIC。,2009年全球氧化铝产量约为7750万吨,较2008年略有下降。,中国氧化铝产量持续增长,2009年产量约为2380万吨。注:数据来源于IAI及KTIC。,2009年中国氧化铝产量约占全球总成能的30%。,2010年中国氧化铝产量约占全球总产量的30%,低于产能数据所占的比例。注
20、:数据来源于IAI及KTIC。,2009年全球主要氧化铝生产商金融危机致产量下滑,2、中国氧化铝产能、产量及进出口:,预计到2010年底,中国将形成4200万吨的氧化铝产能,其中河南省和山东省合计产能近2500万吨,约占全国总产能的60%。注:数据来源于KTIC。,非中铝氧化铝企业增长迅速,中铝占据中国氧化铝总产能的比例迅速下降,2009年只有32%,预计到2010年底将进一步下滑。注:数据来源于KTIC 2009-2010年报。,氧化铝进口保持稳定,2009年我国进口氧化铝508万吨,较2008年略有增加。,进口氧化铝占国内氧化铝消费比例逐步走低,2000-2006年进口氧化铝占中国氧化铝消
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