电解铝工业分析

电解铝工业分析

化生学院 化工08-1 3080313115 班全庆

目录

一、概述………………………………1 二、铝的应用…………………………1 三、电解铝工艺生产流程分析………2 四、电解铝的分布……………………4 五、我国电解铝工业现状分析………7 六、我国电解铝市场分析……………8 七、电解铝的环境分析………………9 八、电解铝未来发展趋势分析………10 九、结语………………………………11

一、概述

众所周知，地球上最多的金属是铝Al，铝具有良好的性能，使其在很多领域中得到广泛的应用。对于一个国家来讲，铝工业的发展尤为重要。我国的铝工业是在解放后开始兴建并逐步发展起来的，现已形成了以 10 大铝厂为骨干，90多家地方铝厂遍布全国的独立完整的生产体系。我国电解铝生产和建设发展较快，产量从1954年的0.19万吨到现在的1700万吨。在工程设计和建设过程中，广大电解铝工作者通过研究、开发，引进消化及其工业应用，工艺技术水平日益成熟而进入世界先进行列。尤其是近十年来，面临我国电解铝工业的迅猛发展的资源状况， 积极研究和开发新工艺、新技术，使我国在处理电解铝工艺上达到了国际领先水平。如此可见，如何提高未来电解铝工业的发展十分重要。

二、铝的应用

铝具有材质轻、导电导热强、易延展、耐腐蚀、可回收等优良的物理化学性能，在国民经济各部门、国防军工业以及人民日常生活中得到广泛应用。

铝合金重量轻、强度大，被誉为“会飞的金属”，广泛用于运载工具制造业，是制造飞机、飞船、潜艇、船舶、汽车、火车、导弹、火箭、人造地球卫星等陆海空运载工具的主要结构材料。

铝是最节能的金属，虽然它在冶炼时能耗较大，但在炼成之后其节能的优势无与伦比，用铝和铝合金制造的各种车辆，由于减轻了自重，减少了油耗，其所节省的能量远远超过炼铝时所消耗的能量，因此铝又有\"绿色金属\"之称。

铝的导热性能好，是制造散热器、暖气管、空调等热传导设施和器具的首选材料。

铝的导电性价比高，是制造发电、输电设施的主要材料。

铝的可塑性强，易加工，而且外观美，常用于机械、家用电器、日用品制造业和建筑装修业；铝可以轧制成厚度很小的铝带、铝丝、铝条，用于制造易拉罐等饮料容器，比纸还薄的纳米级铝箔被越来越多地应用到香烟、食品、药品包装中。

在日常生活中，到处可见铝的身影，如锅碗等生活用品、各种家用电器、桌椅门窗、硬币等。

铝耐腐蚀，不生锈，可以一次又一次地反复循环使用，可回收率超过93%，是生命周期最长的金属，被称为“永不消失的金属”，其抗锈蚀和再生利用的价值备受关注。

三、电解铝工艺生产流程分析

铝的生产流程：

铝的生产流程是这样的，先采出铝土矿，经水洗、磨细等流程生产出铝矿粉，再经焙烧等四道复杂工艺得到氧化铝；氧化铝在强电流的作用下，电解出铝金属，这道流程就叫电解铝；得到的铝锭再加工成各种铝合金等终端用品。

电解铝的生产流程：

现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃—970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。

阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。

电解铝材料：

• 氧化铝 • 冰晶石 • 氟化铝

• 铝电解用其他氟化盐 • 铝电解用碳素材料

电解铝工艺流程图如下：

电解槽中发生的反应：

四、电解铝的分布

世界上铝的主要生产国为：美国、俄罗斯、加拿大、中国、澳大利亚、巴西等国家。而从2000年开始，我国已经成为世界电解铝产量大国。

目前，国内拥有90多家铝厂，主要分布在河南、山东、内蒙古、贵州、青海、宁夏、甘肃、广西、山西、云南等地。

全球铝产量分布图：

国内电解铝分布图：

而在广西就分布有被称为“南国铝都”的平果铝，下面介绍一下平果铝。

平果铝：

2002年2月，中铝公司在海外成功上市后，原平果铝业公司就分为中国铝业股份有限公司广西分公司和平果铝业公司。位于广西壮族自治区百色市平果县城西郊的右江之滨，南（宁）百（色）二级公路（324国道）和南昆铁路从公司旁边经过，往南宁市121公里，往百色市120公里，距最近的海港钦州港约250公里。 平果铝业公司： 企业性质：国有

资产状况：注册资金8.5亿元

主要产品：铝合金产品、再生铝锭、电极糊、纯净水、吨装氧化铝包装

袋、物业管理和氧气（医用和工业）、氮气等。

公司铝合金产品在国内非常畅销，并远销欧洲及南美洲。

1999年，平果铝仅有重组上市剥离出来的40773.52万元非生产经营的服务性不良资产。经过5年的顽强拼博，平果铝摸索出了一条存续企业走出亏损，实现盈利的成功之路。2004年成为中铝公司所属存续企业首家盈利企业，2005年又成为中铝公司所属效益最好的存续企业。2006年资产增加至73561.5万元，营业收87300万元，利润3260万元。2005年，平果铝业公司获广西五一劳动奖状,2006年获全国绿化先进单位荣誉称号，并被评为广西优秀企业，进入广西企业50强。 中国铝业股份有限公司广西分公司： 企业性质：国有

主要产品：电解铝、氧化铝

公司开采的平果铝土矿，属岩溶堆积型铝土矿种。矿区距厂区5～20公里，有那豆、太平、教美、新安、果化五个矿区，矿区已探明铝土矿储量为2亿吨，可开采储量1.53亿吨。矿石平均氧化铝含量57.1%，铝硅比平均为10.37%。

设计建设规模为年产氧化铝30万吨、电解铝10万吨的公司一期工程，1991年5月7日正式开工建设，1995年底全面建成投产，一期工程氧化铝冶炼技术采用全套从法铝引进的纯拜尔法工艺；氧化铝二期工程是在一期的基础上引进了国内外近期开发的新工艺、新技术、新设备以及注入了本企业的最新科研成果扩建的一条年产40万吨的氧化铝生产线。经过一、二期工程建设及不断的挖掘潜力和技术改造，目前公司已形成年产氧化铝90

万吨、电解铝13.5万吨的生产能力。设计规模为年产88万吨氧化铝的氧化铝三期工程于2005年12月18日正式动工，计划于2008年建成投产。设计年产25万吨电解铝的电解铝二期工程已被国家列入“十一五”规划。待氧化铝三期和电解铝二期全部建成后，公司将形成年产铝土矿340万吨、氧化铝180万吨、电解铝38万吨的生产能力。

五、我国电解铝工业现状分析

在1998 年到2003 年期间，我国电解铝工业经历了一次世界现代铝工业史上前所未有的发展高潮，一跃成为全球最大的电解铝生产国。据统计，到2003 年底，国内建成投产的电解铝厂已有140 个， 比1998年底的7 5 个, 增加了8 6.7 % ，平均每年增加13 个，已经形成7 5 0 万吨/年以上的电解铝产能，比19 9 8 年底的25 9 万吨/ 年，增长189 .6 % ，年均增长约25 %。那时，我国电解铝工业在规模上已经远远超过世界上其他国家。

2003年到2009年，由于国内市场需求的不断增长、相关产业结构调，整和地方经济发展的积极性，促进了电解铝的快速发展。

2010年中外电解铝产业市场出现了新的格局，主要表现在三个方面：

（1）国内电解铝产量供大于求，有利下游铝加工业的加工；（2）价格贴近 成本，并且时有波动；（3）表现内外分异，相对独立。

六、我国电解铝市场分析

( 一) 电解铝市场供求分析

随着全球性的产业转移，我国逐渐成为世界制造业中心，国内对电解铝的需求急剧扩大并呈不断上升趋势。特别是因地区干旱，水电供应紧张，电价上涨，导致全球很多的电解铝生产商停产，造成电解铝供求和价格关系发生改变，而我国国内对电解铝的需求增加和地方政府为发展经济采取鼓励电解铝项目投资等共同影响，使我国近年来电解铝的产量开始大幅增加，消费增长速度低于产量增长速度，导致国内电解铝市场从 2002 年开始进入持续供过于求的状态。 ( 二) 电解铝生产成本分析

国内电解铝企业的冶炼成本基本结构是：氧化铝 40%、电价 35%、碳极10%、其他成本 15%，其中“氧化铝和电价”的成本比重高达 75%。下面重点对这大成本进行分析：

近年来电解铝产能的急速扩张，使氧化铝市场一直处于供不应求的格局，导致氧化铝价格节节攀升，这就大大的增加了电解铝的成本。

电解铝需要耗费很大的电量。目前，国内的电解铝企业平均每吨铝耗电约为 15000 千瓦时，电价每千瓦时上涨 1 分钱，电解铝的成本就要增加 150元。所以电解铝的生产和电力能源有很大的关系。

统筹考虑我国能源资源相对短缺、电力供需紧张的实际情况，应该重点

解决这两方面的问题。

七、电解铝的环境分析

电解铝过程的阳极产物主要是二氧 化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康必需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。

（1）氟化氢的危害

人体吸入过量的氟，常常会引起骨硬化、骨质增生、斑状齿等氟骨病，严重者使人丧失劳动能力。氟化物还对呼吸道粘膜及皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用。我国卫生标准规定，车间空气中氟化物（以氟计）的最高容许浓度为0.5mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，氟化物为Ⅱ级，属于高度危害。

（2）一氧化碳的危害

一氧化碳产生于电解槽的阳极，一氧化碳为无色、无嗅气体。它在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。轻度中毒者出现头痛、头晕、耳鸣、心悸、恶心、呕吐、无力、脉快、烦躁、浅至中度昏迷；重度患者深度昏迷、瞳孔缩小、肌张力增强、频繁抽搐、大小便失禁、肺水肿、严重心肌损害等。我国车间空气中的一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，一氧化碳为Ⅱ级，属于高度危害。

（3）沥青烟的危害

沥青烟主要来源于该工序生阳极工段的混捏机、磨粉系统及成型工段。煤沥青的软化点为100℃～110℃，属高温沥青。沥青对人体的主要危害有

两个方面：一是由于沥青中所含的蒽等光感物质，长时间接触，并经阳光照射，可引起皮炎；二是沥青烟对皮肤及粘膜的刺激作用。按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，沥青烟为Ⅲ级，属于中度危害。

（4）二氧化硫的危害

二氧化硫为无色气体，对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。轻度中毒时，皮肤或眼接 触发生炎症或灼伤；严重中毒可在数小时内发 生肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。我国 车间空气中二氧化硫最高容许浓度为 15mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触 毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原 则，二氧化硫可为Ⅵ级，属于轻度危害。

八、电解铝未来发展趋势分析

综合我国电解铝的现状、市场及环境的分析，我国电解铝未来的发展一定要解决以下三个方面的问题：

（1）通过宏观调控，使我国电解铝工业做优做强

当前国家加强电解铝工业宏观调控的措施，主要是治理产业的非理性投资行为，目的是为产业的健康。发展创造良好环境，通过治理整顿挤出电解铝盲目发展的泡沫，这就为构筑理性投资行为提供了坚实基础,按照铝工业产业政策和发展规划，今后国家仍然支持氧化铝原料和电力供应有切实保证，对生态环境不造成危害，采用先进技术的电解铝厂继续发展，适当扩大生产规模，形成规模化生产经营，全面提升竞争力做优做强，以满足经济和社会发展的要求。

（2）施行铝电联营

随着市场竞争的加剧，电解铝企业间的竞争转变为供应链的竞争，对电解铝企业而言，有充足、廉价的原材料——氧化铝和能源——电力将是构造核心竞争力的基础。所以铝电联营 是电解铝企业具有核心竞争优势的经营模式。铝电联营的方式一般有四种：

（一）是由铝业企业和发电企业共同出资组建的电解铝企业，建设、运营电解铝项目，统一还贷，按股比分利； （二）是电力企业投资电解铝项目；

（三）是铝业公司司和发电企业达成战略合作协议，发电企业为铝业公司提供稳定的优惠电力；

（四）是铝业公司积极参与投资电厂，以保证公司所需电力供应。 （3）电解铝企业构建绿色物流

绿色物流有利于国有电解铝企业取得新的竞争优势、可以避免资源浪费，增强国有电解铝企业的社会责任感，高其声誉度、有利于国有电解铝企业进入国际市场。

绿色物流的核心思想在于实现国有电解铝企业物流活动与社会和生态效益的协调，进而实现企业可持续发展。日益严峻的环境问题和日趋严厉的环保法规，是国有电解铝企业为了持续发展，必须积极解决经济活动中环境问题，放弃危及企业生存和发展的生产方式，建立绿色物流体系，追求高于竞争对手的相对竞争优势。

九、结语

随着科技的进步，电子工业、信息工业、新材料工业等用铝量日益十增大，铝的应用领域越来越广泛。在当今世界，人均铝的消耗量已成为衡

量一个国家国民经济综合实力、国防军工现代化和人民生活水平的重要指标之一。 因此，我们很有必要去了解铝的相关知识，这对我们以后的工作生活也有一定的帮助吧！

参考文献

冯 炜，2010年国内电解铝市场展望，中国铝业公司广西分公司,广西平果 ，2010年.

余东明 陈学森 段德炳 台永章 赵武壮，对中国工业电解铝未来发展走势的分析，2004年.

王信茂，电解铝市场分析及铝电联营，国电动力经济研究中心 北京市.2003年.

满大庆，国有电解铝企业构建绿色物流途径分析，江苏大屯铝业有限公司, 江苏徐州，2009年.

郝逸云 郝凌云，2005年我国电解铝市场分析，中铝股份山西龙门铝业股份有限公司 2005年.