铝电解的发展.doc

铝电解的发展状况铝电解的发展状况一、一、 概述概述 铝在自然界中分布极广，铝占地壳质量的 8.13%，仅次于氧和硅，居于第三位但在各种金属元素当中，铝居于首位铝的化学性质十分活泼，因此自然界中极少发现元素状态的铝含铝的矿物有 250 多种，其中主要的是铝土矿、高岭石、明矾石金属铝最早是用化学法制取的1825 年丹麦奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现银色的光泽，但当时未能加以鉴定1854年德国维勒维勒用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗约重10~15mg因此铝的一些物理和化学性质得到了初步的测定1886 年美国霍尔霍尔和法国的埃鲁埃鲁，几乎不约而同地发明了冰晶石--氧化铝融盐电解法炼铝的方法这就是通常所说的霍尔霍尔--埃鲁法埃鲁法该法至今一直是生产金属铝的唯一方法由于电解法耗电高、投资环境污染较为严重，近百年来人们一直孜孜不倦地寻找节能、环保效果好的新工艺和新炼铝方法，如惰性阳极电解新工艺、黏土氯化-氯化铝电解法、碳热还原法等，其中有的已经进入一定规模的工业化试验阶段但是由于存在技术及经济方面的原因，均未能在工业上得到推广应用因此 100 多年来，世界原铝工业仍然采用霍尔霍尔-埃鲁埃鲁冰晶石-氧化铝熔盐电解生产金属铝的方法。

铝的电解原理及其流程铝的电解原理及其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，电解槽内的两极上进行电化学反应， 即电解其中Na3AlF6-Al2O3二元系和 Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业 电解质的基础阳极产物主要是 CO 和 CO2气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘 （电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高 污染行业电解铝生产中排出的废气主要是 CO、CO2，以及以 HF 气体为主的气 -固氟化物等 CO2 是一种温室气体，是造成全球气候变暖 的主要原因而 氟化物中的 CF4 和 C2F6 其温室作用效果是二氧化碳的 6500-10000 倍，并 且会对臭氧层造成不同程度的影响 HF 则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需 1.5g 便可以致死 ）为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后 废气排入大气阴极产物是铝液，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 铝锭或铸造成圆锭、大扁锭 ，或经连铸连轧成 线坯、板带坯料。

下图 1 为现代铝工业生产原理流程图主要设备是电解槽原铝添加剂铝合金或原铝挤压铝合金锭 或 轧制铝板锭CO2+CO+氟化物氟化物直流电普通铝锭或铸造用铝合金锭原铝铝合金或原铝原铝预焙阳极 或阳极糊电解槽 电解氧化铝氧化铝冰晶石氟化铝澄清，扒渣连续铸造机净化，扒渣混合炉 净化，澄清电能整流器气体净化半连续铸造机图 1 现代铝电解生产工艺原理流程图二、中国电解铝工业的发展二、中国电解铝工业的发展我国的铝电解工业是从 1949 年新中国成立后建立起来的，前苏联提供了旁插自焙槽技术，引进了法铝上插自焙槽技术，直至 20 世纪 70 年代中期，我国铝电解技术只要采用的是槽容量（45、60、75、80kA）较小的旁插和上插自焙阳极铝电解槽工艺与设备，电解铝厂的规模基本上都在 50kt/a 以下，这一阶段属于新中国电解铝工业的起步阶段20 世纪 70 年代中后期，我国自行设计并建造了边部下料 80kA和 135kA 中间下料预焙阳极铝电解槽系列20 世纪 80 年代初开始，在引进“日轻”160kA 中间下料预焙槽技术 之后，从消化国外技术开始，伴随着原铝产能的高速增长，我国现代铝电解工业技术也有了迅猛发展。

自行开发了 160kA 改进型、186kA 和 280kA 现代化大型预焙阳极铝电解槽成套技术与装备，随后将190kA、200 kA、230 kA、240 kA、280 kA、300 kA、320 kA、350 kA、400KA 等现代化大型预焙阳极铝电解槽技术，且均兼顾做到了应用技术起点高、装备先进，同时项目建设速度快投资节省的高标准图 2 为万基铝业二铝 66 台 400KA 电解槽车间现场图 2 万基铝业 66 台 400KA 电解槽现场又如万基铝业自行研发的具有自主知识产权的国内唯一一家 450KA 石墨化阴极电解铝生产线，已经投入生产， （电流強度：450kA；电流效率：94~95%；阳极电流密度：0.887A/cm2；吨铝直流电耗：2000 天450KA 电解槽比普通 300KA 电解槽每天可多产铝 1.1 吨）这将对我国电解铝产业的节能和新产品利用起到积极地推动作用，使我国电解铝技术达到和超过世界先进水平20 世纪 90 年代中期以来，我国有色金属工业在国家“优先发展铝”的方针指导下，加大了建设电解铝工业的投资力度，促进了我国电解铝工业的高速发展，采用先进的电解铝技术和装备先后新建了平果铝业、青海铝业、伊川龙泉、新安万基、山西华圣和华泽铝业等大型企业，同时，还对抚顺铝厂、贵州铝厂、长城铝业、山东铝业、青铜峡铝业、兰州铝业、连城铝厂、焦作万方、三门峡天元、巩义中孚、永成神火、焦作铝厂、云南铝厂等企业进行了技术改造。

此外，各省和自治区所属的地方铝厂也积极推进铝工业的技术进步，逐步淘汰并改造装备落后、环境污染严重的自焙铝电解槽工艺技术的电解铝厂，极大地改变了我国电解铝工业整体技术装备水平落后的状况工信部于 2010 年 8 月电解铝淘汰落后产能企业名单如下表 1所示表 1 工信部于 2010 年 8 月电解铝淘汰落后产能企业名单序号序号省省( (区区) )企企 业业 名名 称称淘汰生产线（设备）淘汰生产线（设备） 型号及数量型号及数量产产 能能 ( (万吨万吨) )1山西太原东铝铝业有限公司60kA 自焙阳极电解槽 104 台1.52山西山西振兴集团铝业有限公司 90KA 预焙电解槽 86 台2 3山西山西晋信铝业有限公司75KA 预焙电解槽 36 台0.7 4山东山东铝业公司80KA 电解槽2 5山东淄博铝厂有限公司75KA 电解槽 64 台1 6山东临沭县林鑫金属制品厂烧结铝设备 1 套0.2 7河南长垣县西方铝业有限公司电解槽0.25 8河南沁阳市沁澳铝业有限公司85KA 电解槽 84 台2 9河南周口凯特电熔材料有限公司 1250 千瓦电解铝脱壳炉0.1310河南中铝河南省分公司85 千安电解槽6 11河南三门峡天元铝业有限公司80 千安电解槽3 12湖南湖南猫儿口铝厂自焙阳极电解工艺0.6 13贵州贵阳金元铝业有限公司90KA 预培电解槽 88 台314贵州贵州省六盘水双牌铝业有限 责任公司85KA 预焙槽 104 台515陕西汉中锌业特种材料有限公司60KA 铝电解槽 42 台， 硅整流 3 台0.72116甘肃中铝连城分公司100KA×172 台电解槽4 17青海青海物产工业投资有限公司 94KA 电解槽 180 台52003~2009 年，我国电解铝产量从 600 万 t/a 跨上了 1310 万 t/a 大台阶。

我国已于 2002 年起，跃居为全球最大的原铝生产国2002 年原铝产量占世界总量的 16.75%，从 2003 年至今，我国电解铝产量更是大幅增长，稳居世界产量第一位近两年内，由于国家产业政策限制原因，我国电解铝企业数量相对减少，但电解铝的总产能和产量仍有增无减在今年的铝业盛会上有工信部信息知道，目前我国电解铝已经形成 2000 万吨的生产规模图 3 显示我国 2003~2010 年电解铝的发展情况050010001500200020032004200520062007200820092010图 3 2003 年至今电解铝生产情况随着能源成本进一步上升，中国新增和淘汰落后电解铝产能向能源丰富的西部地区转移，中国再建电解铝产能约 360 万吨，位于西部地区的占 80%以上主要分布在宁夏（中宁县 30 万吨电解铝，占地 150 公顷） 、甘肃、青海、新疆（天龙矿业10 万吨电解铝项目正在招标） 、内蒙古等地区天瑞集团正在三门峡西建 288 台电解槽一条生产线，年产 30 万吨，电流强度为 400KA近几年来，由于大力建设高产出、低能耗、大容量中间下料预焙阳极铝电解槽系列、进行老厂预焙化改造并淘汰自焙槽，中国铝工业 2001 年以来原铝生产吨铝电耗大幅度下降。

2001 年全国铝厂吨铝平均直流电耗 14050kW·h，到 2005 年末降到 13551kW·h2010 年万基铝业 450KA 电解槽吨铝直流电耗降低到13000kW.h三、中国电解铝工业面临的主要问题中国电解铝工业面临的主要问题产能过剩产能过剩具夏季报告指出，2010 年我国电解铝消费能力约为 1600 万吨，市场将过剩200 万吨全球铝市也处于过剩态势，世界金属统计局(WBMS)8 月 18 日公布数据显示，2010 年前 6 个月，全球原铝需求总计为 1997 万吨，同比增长约 349 万吨，但市场仍有 31.4 万吨的过剩量截至 5 月末，伦敦、上海、美国和东京 4 个期货交易所的铝库存为 505.1 万吨，几乎是 2008 年年底库存量的两倍目前，我国电解铝产能约为 1900~2000 万吨，占全球冶炼产能的 42%左右，因此，铝价高低很大程度上取决于中国产量的增长幅度历史经验表明，当国内限制产能达到 10%以上，会对铝价产生较大的正面刺激效果因此，如果大面积拉了电解铝企业的闸，在影响开工率的同时会对铝价起到拉升的作用但是，大面积拉闸限电的政策手段只能带来短期利好，并不能从根本上解决行业的产能过剩问题。

能源能源电解铝是“名副其实”的两高行业(高能耗、高污染)光电解铝生产所需的电力一项，其消耗就占了全国电力消耗的近 10%回顾最近几年的宏观调控政策，每一次电解铝都榜上有名今年 5 月 5 日，国务院全国节能减排工作电视会议中提出：对能源消耗超过已有国家和地方单位产品能耗(电耗)限额标准的，实行惩罚性价格政策仅仅 9 天过后，发改委、电监会、国家能源局联合下发《关于清理对高耗能企业优惠电价等问题的通知》，要求各地全面清理对高耗能企业的用电价格优惠而电解铝生产，用电能耗是企业最主要的成本，约占 41%按照目前吨铝平均耗电 15000KA.h 估算，网电每上升 0.01 元/度，吨铝成本将增加 150 元而电价此次调价幅度可谓历史之最，淘汰类由 0.2 上涨为 0.3，涨幅为 50%；限制类由 0.05 上涨为 0.1，涨幅高达 100%以河南省为例，7 月取消优惠电价后，电价从0.45~0.47 元直接上涨至 0.55 元，吨铝成本增加大约 1200 元因此，如果减排效果不理想，首当其冲的行业就将是电解铝建议建议电解铝厂炼铝最宜采用水电（如俄罗斯、加拿大等） 一则水电生产成本低，二则水电能源清洁、利于环保。

如果电解铝厂靠近燃煤发电厂，则电解铝生产 1t 铝排放大气中的 CO2温室气体达 16.96t/t（Al） ；而采用水力发电的铝厂，生产 1t 铝排放CO2仅为 4.16t/t（Al） 设想一座 40 万 t/a 的电解铝厂，用煤电比用水电年度多排放温室气体 CO2高达 512 万 t随着节能减排、低碳环保日益严格要求的情况下，温室气体 CO2的排放问题对大量裁员煤电炼铝的我国原铝工业将是一种严重威胁问问题题对中国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距多数在大负荷、小电网环境下运行，安全隐患多铝电联营是中国电解铝企业发展 的主体，但同时在技术上也存在相应的问题由于大容量电解槽一般系列规模较大（一个系列产能可达20 万吨以上），巨大的用电负荷集中在一个生产系列上（一般达40 万 KW 以上），电解系列生产的任何。