关于氧化铝行业分析.doc

1、氧化铝行业调研分析报告二0一一年六月目 录一、氧化铝性质及用途1（一）氧化铝性质1（二）氧化铝的用途1二、氧化铝的加工技术2（一）从铝矿石中提取氧化铝2（二）金属铝的制取4（三）其他炼铝方法5三、铝土矿及氧化铝行业市场6（一）世界铝土矿和氧化铝工业特点6（二）我国氧化铝行业特点7五、我国氧化铝行业的市场情况10（一）氧化铝进出口状况10（二）氧化铝生产状况10（三）国内外铝市场价格情况10（四）氧化铝市场竞争状况12六、我国氧化铝主要生产企业12一、氧化铝性质及用途（一）氧化铝性质氧化铝，化学符号：Al2O3。分子量102，纯净氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050、沸点2980，不溶于水，为两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，有四种同素异构体氧化铝 氧化铝 v氧化铝 a氧化铝，主要有型和型两种变体，工业上可从铝土矿中提取。 在型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高。型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温

2、实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的板基。型氧化铝是氢氧化铝在140-150的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶。其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中。型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200就全部转化为型氧化铝。型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强。工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好。在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175以下加热6-8h还能再生重复使用。目前世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的90以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到10。（二）氧化铝的用途氧化铝在当今工业中占有十分重要的地位，氧化铝不仅是电解铝生产的主要原料，而且氧化铝也是陶瓷制造的核心原料。氧化铝用途广泛：1、耐火材料用，如电熔氧化

3、铝，隔火砖，隔热物。2、磨料用，分普通磨料和特种磨料。3、陶瓷用，如火花塞，IC基片，陶瓷坩埚等4、红宝石、蓝宝石的主要成分，因为其它杂质而呈现不同的色泽。红宝石含有氧化铬而呈红色，蓝宝石则含有氧化铁及氧化钛而呈蓝色。 5、还用作不定型助剂、填充物、催化剂等，氧化铝也是电解铝原。二、氧化铝的加工技术目前，生产铝的方法一般是采用先从含铝的矿产中制得氧化铝，然后以氧化铝为原料，用熔盐电解的方法制取金属铝。也有用其他方法制取金属铝。（一）从铝矿石中提取氧化铝从含铝矿石提取氧化铝的方法，目前有碱法和酸法两种。碱法有拜尔法、碱石灰烧结法、石灰烧结法、拜尔-烧结联合法、高压水化学法等。拜尔法一直是在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90%以上。酸法有流酸法、盐酸法、硝酸法。酸法是用无机酸溶出和处理含铝原料，原料中的氧化硅基本上不与酸反应而留在渣中，得到含铁的铝酸盐酸性水溶液，经除铁净化后的铝盐酸性溶液可通过不同方法得到铝盐水化合物结晶或氢氧化铝结晶，煅烧后得到氧化铝。酸法主要用于处理粘土、高岭土等高硅低铁含铝原料。含铝矿物油250余种，其中能用于工业生产的矿物主要是铝土矿、明矾石

4、、霞石和高岭土等。铝土矿床的赋存状态，大致分为三类：新生代红土型矿床、古生代岩溶型矿床、古生代（或中生代）其他型矿床。红土型矿床以三水铝石型矿石为主，其次为三水铝石混合型矿石。矿石质量较好，以高铁、低硅、高铝硅比（铝和硅）为特点，是铝工业的优质原料，主要分布在赤道附近地区的国家，如几内亚、牙买加、巴西、印度等国家。岩溶型矿床以一水硬铝石为主，其次为一水硬铝石和一水软铝石混合型矿石。矿石以高铝、高硅、中低铝硅比为特点。主要分布在中国、南欧和加勒比海等一些国家。其他型矿床的矿石类型与岩溶型矿床相似，但矿床规模较小，矿石质量较差，工业意义不大。在欧、亚大陆及北美东西部有大量分布。1、拜尔法拜尔法是奥地利科学家拜尔（K.J.Bayer）于1889年发明的，其原理用苛性钠溶液在高温下溶解铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，其中氧化铝成为过保和，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，溶液中的Al2O3成为氢氧化铝沉淀析出，洗净，并在950-1200温度下煅烧，便得到氧化铝成品。析Al(OH)3后的溶液成为母液，蒸发浓缩后循环使用，蒸发时析出的Na2CO3.H2O，需用

5、石灰苛化，使其转化成为NaOH，继续使用。由于三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石的结晶构造不同，在苛性碱溶液中的溶解性能有较大差异，所以，需要采取不同的溶出条件，主要是溶出的温度不同。处理三水铝石型铝土矿的溶出温度比较低，140-150温度下溶出，溶出液的浓度也比较低，120-140克/升Na20。而处理一水软铝石和一水硬铝石型铝土矿的溶出温度在240-260，溶出液的浓度在180-250克/升Na20。2、碱石灰烧结法碱石灰烧结法适用于处理高硅铝石矿，该法是将铝土矿、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、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙组成的熟料。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进入溶液。当控制适当的溶出条件时，原硅酸钙不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙、Fe2O3.H2O等组成赤泥进行分离洗涤后排入赤泥堆场。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅处理，SiO2形成含水铝硅酸钠（又称钠硅渣）或3CaO2Al203xSiO2(62x)H2O(x0.1)沉淀，而使溶液得到提纯。往经过脱硅后的精制铝酸钠溶液中通入CO2气体和加入晶种氢氧化铝搅

6、拌，得到氢氧化铝沉淀和主要成分是铝酸钠溶液的母液。氢氧化铝经煅烧后成为氢氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。碱石灰烧结法工艺流程较拜尔法复杂，氧化铝回收率一般低于拜尔法，生产成本也高于拜尔法，但此法可以处理铝硅比低的铝矿石。3、联合法联合法是指拜尔法和烧结法联合使用。根据联合的方式不同，又分为并联法、串联法和混联法。（1）并联法并联法是前苏联于20世纪30年代最早研制成功的。所谓并联法，就是拜尔法与烧结法平行作业，分别处理高品位铝土矿和低品位铝土矿。烧结法占总生产能力的10%15%，用以补充流程中苛性钠的消耗，用纯碱与矿石烧结，SiO2以铝硅酸钠形态排入赤泥。由于烧结部分还要将拜尔法中一水碳酸钠转化为NaOH的过程，整个流程的碱耗都由纯碱补充，所以并联法能取得较好的经济效果。（2）串联法串联法是1931年前苏联研制成功的，此法是用烧结法回收拜尔法赤泥中的Na2O和Al2O3。将拜尔法部分的赤泥配入石灰和纯碱后，经烧结、溶出、脱硅制得的铝酸钠溶液与拜尔法部分的铝酸钠溶液混合，加入晶种分解制得氢氧化铝，经煅烧后为成品氧化铝。母液用于溶出下批矿石。串联法主

7、要优点是提高了资源利用率，减少了碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而Al2O3的回收率也较单独的拜尔法高。此法适用于处理中等品味的铝矿石。（3）混联联合法混联联合法是我国铝工业科技工作者于20世纪60年代结合我国具体情况而独创出来的一种工艺流程，在世界上只有我国采用这种生产方法。混联联合法是并联法和串联法两种方法的综合。烧结法部分除了处理拜尔法赤泥外，还处理一部分低品铝矿石。混联联合法的优点是溶出过程的技术条件比拜尔法低，提高Al2O3的回收率，降低碱耗，经济效益好；缺点是流程比较复杂。（二）金属铝的制取1、铝的电解铝的电解是将直流电通过以氧化铝为原料，冰晶石为溶剂组成的电解质，在950970下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。由于比重的差别在阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底，而在阳极上析出二氧化碳和一氧化碳气体，铝液从电解槽中吸出，经过净化出去氢气、非金属和金属杂质并澄清，铸成各种铝锭。此法被称为冰晶石氧化铝电解法或以其发明人命名为霍尔埃鲁法（Hall-Heroult process）。在铝电解过程中电解槽是其主体设备，电解槽主要包括铝电解用碳阳极、铝电解用碳阴极或铝电解用惰性阳极和铝

8、电解用惰性阴极。电解槽阳极由于其导电方式不同，又分为侧插棒自焙阳极铝电解槽、上插棒自焙阳极铝电解槽和预焙阳极铝电解槽。2、铝的精炼一般工业纯铝是指用冰晶石-氧化铝熔盐电解法在工业铝电解槽中生产出来的铝，又通常称为原铝，其纯度为99.5%99.8%，这种原铝在铝产量中是绝大部分，广泛应用于国民经济各部门。但在一些特殊领域需要使用纯度更高的铝，其中包括精铝，纯度为99.99%，以及高纯铝，纯度在99.999%或更高。而铝的精炼就是除去工业纯铝中的杂货i，生产出精铝或高纯铝的过程。铝的精炼同常规用铝三层液电解法制取精铝；用定向凝固法、区域熔炼法、有机溶液电解法，或几种方法联合并用制取高纯铝。三层液电解制取纯度为99.99%精铝的方法是美国贺浦斯发明的，1922年开始工业化生产，现已广泛应用，也是目前常用的方法。所谓三层液电解法是精炼槽内所用的阴极、电解质、阳极均为液体，因各层的密度不同分为三层而得名。下层是67%的原铝和33%的铜合金，用作阳极，其中铜是“加重剂”；中间层是氟化钠17%，氟化铝23%和氯化钡60%的电解质，其中氯化钡是“加重剂”；上层是电解产物精铝，用作阴极。电解温度为750

9、800。电解槽槽壁用绝缘材料镁砖砌筑。铝电解精炼时，铝从阳极合金中转移到阴极上，而原铝中的杂质元素则残留在阳极合金中，使铝得到精炼。阴极电流效率达到97%-99%。定向凝固法又称正常凝固法。把要提纯的铝放在容器内全部熔化后，在稳定的温度下，从溶液中一端缓缓地向另一端冷凝，然后将凝固的固体较纯的一端切下，余下部分再加以熔化和凝固，达到要求的纯度为止。此法产量大，广泛应用于铝的提纯。区域熔炼法的原理与此法类似。有机溶液电解法是采用氟化钠-三乙基铝的络合物在甲苯中的溶液作电解液，在温度为100，电流密度为0.30.5安/平方分米，极距3厘米，电压1.01.5伏下电解。用要提纯的精铝作阳极，已提纯的铝作阴极，铝从阳极上溶解，在阴极析出高纯铝，因阴极电流效率接近100%，可得到99.999%以上的高纯铝。（三）其他炼铝方法世界各国都在研究新的炼铝方法，主要是寻求大幅度降低能耗的途径，但大多处于试验研究阶段，尚未形成工业生产。1、氯化铝电解法氯化铝电解法是把工业氧化铝氯化成三氯化铝，然后在多室电解槽内电解，得到高纯铝和氯气，氯气返回利用。但三氯化铝制备中的腐蚀和成本较高等问题还未得到解决。2、电热法电热法是采用低品位含铝矿石（粘土、硅线石、铝土矿）作原料，用焦炭作还原剂，在电弧炉内还原含铝60%以上的铝硅粗合金，然后降低温度到580左右，通过离心分离除去析出的固相，制得含铝达80%的中间合金。用此法直接生产硅铝合金，有一定的经济意义，但如何获得较好的质量和较好的技术经济指标仍是一个技术问题。三、铝土矿及氧化铝行业市场（一）世界铝土矿和氧化铝工业特点1、为实现规模经济效益，提高竞争力，主要铝业公司的氧化铝生产设施向资源国转移、聚集。

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