【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 3 目前煉鋁的方法仍以冰晶石 氧化鋁熔鹽電解法為主。多年以來(lái)，為了探索新的煉鋁方法，曾經(jīng)試驗(yàn)了多種煉鋁新方法，如碳熱法，氯化鋁法等，雖然取得了一定的進(jìn)展，但在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)都還 不能在經(jīng)濟(jì)上和規(guī)模上與電解法相匹敵。 國(guó)內(nèi)外鋁工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展 國(guó)外鋁工業(yè)的現(xiàn)狀 本世紀(jì)八十年代以來(lái)，國(guó)外新增電解系列已普遍采用大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽，系列電流強(qiáng)度普遍達(dá)到 180～ 350kA，噸鋁直流電耗降至 12900～ 14000 。目前，西方國(guó)家用于生產(chǎn)的電解槽最大電流強(qiáng)度為 350 kA，且絕大多數(shù)企業(yè)為 280～ 320 kA 的超大型預(yù)焙槽，電流效率平均達(dá)到了 94％ ～ 96％。近年來(lái)，我國(guó)新建槽多采用 180～ 300 kA 的大型槽，改造舊槽因投資等方面的原因，多采用 75kA 或 160～ 240 kA 之間的槽型，其技術(shù)與世界先進(jìn)水平比仍有一定的差距，到目前為止，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)采用技術(shù)上與世界一流企業(yè)基本同步的 280～ 320kA 之間的槽 型。目前，我國(guó)生產(chǎn)使用的鋁電解槽，最大的槽型是電流強(qiáng)度為 350kA 的槽型 (應(yīng)用于平果鋁業(yè)公司 )，還有電流強(qiáng)度僅 24kA的槽型，我國(guó)電解槽電流效率 平均僅為 86％～ 90％。 2021 年底全國(guó) 萬(wàn) t 產(chǎn)能中， 280kA 以上特大型預(yù)焙槽產(chǎn)能為 萬(wàn) t，占總產(chǎn)能的 ％； 160～ 240 kA大型預(yù)焙槽產(chǎn)能為 萬(wàn) t，占總產(chǎn)能的 46． 5％ ；小型預(yù)焙槽產(chǎn)能為 萬(wàn) t， 占總產(chǎn)能的 ％；還有 萬(wàn) t 產(chǎn)能仍然是使用落后的自焙槽，占總產(chǎn)能的％?？梢?jiàn)，雖然通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和裝備，我 國(guó)電解鋁行業(yè)整體裝備水平有顯著提高，但是，我國(guó)還有約 100萬(wàn) t的自焙槽和約 200萬(wàn) t的小型預(yù)焙槽，約占全國(guó)總產(chǎn)能的 35％ ，這些低檔次的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，雖然具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資省、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)裝備水平較低，能耗、原材料消耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，世界鋁產(chǎn)量持續(xù)保持增長(zhǎng)，鋁產(chǎn)量 從1900 年的 1935 萬(wàn) t 增加到 2021 年的 萬(wàn) t，與 1900 年相比，年均增長(zhǎng) %。隨著近幾年鋁工業(yè)的技術(shù)及裝備水平的提高，全球產(chǎn)量增長(zhǎng)迅猛。全世界原鋁生產(chǎn)國(guó)從1995 年的 43 個(gè)增加 2021 年的 45 個(gè)，電解企業(yè)從 1995 年的 137 個(gè)增加到 2021 年的272 個(gè) (中國(guó) 147 個(gè) )，截止到 2021 年末，全世界金屬鋁總生產(chǎn)能力達(dá) 3300 萬(wàn) t (中國(guó)833 萬(wàn) t)，實(shí)際產(chǎn)量為 萬(wàn) t (中國(guó) 550 萬(wàn) t)，比 2021 年增長(zhǎng) %。按 1995 年鋁產(chǎn)量排名，居前 4 位的依次是美國(guó) 萬(wàn) t，俄 羅斯 萬(wàn) t，加拿大 萬(wàn)t，中國(guó) 萬(wàn) t。從 2021 年至今，全球最大產(chǎn)鋁國(guó)是中國(guó)。 2021 年居二、三、四位的依次是俄羅斯、加拿大、美國(guó)。目前，我國(guó)已由鋁的凈進(jìn)口國(guó)變?yōu)殇X的凈出口國(guó)。2021 年，我國(guó)凈出口電解鋁 萬(wàn) t，首次成為世界原鋁輸出國(guó)。中國(guó)鋁工業(yè)的高速 4 發(fā)展，引起了世界矚目，產(chǎn)量居世界第一、消費(fèi)居世界第二的中國(guó)鋁工業(yè)，將由粗放經(jīng)營(yíng)向著集約化經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變，將逐漸由世界鋁工業(yè)大國(guó)向著世界鋁工業(yè)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。 表 1 2021— 2021 全球電解鋁市場(chǎng)供求狀況 項(xiàng)目 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 產(chǎn)量（萬(wàn)噸） 2442 2445 2609 2801 2925 3081 3280 消費(fèi)量（萬(wàn)噸） 2484 2408 2550 2748 2915 3050 3300 供求（ “ ” 號(hào)表示消費(fèi)缺口） 421 367 587 536 91 31 12 2021 年底我國(guó)按電流強(qiáng)度區(qū)分的電解槽數(shù)量、產(chǎn)量和能力 電流強(qiáng)度 實(shí)有槽數(shù) 2021 年底開(kāi)工數(shù) 生產(chǎn)能力 產(chǎn)量 個(gè) 個(gè) 萬(wàn) t 萬(wàn) t 合計(jì) 21740 17816 1020 其中 320— 350kA 596 556 280— 300kA 3554 2774 115— 240kA 10220 8976 10— 90kA 7100 5512 2021 年全球原鋁 (含鋁合金 )的消費(fèi)為 萬(wàn) t，比 2021 年增長(zhǎng) %。消費(fèi)增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家和地區(qū)依次為中國(guó) (%)、其他亞洲國(guó)家 (%)和拉丁美洲(%)。西方世界消費(fèi)增長(zhǎng)速度則仍然較慢，不過(guò)日本鋁消費(fèi)增長(zhǎng)卻達(dá)到了 %，基本擺脫了長(zhǎng)期 下滑的趨勢(shì)。目前鋁的最大消費(fèi)國(guó)是美國(guó)，其次為中國(guó)。自 20 世紀(jì) 80年代中起，我國(guó)鋁的消費(fèi)開(kāi)始發(fā)生變化，特別是進(jìn)入 20世紀(jì) 90 年代后，鋁在建筑、交通運(yùn)輸和包裝三大領(lǐng)域逐漸成為象發(fā)達(dá)國(guó)家那樣的鋁消費(fèi)主體，近幾年汽車(chē)制造、電網(wǎng)改造等行業(yè)用鋁量也大幅增長(zhǎng)。鋁消費(fèi)量已從 1990 年的 83萬(wàn) t 上升到 2021 年的 550萬(wàn) t， 2021 年的消費(fèi)量是 1990 年的 6倍多 。 從表 1 看出，雖然目前世界原鋁的庫(kù)存仍處于歷史高位，但隨著世界就經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇后消費(fèi)量的迅速增加，預(yù)計(jì)今后幾年，鋁會(huì)由供應(yīng)過(guò)剩逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楣┬杌境制缴踔列×慷倘?。因?yàn)椋罕M 管鋁產(chǎn)能在擴(kuò)張，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)預(yù)測(cè)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步復(fù)蘇，國(guó)內(nèi)外鋁消費(fèi)狀況有望長(zhǎng)期保持旺盛的增長(zhǎng)勢(shì)頭，從而支持鋁價(jià)相對(duì)堅(jiān)挺，這將促使世界鋁產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)；近幾年，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇拉動(dòng)世界需求增長(zhǎng)，資源和能源相對(duì)短缺，電價(jià)和氧化鋁價(jià)格居高不下，各國(guó)環(huán)保要求不斷提高，鋁生產(chǎn)成本不斷增加，過(guò)渡產(chǎn)能擴(kuò)張鋁供大于求等因素，都對(duì)電解鋁企業(yè)的利潤(rùn)空間造成壓縮，這將使一些小鋁廠或電價(jià)、氧化鋁價(jià)格高的生產(chǎn)廠家難以支撐而減產(chǎn)甚至關(guān)閉停產(chǎn)，從而使鋁產(chǎn)業(yè)投資過(guò)熱得到降 5 溫，鋁產(chǎn)量增速放緩，鋁消費(fèi)量相對(duì)加快，這將促使鋁市場(chǎng)從供應(yīng)過(guò)剩向著供需 基本持 平甚至小量短缺的方向發(fā)展； 表 2 20212021 年世界原鋁產(chǎn)量 占世界產(chǎn)量 1/5 的中國(guó)，對(duì)世界鋁的供求狀況有著舉足輕重的影響，隨著我國(guó)限制鋼鐵、電解鋁、水泥行業(yè)盲目擴(kuò)張以及銀根緊縮的宏觀政策出臺(tái)，我國(guó)電解鋁產(chǎn)能低水平盲目猛增的勢(shì)頭已經(jīng)得到了有效控制，這將促使占世界產(chǎn)能 1/4的中國(guó)鋁工業(yè)加快實(shí)現(xiàn)由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變。因此，在世界和我國(guó)金屬鋁供求關(guān)系正在發(fā)生有利于鋁產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的這種背景下，年輕的世界鋁工業(yè)將方興未艾，前景看好。 我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 1 中國(guó) 電解 鋁 鋁工業(yè)發(fā)展歷程 中國(guó)電解鋁工業(yè) 50 年的發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)階段： 第一階段從中國(guó)第一家電解鋁廠－撫順?shù)X廠 1952 年 4 月開(kāi)工建設(shè)到 70 年代末期，可以認(rèn)為是中國(guó)電解鋁工業(yè)的發(fā)展初期。 1952 年當(dāng)撫順?shù)X廠一期工程開(kāi)工建設(shè)時(shí)，其設(shè)計(jì)產(chǎn)能僅為年產(chǎn) 萬(wàn)噸。 1958 年中共中央、國(guó)務(wù)院分布了《關(guān)于大力發(fā)展銅鋁工業(yè)的指示》，鋁被定為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第二大金屬材料。從此，國(guó)家開(kāi)始對(duì)鋁工業(yè)的發(fā)展給予巨大的政策支持和資金扶持，使中國(guó)鋁電解工業(yè)開(kāi)始走上了發(fā)展軌道。這一時(shí)期，貴州鋁廠、蘭州鋁廠、包頭鋁廠、青銅峽鋁廠、連城鋁 廠 、鄭州鋁廠電解分廠等相繼建成投產(chǎn)，初步形成了八大鋁廠的生產(chǎn)格局。電解技術(shù)基本是以旁插和上插自焙陽(yáng)極鋁電解梢工藝和設(shè)備為主，產(chǎn)量達(dá)到了 36 萬(wàn)噸。 5060 年代中國(guó)電解自焙槽主要缺點(diǎn)是電流效率低、能耗高、勞動(dòng)生產(chǎn)力低，特別是電解槽密閉性能差，電解煙氣中含有大量的瀝青揮發(fā)物，對(duì)生產(chǎn)操作和環(huán)境污染影響極大。 70 年代中后期，我國(guó)自行設(shè)計(jì)并建造了 135 KA中間下料預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽系列。在 1979 年貴州鋁廠擴(kuò)建過(guò)程中，引進(jìn) 6 了日本當(dāng)時(shí)還處于試驗(yàn)階段的 160 KA 中間下料預(yù)焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)。從此，中國(guó)電解鋁工業(yè)的 技術(shù)水平開(kāi)始有了很大的提高。 第二階段從 80年代改革開(kāi)放到 90 年代初，是中國(guó)電解鋁工業(yè)步入常規(guī)發(fā)展時(shí)期。1982 年在國(guó)家 “ 優(yōu)先發(fā)展鋁 ” 的方針指導(dǎo)下，一些建于 6070 年代的鋁廠開(kāi)始紛紛進(jìn)行改擴(kuò)建，以提高生產(chǎn)規(guī)模和效率。如貴州鋁廠與貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院合作開(kāi)發(fā)了186 KA大容量、高效能預(yù)焙槽；包頭鋁廠興建了 135 KA 預(yù)焙槽系列；青海鋁廠在吸收消化貴州鋁廠技術(shù)的基礎(chǔ)上建成了 20 萬(wàn)噸電解鋁廠等。這一系列項(xiàng)目的相繼建成，預(yù)示著中國(guó)鋁工業(yè)開(kāi)始向規(guī)模化大生產(chǎn)方向發(fā)展。與此同時(shí)，在市場(chǎng)利益的驅(qū)動(dòng)下，一些具有 電力優(yōu)勢(shì)和鋁土礦優(yōu)勢(shì)的地區(qū)也紛紛投資興建了一批小型 60KA 白焙槽電解鋁廠。這段時(shí)期，全國(guó)電解鋁的產(chǎn) 量 由 70 年代末的 36 萬(wàn)噸發(fā)展到 1992 年的 109 萬(wàn)噸，使中國(guó)電解鋁生產(chǎn)首次突破廠 100 萬(wàn)噸大關(guān)。 第三階段從 1992 年到跨入新世紀(jì)，是中國(guó)電解鋁工業(yè)步入世界鋁工業(yè)生產(chǎn)大國(guó)階段。這一階段主要有四個(gè)特征：一是發(fā)展速度躍居世界前列。僅用 10 年時(shí)間，中國(guó)電解鋁產(chǎn)量就從 1992 年的 109 萬(wàn)噸迅速發(fā)展到 2021 年的 萬(wàn)噸，形成了中國(guó)鋁業(yè)公司、青銅峽鋁業(yè)公司、蘭州鋁業(yè)公司、山東鋁業(yè)公司、包頭鋁業(yè)公司 、山西關(guān)鋁公司、焦作萬(wàn)方鋁業(yè)公司等為代表的大型鋁生產(chǎn)企業(yè)。全球排名從 1991 年的第六位躍居為 2021 年第一，成為世界生產(chǎn)大國(guó)，并首次由凈進(jìn)口國(guó)成為凈出口國(guó)；二是技術(shù)趨于先進(jìn)。近幾年中國(guó)新建和改擴(kuò)建的電解鋁工程都采用 200 KA 以上的大型預(yù)焙槽，230KA、 280 KA、 300 KA 預(yù)焙槽型、干法凈化、氧化鋁自動(dòng)下料和濃相輸送、電解槽智能化控制等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用， 2021 年 160 KA 以上電解槽產(chǎn)量超過(guò) 150 萬(wàn)噸，占全部產(chǎn)量的 45％左右，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到或接近國(guó)際水平；三是生產(chǎn)規(guī)模日趨擴(kuò)大。在 1995 年全 國(guó)電解鋁生產(chǎn)企業(yè)就達(dá)到了 53 家，電解鋁產(chǎn)能 197 萬(wàn)噸，產(chǎn)量 168 萬(wàn)噸。到 2021 年，中國(guó)的原鋁產(chǎn)能達(dá)到了 433 萬(wàn)噸，躍居到世界第一位，占全球總產(chǎn)能的％。到 2021 年中國(guó)電解鋁企業(yè)猛增到 138 家，產(chǎn)能 546 萬(wàn)噸，產(chǎn)量 萬(wàn)噸，在全球排名第一。 20212021 年中國(guó)電解鋁生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的增長(zhǎng)極大程度地彌補(bǔ)了西方世界的原鋁產(chǎn)能關(guān)閉對(duì)市場(chǎng)的影響，中國(guó)原鋁產(chǎn)量在世界所占份額也不斷上升， 1995 年份額不足 10％， 2021 年就達(dá)到了 ％。在 2021 年產(chǎn)量繼續(xù)增長(zhǎng)到 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) ％，占世界總產(chǎn)的 ％。即使如此，中國(guó)電解鋁生產(chǎn)和投資在2021 年仍然大幅擴(kuò)張， 2021 年有在建項(xiàng)目 47 個(gè)，建設(shè)規(guī)模約 500 萬(wàn)噸，投資額約350 億元。四是除國(guó)家重點(diǎn)鋁廠迅速發(fā)展之外，以各種渠道集資籌辦的地方鋁廠 (私人資本、中外合資、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、地方國(guó)營(yíng)等 )發(fā)展更加迅猛。 由于生產(chǎn)鋁需要消耗大量的電能，所以我國(guó)的鋁生產(chǎn)企業(yè)基本上集中在西部地區(qū)。在 2021 年中國(guó)排名前六的鋁生產(chǎn)省份是河南、甘肅、貴州、山東、青海和山西；2021 年前六分別是河南、山東、青海、甘肅、山西和貴州。其中河南 鋁產(chǎn)量 萬(wàn) 7 噸，占全國(guó)產(chǎn)量的 22％，山東 萬(wàn)噸，占總產(chǎn)量 13％，其他幾省產(chǎn)量在 78％范圍。 2 中國(guó)電解鋁生產(chǎn)規(guī)模和分布 從產(chǎn)能規(guī)模上看，截止 2021 年底，中國(guó)電解鋁總產(chǎn)能達(dá)到 萬(wàn)噸，平均產(chǎn)能規(guī)模為 萬(wàn)噸 /年，雖然比 2021 年的平均水平 萬(wàn)噸 /年有較大程度的提高，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外近 20 萬(wàn)噸 /年產(chǎn)能的平均規(guī)模。 2021 年美國(guó)鋁業(yè)產(chǎn)量達(dá)到了 萬(wàn)噸，而同期占有中國(guó)原鋁產(chǎn)量最大份額的中國(guó)鋁業(yè)只有 萬(wàn)噸，僅相當(dāng)于美鋁的五分之一強(qiáng)。 中國(guó)電解鋁企業(yè)數(shù)量超過(guò)了 國(guó)外企業(yè)數(shù)量的總和。 2021 年底達(dá)到了 147 家，分布在除北京、上海、天津、廣東、海南和西藏外的 25 個(gè)?。ㄊ小^(qū)），在隴海鐵路沿線(xiàn)比較集中，形成一個(gè)密集的鋁工業(yè)帶。河南省的電解鋁企業(yè)數(shù)量為 22 家，位于全國(guó)數(shù)量的首位；企業(yè)數(shù)量超過(guò) 10 家的有山東、山西、青海、湖北和湖南 5 個(gè)省。其中2021 新建成的 12 家電解鋁企業(yè)分布在全國(guó) 8 個(gè)?。ㄊ?、區(qū)），有 5 家位于山東省內(nèi)。從經(jīng)濟(jì)區(qū)分布看，主要集中在華西和華中地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠江三角洲產(chǎn)量較少。 中國(guó)電解鋁廠家平均規(guī)模超過(guò) 10萬(wàn)噸的 有 4 個(gè)省市：寧夏、內(nèi)蒙、甘肅和遼寧；平均規(guī)模在 510 萬(wàn)噸的有 8 個(gè)?。?25 萬(wàn)噸的有 5 個(gè)省，還有 8 個(gè)省的平均規(guī)模不到2 萬(wàn)噸。把產(chǎn)能和數(shù)量結(jié)合在一起， 2021 年的特點(diǎn)是高產(chǎn)能企業(yè)數(shù)目有了顯著增加，產(chǎn)能超過(guò) 10 萬(wàn)噸的企業(yè)比上年增加 13 家達(dá)到 30 家。 2021 年底，在全國(guó) 147 家電解鋁企業(yè)中，產(chǎn)能超過(guò) 30萬(wàn)噸的 2 家；產(chǎn)能在 1030 萬(wàn)噸的 28 家；產(chǎn)能在 110 萬(wàn)噸之間的最多，有 91家，占總數(shù)的 %；剩下 26 家的產(chǎn)能在 1 萬(wàn)噸以下。 表 3 2021 年各省鋁產(chǎn)量所占份額 8 資料來(lái)源：《中國(guó)鋁 業(yè)》 表 4 2021 年各經(jīng)濟(jì)區(qū)電解鋁產(chǎn)量分布 1 國(guó)內(nèi)外鋁工業(yè)發(fā)展技術(shù)的進(jìn)步 鋁電解工藝經(jīng)過(guò)百余年的生產(chǎn)實(shí)踐，尤其是由于近 20 年來(lái)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們對(duì)鋁電解過(guò)程有了更深入的認(rèn)識(shí)。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及在電解鋁工藝上的應(yīng)用，為電解槽建立起熱、電、磁力和流動(dòng)等物理場(chǎng)的各種數(shù)學(xué)模型，使槽型設(shè)計(jì)更科學(xué)化和生產(chǎn)過(guò)程控制更自動(dòng)化。代表世界先進(jìn)潮流的 280kA 以上的高效大型預(yù)焙槽，就是在上述科技進(jìn)步的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制的。 （ 1） 國(guó)外高效大型預(yù)焙槽的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn) 90 年代以來(lái)，國(guó)外電解鋁工業(yè)高新 技術(shù)進(jìn)步很快，其主要表現(xiàn)在電解