【文章內(nèi)容簡介】 槽結(jié)構(gòu)。 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 限于本人水 平有限，在設(shè)計過程中難免有錯誤，敬請各位老師和同學(xué)及時的給予批評指正。 第一章 市場分析 鋁的性質(zhì) 鋁是銀白色的輕金屬，較軟，密度 ，熔點 ℃ ，沸點 2467℃ ，鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，得到了非常廣泛的應(yīng)用。 鋁對光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強，鋁越純，它的反射能力越好，常用真空鍍鋁膜的方法來制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來制作涂料，俗稱銀粉。 純鋁的導(dǎo)電性很好 ，僅次于銀、銅，在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體，在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。 鋁有良好的延展性，能夠抽成細絲，軋制成各種鋁制品，還可制成薄于 的鋁箔，廣泛地用于包裝香煙、糖果等。 鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如，純鋁較軟，當(dāng)鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強度可以大大提高，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小，不易銹蝕，廣泛用于飛機、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當(dāng)溫度降到 196℃ 時，有 的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強度和韌性反而有所提高，所以是便宜而輕巧的低溫材料，可用來貯存火箭燃料液氧 和液 氫 。 鋁的發(fā)現(xiàn)簡史 鋁是我們非常熟悉的金屬，早在公元前 5 世紀就有了應(yīng)用明礬作收斂劑、媒染劑的記載。 1825 年，丹麥化學(xué)家和礦物學(xué)家厄斯泰德（ Oersted .， 17771851，丹麥）用鉀汞齊還原無水鹵化鋁，第一個制備出不純的金屬鋁。 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 1827 年，德國化學(xué)家維勒（ Wohler Friedrich， 18001882，德國）用金屬鉀還原無水氯化鋁，制備出較純的鋁，并用它的許多性質(zhì) 。 由于維勒制取鋁的方法不可能應(yīng)用于大量生產(chǎn)，在這以后的一段很長時間里，鋁是珠寶店里的商品、帝王貴族的珍寶。直到 1886 年兩位青年化學(xué)家分別獨立地用電解法制鋁獲得成功，使鋁成為普通商品。這兩位年輕的化學(xué)家一位是 21 歲的美國大學(xué)生豪爾，另一位是大洋彼岸的 21 歲法國大學(xué)生埃羅。他們的工作奠定了今天電解鋁的方法。 鋁的命名源自拉丁文 Alumen，這一名詞中世紀在歐洲是對具有收斂性礬的總稱，它的英文名稱是 Aluminium，元素符號為 Al，我國從它的第二音節(jié)譯為鋁。 我國鋁工業(yè)發(fā)展近況 鋁業(yè)背景 中國鋁工業(yè)經(jīng)過 50 年的發(fā)展，到 20xx 年已建立了龐大的產(chǎn)業(yè)群，涵蓋了鋁礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工等門類齊全的鋁工業(yè)體系。鋁及鋁加工產(chǎn)業(yè)進入了一個高速發(fā)展時期，鋁材的應(yīng)用越來越廣泛。 20xx 年，我國電解鋁產(chǎn)量約 1240 萬噸，其中型材 660 萬噸，壓鑄材 40 萬噸，板帶箔約 540 萬噸。作為朝陽產(chǎn)業(yè)，鋁工業(yè)以展現(xiàn)出十分誘人的發(fā)展前景。 制約瓶頸 盡管我國已穩(wěn)居全球鋁業(yè)大國的寶座，但受以下因素制約，中國遠非鋁業(yè)強國！ 我國是鋁礦資源相對缺乏的國家。盡管現(xiàn)存的鋁礬土礦保有量約 7 億噸，但含量大 多是鋁硅比為 47 的鋁石礦，與國外鋁硅比 10 以上的鋁土礦相比，選礦成本高出 2 倍以上。低品位的 礦產(chǎn) 資源，將會逐步制約鋁工業(yè)的發(fā)展； 電解鋁能耗太高，與先進的工藝相比，能耗高出約 30%； 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 建筑型材所占百分比太高，型材產(chǎn)能過剩，過度競爭，利潤太低，嚴重制約了技改、創(chuàng)新及環(huán)保投入； 合金研發(fā)投入不足，嚴重制約了鋁 金屬 在工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)有； 大型鋁加工設(shè)備嚴重依賴進口，加大 管理 及產(chǎn)品成本。 發(fā)展前景 雖然我國鋁工業(yè)的發(fā)展遇到上述種種困難，但經(jīng)許多同仁和專家的不斷探索，許多領(lǐng)域取得不錯的進展，展現(xiàn)出十分誘人的發(fā)展前景。 國家已把低品礦脫硅技術(shù)列為 973 重點專項，由中南大學(xué)張 天明教授帶領(lǐng)課題組研發(fā)，一旦工業(yè)化，將使我國的鋁礦資源多使用 50 年！ 已有不少關(guān)于電解鋁惰性電極的研究，一旦突破，電解鋁成本將大幅下降； 20xx 年，我國鋁壓鑄業(yè)廠家約 20xx 家，年產(chǎn)量達 40 萬噸，產(chǎn)值約 200 億元； 以河南為中心的板帶箔得到較大發(fā)展，開始打破 了以 鋁材為重點的格局； 佛山市南海區(qū)鋁型材行業(yè)協(xié)會于 20xx 年底組建技術(shù)專家委員會，為南海鋁型材的發(fā)展提供技術(shù)支持。 中國鋁型材行業(yè)的概況 中國鋁型材工業(yè)經(jīng)過 50 多年的發(fā)展，成為了世界上鋁型材生產(chǎn)大國。截 至 20xx年，中國在產(chǎn)的鋁擠壓廠 600 多家，擠壓生產(chǎn)線約 3500 條企業(yè)數(shù)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)量均居世界第一，已成為世界鋁擠壓材生產(chǎn)大國；經(jīng)過近幾年產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場調(diào)節(jié)，鋁加工廠數(shù)減少，分布在逐步分散；產(chǎn)品出口增加，成為世界上最主要的鋁型材生產(chǎn)和凈出口國家。 產(chǎn)量： 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 20xx 年中國鋁加工材快報產(chǎn)量 萬噸，與 20xx 年快報數(shù) 萬噸相比增加 %。估計型材為 660 萬噸，比 20xx 年增長 ％。 表 1－ 1 中國近年來鋁加工材產(chǎn)量 單位：萬噸 表中所有數(shù)據(jù)均來自中國有色 金屬 工業(yè)協(xié)會信息統(tǒng)計部，除了 萬噸為快報數(shù)外，其他數(shù)據(jù)為實際產(chǎn)量。 從鋁加工行業(yè)來看，珠江三角洲、長三角、環(huán)渤海等三地區(qū)，以河南為代表的中部地區(qū)發(fā)展較快 。新世紀以來，全國鋁加工材產(chǎn)量前 10 位省區(qū)總產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的所占比率在逐漸上升， 20xx 年為 %， 20xx 年為 %， 20xx 年達到 %，20xx 年 %。廣東和河南兩省產(chǎn)量排位繼續(xù)保持前兩名，所占比例仍在上升。產(chǎn)量增幅較快的省份是山東和湖南，山東排位由 20xx 年的第六上升到第三，產(chǎn)量接近100 萬噸，達到 萬噸，比 20xx 年增加 %。湖南省以 萬噸的好成績后來居上，把產(chǎn)量增幅相對不大的河北省擠出前十名。 廣東省的建筑鋁型材業(yè)在國內(nèi)具有突出的地位，具有絕對的優(yōu) 勢。廣東省是中國鋁型材加工、制造的大省，同時又是鋁的消費大省。目前，廣東省的鋁加工量超過300 萬噸 /年，綜合產(chǎn)值超過 1000 億元，已形成具有明顯規(guī)模優(yōu)勢和品牌優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。據(jù)中國有色 金屬 工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 20xx 年全國獲得生產(chǎn)許可證鋁型材廠有 560 多家，廣東省有 210 余家；全國鋁擠壓材產(chǎn)量前 10 名的企業(yè)中廣東省占了 6 家，廣東省鋁型材生產(chǎn)量占全國 55％左右，市場占有率超過 全國的 45％。全國擁有中國名牌的鋁加工企業(yè)共有 17 家，廣東省有 10 家單位，其中 9 家為鋁型材廠， 1 家為板帶箔生產(chǎn)企業(yè)。 出口 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 20xx 年，中國鋁材凈出口量增加了 %（見表 2）。其中，平軋產(chǎn)品的貢獻明顯。型材出口 萬噸，比 20xx 年僅增加了 %,增幅同比下降 %。主要受歐美 房地產(chǎn) 業(yè)不景氣和國家 7 月 1 日取消出口退稅的影響。 表 1－ 2 中國鋁材進出口情況 （ 1）中國鋁加工企業(yè)積極上市融資 ， 鋁加工企業(yè)利用國內(nèi)外資本市場，積極開展多種方式進行融資，為企業(yè)的發(fā)展壯大獲得必要的資金支持。已經(jīng)上市的鋁加工企業(yè)有中鋁西北鋁，山東南山、浙江棟梁、常熟鋁箔、新疆眾和等。正在準備上市的企業(yè)有河南明泰、廣東興發(fā)、閩發(fā)、山東魯豐鋁箔、廈順、蘇州羅普斯金等。 （ 2）高速列車車體型材成功應(yīng)用在我 國自主知識產(chǎn)權(quán)的 300km/h 列車上，標志著中國已經(jīng)跨入世界上能夠生產(chǎn) 300km/h 高速列車型材國家的行列。 （ 4）工業(yè)型材、高檔節(jié)能型建筑型材產(chǎn)品比例增加。 （ 5）各種新技術(shù)在鋁加工生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。 二、鋁型材行業(yè)發(fā)展存在的主要問題和機遇 主要問題： 年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 雖然我國已成為鋁型材生產(chǎn)和消費大國，但與世界鋁型材生產(chǎn)強國間的差距還很大。我國鋁型材消費還主要集中在建筑業(yè)，占總消費量的 75%左右，而世界發(fā)達國家如日本和北美，其建筑型材消費量分別占總消費量的 %和 %。這種差距一方面反映了 我國建筑業(yè)的篷勃發(fā)展，另一方面也反映出我國在工業(yè)鋁型材的生產(chǎn)、開發(fā)和應(yīng)用方面的不足，同時也預(yù)示著我國工業(yè)用鋁型材存在著巨大的市場和發(fā)展空間。當(dāng)前鋁加工業(yè)發(fā)展的突出問題表現(xiàn)在： （ 1）我國是鋁工業(yè)大國，但不是鋁工業(yè)強國。我國鋁工業(yè)的特點是總量大，但整體發(fā)展水平偏低，資源和環(huán)境代價較高。鋁加工企業(yè)數(shù)量較多，技術(shù)力量相對薄弱，自主創(chuàng)新能力較差。經(jīng)過近幾年激烈的市場競爭和淘汰，鋁加工企業(yè)規(guī)模迅速擴大，出現(xiàn)了一定程度的的集中，例如 20xx 年，全國鋁擠壓型材廠產(chǎn)量位居前 10 家的產(chǎn)量占全國的 15％左右。目前，在技術(shù)、 設(shè)備水平，競爭白熱化的市場環(huán)境和國家發(fā)展戰(zhàn)略及政策措施等方面正在形成前所未有的壓力下，迫使企業(yè)從產(chǎn)量增長型向質(zhì)量效益型，進而向技術(shù)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，我國迎來了加快邁向世界鋁加工強國的發(fā)展機遇。 （ 2）資源消耗嚴重，環(huán)保壓力大，節(jié)能減排任務(wù)繁重。 20xx 年 15 月我國電解鋁平均綜合耗電為 14456 千瓦時 /噸，同時，氧化鋁在生產(chǎn)過程中能耗也是很高的，每噸耗能 噸標準煤。鋁加工企業(yè)不規(guī)范的生產(chǎn)方式，造成一定程度的環(huán)境污染。中國鋁加工業(yè)能耗指標與國外先進水平還存在較大差距，對業(yè)界既是挑戰(zhàn)，又是發(fā)展的機遇。 （ 3）國家政策調(diào)整帶來嚴重挑戰(zhàn)，企業(yè)達標任重道遠。我國目前已開始限制高污染、高能耗、資源型產(chǎn)品的出口。 20xx 年 7 月 1 日起，取消了鋁加工產(chǎn)品的出口退稅，在 20xx 年 8 月 1 日起，取消了原鋁的進口關(guān)稅。鋁作為高能耗材料，同時也是高儲能材料和綠色材料，是推動社會前進的一種不可替代的材料。中國經(jīng)濟將繼續(xù)保持較高的增長性，由此一方面對鋁工業(yè)的發(fā)展提供巨大的需求空間，另一方面也增加了鋁工業(yè)發(fā)展的重要性和緊迫性，社會發(fā)展需要大力發(fā)展鋁工業(yè)。根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策，我國鋁工業(yè)發(fā)展以滿足內(nèi)需為主，不鼓勵并限制利用一般 貿(mào)易 、加工 貿(mào)易 等方式出口電解鋁等高能耗初級產(chǎn)品。在政策上將繼續(xù)鼓勵技術(shù)含量和附加值高的鋁產(chǎn)品的出口。目前國家通過取消原鋁進口關(guān)稅， 20xx 年 12 月海關(guān)總署將鋁型材加工列入出年產(chǎn) 16 萬噸鋁錠的鋁電解車間畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 口禁止名單，上述措施主要是為了抑制鋁資源的大量出口。在國內(nèi)需求十分旺盛的情況下 ，采取 “堵 ”和 “疏 ”兩種手段的并用，一方面控制電解鋁增量，控制出口；另一方面積極擴大內(nèi)需，大力發(fā)展高附加值的鋁材產(chǎn)品，增加國內(nèi)存鋁量，引導(dǎo)我國鋁工業(yè)實現(xiàn)又好又快的發(fā)展。國家發(fā)改委 20xx 年第 64 號公告發(fā)布了《鋁行業(yè)準入條件》，進一步提高了準入門檻，而且要求現(xiàn)有企業(yè)的 能源 消耗、 金屬 消耗和成品率等指標在20xx 年底之前達到門檻水平。在未來短短 3 年之內(nèi)，使我國鋁加工業(yè)達標，難度是相當(dāng)大的，充滿了挑戰(zhàn)。 （ 4）企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈短，競爭力不強，受上下游控制，抗風(fēng)險能力弱，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，生產(chǎn)企業(yè)利潤下滑，風(fēng)險加大。近年來，人民幣匯率持續(xù)走高，原鋁的價格波動較大，鋁加工企業(yè)受到很大的影響。 （ 5）技術(shù)水平低，研發(fā)實力弱。體現(xiàn)在絕大多數(shù)企業(yè)都是在從事低檔的建筑型材生產(chǎn)，產(chǎn)品研發(fā)不夠，相互抄襲，相互競爭，造成整體水平低下。 （ 6）專業(yè)人才缺乏。鋁加工專業(yè) 管理 、技術(shù)人才薄弱，不利于鋁加工行業(yè)的長足發(fā)發(fā)展。 （ 7）社會的發(fā)展對鋁型材行業(yè)提出了更高的要求。為適應(yīng)我國鋁行業(yè)的發(fā)展，隨著鋁表面技術(shù)處理技術(shù)的發(fā)展和市場對鋁合金表面處理更高的要求，有新的鋁及鋁合金相關(guān)的國家標準發(fā)布實施。新的國家標準基本上與工業(yè)發(fā)達國家接軌，對企業(yè)生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高和新的要求，也將進一步規(guī)范鋁行業(yè)的生產(chǎn)，促進產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。此外，歐盟、北美等地對 六價鉻、鎳、鉛、鎘、汞等重 金屬 的使用也做出了嚴格的限制，對此，國內(nèi)鋁加工企業(yè)必須積極應(yīng)對，采取相應(yīng)措施。 發(fā)展機遇 （ 1）鋁業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)。從市場需求來看，中國建筑門窗中，鋁窗約占 60 %左右，塑窗（ PVC）約占 30 %左右、鋼窗 5 %左右，木窗在城市幾乎沒有使用。中國鋁型材有 75 %左右是使用在建筑行業(yè)上用于制作建筑門窗和幕墻。 2