世界電解鋁工業(yè)的發(fā)展與啟示
2016年11月22日 10:4 6927次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鋁資訊 作者: 姜玉敬
鋁是一個年輕的、用途極其廣泛的、新型輕金屬,到2016年工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用只有128年的歷史。隨著鋁的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用,也給世界帶來了深刻的變化,飛機的上天、宇宙飛船的太空行駛、高壓輸送電路的縱橫、水陸交通的便捷、安全可靠的食品包裝、精美的高樓大廈、優(yōu)良的機器制造……,毫不夸張地說,是鋁在創(chuàng)造一個又一個奇跡的同時改變著世界。
然而,就在這短暫的128年里,世界鋁工業(yè)也經(jīng)受了1907年銀行危機、1929~1933年經(jīng)濟危機、1948~1949“馬歇爾計劃”、1973~1975年石油危機、1979年開始的第二次石油危機和2008~2010年的次貸危機、2010年至當(dāng)下的歐洲主權(quán)債務(wù)危機的歷煉,以及兩次世界大戰(zhàn)和多次局部戰(zhàn)爭的洗禮,使得世界鋁工業(yè)的發(fā)展發(fā)生著深刻變化。
21世紀全球社會面臨的巨大挑戰(zhàn)中除了要應(yīng)對全球變暖帶來的威脅,還要為人類未來經(jīng)濟活動方式開創(chuàng)一條可持續(xù)發(fā)展之路。根據(jù)對未來幾十年鋁業(yè)發(fā)展的展望,鋁將會成為營造可持續(xù)發(fā)展方案中不可或缺的一部分。
人類智慧的各種結(jié)晶,包括像鋁這樣有著多種用途的工業(yè)產(chǎn)品,都將為達到可持續(xù)發(fā)展目標發(fā)揮重要作用。為發(fā)揮這樣的作用,鋁工業(yè)就要在其整個生產(chǎn)周期中,從最初的待采階段,直到最后的消費階段,通過不斷減小鋁工業(yè)生產(chǎn)流程對自然環(huán)境的不利影響,發(fā)揮其積極作用,都要盡可能地去減小對環(huán)境、社會和經(jīng)濟造成的不利影響,并竭盡發(fā)揮其積極作用,用一個健康的循環(huán)網(wǎng)去造福人類社會;人們深信,鋁將會為可持續(xù)發(fā)展提供解決之道。
鋁的優(yōu)良性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域
鋁具有特殊的化學(xué)、物理特性,密度較小,質(zhì)地堅,而且具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性和耐核輻射性,還可以近乎百分之百回收,并可被加工成多種形態(tài)種類,這些都決定了鋁的用途會非常廣泛。
自1888年首次被生產(chǎn)以來,鋁已經(jīng)成為第二大被廣泛運用的金屬,僅次于鋼鐵。全世界已經(jīng)生產(chǎn)的鋁中有四分之三仍在被使用,而且其總量也在不斷增加,這些鋁可以被無限重復(fù)使用。
鋁被廣泛使用的領(lǐng)域有:航空、航天、公路、鐵路、航海、食品、醫(yī)藥、包裝、建筑、機械制造、防腐工程、電子產(chǎn)品和傳輸導(dǎo)線等。
不難看出,鋁的應(yīng)用及其廣泛,在人類社會發(fā)展中的重要作用。
全球煉鋁工業(yè)簡史與回顧
目前,在世界上工業(yè)生產(chǎn)鋁的方法有兩種:一種為霍爾-埃魯熔鹽電解法,另一種為礦冶爐碳還原法;但絕大多數(shù)是采用電解法。根據(jù)全球煉鋁工業(yè)的發(fā)展狀況,煉鋁工業(yè)的歷史大體上可分為四個階段:
第一階段:工業(yè)生產(chǎn)起步與摸索、鋁用途開發(fā)創(chuàng)造奇跡階段,1886年到1947年前后;
第二階段:自焙槽煉鋁技術(shù)成熟、西方國家大規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用階段,1948年到1960年;
第三階段:大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)開發(fā)、節(jié)能降耗起重要作用和全球鋁業(yè)布局發(fā)生變化階段,1961年到1980年。
第四階段:大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)成熟并推廣應(yīng)用、高度重視環(huán)保、發(fā)達國家發(fā)展至鼎盛和第三世界大力發(fā)展階段,1981年至今。
第一階段(1886-1947年)的基本情況
該階段為工業(yè)生產(chǎn)起步與摸索、鋁的用途創(chuàng)造奇跡階段。
1. 1886年,美國的霍爾(Hall)和法國的埃魯特(Heloult)發(fā)明了冰晶石——氧化鋁熔鹽電解法生產(chǎn)鋁,是當(dāng)今世界鋁工業(yè)的基礎(chǔ)。
2. 1889年法國在Froges建造第一臺1000A的單陽極鋁電解槽,能耗在10萬kWh/t.Al。
3. 1888~1989年在美國匹茲堡和瑞士的紐豪斯,采用Hall-Heroult法建造的世界第一批鋁電解槽投產(chǎn)。
4. 1890年,是化學(xué)法和電解法的交替時代,世界鋁的年產(chǎn)量在180噸左右。
5. 隨后,擴大電解槽尺碼、降低電流密度等這樣的技術(shù)很快得到運用,到1893年鋁電解槽能耗已經(jīng)降低到了26千瓦時/千克,到19世紀末則達到25千瓦時/千克。但在接下來的40~50年中,能耗降低技術(shù)沒有任何突破。1937年,法國Penchiney公司采用的50千安電解槽,其能耗降到了21千瓦時/千克,此后十年至1947年,也基本維持在這一水平,最低可到20.4千瓦時/千克。
6. 以美國鋁業(yè)公司為代表的,開展了早期的預(yù)焙陽極電解槽的開發(fā),開始時的容量約為10kA發(fā)展到1935年的50kA。
7. 兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā),極大地刺激了鋁工業(yè)的發(fā)展:因第一次世界大戰(zhàn)(1914.6~1918.11)不久,發(fā)明了飛機和汽車,飛機的發(fā)明與發(fā)展是20世紀的一大奇跡;第二次世界大戰(zhàn)(1939~1945年)的爆發(fā),促進了鋁的生產(chǎn)和消費。
第二階段(1948~1960年)的基本情況
該階段為自焙槽煉鋁技術(shù)成熟、兩大陣營大規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用階段,1948年到1960年;
1. 由于兩次世界大戰(zhàn)的刺激,自焙鋁電解槽技術(shù)日趨成熟,工藝技術(shù)更加完善,電解鋁的能耗迅速降到15000kWh/tAl;
2. 以前蘇聯(lián)為代表的社會主義與以美、法、日為代表的資本主義兩大陣營電解鋁迅速發(fā)展,世界鋁總產(chǎn)量首次突破100萬噸,到1960年,世界的鋁總產(chǎn)量發(fā)展到449萬噸。
3. 大型預(yù)焙鋁電解槽開始開發(fā),在20世紀50年代美鋁集中在田納西工廠進行了大型預(yù)焙鋁電解槽的集中開發(fā),并開發(fā)成功100kA預(yù)焙鋁電解槽。
4. 由于煉鋁工業(yè)的飛速發(fā)展,推動了全球現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展。全球汽車、航天、航空、電力、機械制造、軍事裝備等行業(yè)的現(xiàn)代化進程加快。
5. 戰(zhàn)后,西方國家經(jīng)濟進入快速發(fā)展,戰(zhàn)敗國德國和日本也在迅速崛起。
第三階段(1961~1980年)的基本情況
該階段為大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)開發(fā)、節(jié)能降耗起重要作用和全球鋁業(yè)布局發(fā)生變化階段,1961年到1980年。
1. 在1960年之前,人們在采用霍爾-埃魯法生產(chǎn)鋁時,并不會過多考慮鋁電解槽的能耗問題,因為當(dāng)時有大量的需求和廉價的電能。但時過境遷,進入20世紀60年代,大多數(shù)國家的鋁工業(yè)都面臨高電價和能源短缺的難題,所以,如何節(jié)約能源便成了提高鋁工業(yè)效益的關(guān)鍵所在。
2. 由于對工作條件與環(huán)境保護的嚴格要求,在20世紀60與70年代,是全球大型預(yù)焙槽開發(fā)階段,以法國彼施涅鋁業(yè)公司為代表的,相繼開發(fā)了130kA、180kA預(yù)焙鋁電解槽。
3. 在20世紀60年代,以美國鋁業(yè)為代表的開發(fā)了P-155槽,電解槽容量達到155kA,70年代開發(fā)了P-225型和系列A-697型電解槽,電解槽容量達到200kA左右及230kA,并于70年代末投產(chǎn)。
4. 由于20世紀70年代兩次國際石油危機,日本電解鋁工業(yè)被迫倒下,當(dāng)時號稱世界第三產(chǎn)鋁大國的日本,鋁產(chǎn)量從118萬噸/年降到30萬噸/年。
5. 美國的鋁產(chǎn)量到1980年達到歷史最高峰值為年產(chǎn)465萬噸。
6. 全球電解鋁開始向電力充足、價低的加拿大、委內(nèi)瑞拉等國轉(zhuǎn)移。
7. 中國正值改革開放初期,急需發(fā)展經(jīng)濟;當(dāng)時也正是國際石油危機的末期,發(fā)達國家也在不遺余力地尋求新的發(fā)展,希望將經(jīng)濟盡快恢復(fù),如日本將因危機倒下的設(shè)備賣給中國,將固定資產(chǎn)盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)金資本,為尋求新的發(fā)展奠定經(jīng)濟基礎(chǔ)。
第四階段(1981-至今)的基本情況
大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)成熟并推廣應(yīng)用、高度重視環(huán)保、發(fā)達國家已發(fā)展至鼎盛和第三世界大力發(fā)展階段,1981年至今。
1. 法國彼施涅鋁業(yè)公司,到1987年,已成功地開發(fā)出AP18(180kA)中間點式下料電解槽,目前AP18電斛槽已建成投產(chǎn)的有3412臺,年產(chǎn)量達到170 萬噸;
2. 彼施涅從l981年開始開發(fā)研究AP30(300kA)電解槽,1986年采用AP30技術(shù)建設(shè)了一個G系列,目前,采用AP30電解槽技術(shù)的有2472臺槽,年產(chǎn)量達到210萬噸;
3. 進入20世紀90年代,處于世界各種鋁電解槽技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)及自身發(fā)展利益驅(qū)動,彼施涅鋁業(yè)公司一直不斷開發(fā)更大容量的預(yù)焙電解槽技術(shù)。1995年,開發(fā)了400kA(AP40)槽,由于公司沒有新上鋁電解廠的計劃 使AP40槽沒有建沒生產(chǎn)線,但他們并沒有停止進一步開發(fā)大容量電解槽的研究工作,將AP30電解槽進一步優(yōu)化,進行強化電流的研究,將AP30電解槽300kA的電流強度強化到350kA下運行,取得了非常好的效果;
4. 彼施涅在總結(jié)AP18、AP30、AP40等技術(shù)的基礎(chǔ)上,進一步采用先進技術(shù),2001年開發(fā)了世界最大容量的AP50(500kA)電解槽技術(shù),電流效率達到95%;
5. 全球高度重視環(huán)保,聯(lián)合國為此專門發(fā)表《人類發(fā)展報告》,呼吁國際社會加強環(huán)保,減少溫室氣體排放。1997年的京都議定書規(guī)定工業(yè)化國家要減少溫室氣體的排放,減少全球氣候變暖和海平面上升的危險,發(fā)展中國家沒有減排義務(wù)。
世界各國在開發(fā)大型預(yù)焙鋁電解槽的進程見表1所示。
表1中展示大部分的最佳紀錄都是在12.7~13.2kWh/kg這一范圍內(nèi),這是目前電解鋁槽能耗的最佳水平段。其中有些非常好的能耗記錄是在試驗中完成的,大部分生產(chǎn)線上的能耗記錄還是維持在13.0kWh/kg這一水平上。
目前為止自焙鋁電解槽的最佳能耗記錄是由Okada公司在1982年上半年創(chuàng)造的,97kA120電解槽,能耗13.4kWh/kg。自焙鋁電解槽的一些測試最佳紀錄達到了12.7kWh/kg,電流100kA,但由于“石油危機”這些都無法被運用。
發(fā)達國家的電解鋁技術(shù)已發(fā)展到鼎盛,體現(xiàn)在:近36年中,電子計算機控制技術(shù)、干法煙氣凈化技術(shù)、點式下料技術(shù)、氧化鋁超濃相輸送技術(shù)、新陰極材料和高質(zhì)量陽極的生產(chǎn)技術(shù)、大功率高效率的整流裝置技術(shù)、配套工藝操作裝備(如出鋁、更換陽極、提升母線等裝備)的生產(chǎn)技術(shù)等的完善與集成應(yīng)用,世界鋁電解工業(yè)發(fā)生了巨大變化:近37年中世界鋁產(chǎn)量平均約以4.0%的速度遞增,工業(yè)電解槽的容量已發(fā)展到660kA,最好電流效率達到96.2%的水平,直流電耗達到12600kWh/t,煙氣集氣率和煙氣、粉塵總凈化率達到98.5%和98%。
以中國為代表的第三世界,電解鋁工業(yè)迅猛發(fā)展。
當(dāng)我國的國門打開之時,就開始向著大型預(yù)焙鋁電解槽技術(shù)的邁進,當(dāng)時國力較弱、十年浩劫、國外對技術(shù)的封鎖等等,使我國在開發(fā)大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)的道路上是非常之艱難、經(jīng)驗缺乏、技術(shù)難度和危險性都十分高等等,這些沒有壓垮我國煉鋁人幾代人的努力與艱辛,經(jīng)過引進與消化,再經(jīng)過國家集中全國優(yōu)秀人才團隊集中自主攻關(guān),終于使我國的電解鋁工業(yè)邁入世界先進水平,不僅打破國外對技術(shù)的封鎖與壟斷,而且也使我國鋁工業(yè)已連續(xù)15年鋁產(chǎn)量雄踞世界第一,煉鋁能耗列世界各國最先進水平,2015年全國電解鋁平均能耗較世界平均能耗低677kWh/t.Al,作為一名中國煉鋁人,每當(dāng)站在國際舞臺上時都會感到無比的自豪和榮光!
當(dāng)今世界電解鋁工業(yè)的總體情況
2015年全球原鋁產(chǎn)量5734.78萬噸,其中我國3141萬噸,占全球總產(chǎn)量的54.8%,已連續(xù)15年雄踞世界各國鋁產(chǎn)量第一。
2015年世界電解鋁產(chǎn)量與分布情況:中國54.80%,俄羅斯6.40%,加拿大5.00%,阿聯(lián)酋4.60%,印度3.20%,澳大利亞2.80%,美國2.70%,挪威2.10%,巴林1.60%,巴西1.30%,其他15.50%。
世界電解鋁的發(fā)展出現(xiàn)的新情況是:
1. 到2016年,鋁工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用已有128年歷史;截至到2015年底,世界上累計原鋁產(chǎn)量約12.2億噸,中國累計原鋁產(chǎn)量約2.5億噸,占全球累計原鋁產(chǎn)量的20.5%;中國已連續(xù)15年雄居世界各國鋁產(chǎn)量第一大國,2015年中國原鋁產(chǎn)量約占世界當(dāng)年鋁總產(chǎn)量的54.8%;今后相當(dāng)長歷史時期內(nèi),中國鋁產(chǎn)量列世界各國之首已成定局。
2. 美國電解鋁產(chǎn)量從上世紀的1980年達到峰值之后,鋁產(chǎn)量一路下滑,從上世紀第一產(chǎn)鋁大國下滑到2015年的鋁產(chǎn)量僅列世界各國第7位。
3. 印度和中東地區(qū)原鋁產(chǎn)量地位在上升。
4. 俄羅斯以其豐富的西伯利亞水電資源和深厚的理論基礎(chǔ),正在開展現(xiàn)代化大容量預(yù)焙鋁電解槽的升級換代和擴建。
世界電解鋁工業(yè)發(fā)展歷程中
值得關(guān)注的國家
在世界電解鋁工業(yè)發(fā)展進程中值得關(guān)注和引人思考的3個國家是美國、日本和中國,美國是上世紀在電解鋁工業(yè)中處于霸主地位,日本在上世紀電解鋁產(chǎn)量曾列世界第三位,如今幾乎全面關(guān)停,中國是當(dāng)今世界最大產(chǎn)鋁國。表2為當(dāng)時世界原鋁產(chǎn)量情況。
日本電解鋁工業(yè)倒下的背景與啟示
1973年10月,第四次中東戰(zhàn)爭爆發(fā),阿拉伯石油生產(chǎn)國削減石油輸出量,造成油價飛漲,立即打亂了西方國家經(jīng)濟發(fā)展的節(jié)奏,從而引發(fā)了經(jīng)濟危機。
這是戰(zhàn)后最嚴重的一次全球經(jīng)濟危機。在危機發(fā)生一年之后的1974年12月,美國汽車工業(yè)下降幅度高達32%,道·瓊斯股票價格平均指數(shù)比危機前的最高點下跌近一半,1975年,美國的失業(yè)率高達9.2%。而在此期間,整個西方資本主義世界的工業(yè)生產(chǎn)下降了8.1%;英國的股市比危機前的最高點下跌了72%;危機最嚴重的1975年,西方發(fā)達國家的每月平均失業(yè)總?cè)藬?shù)達1448萬人;世界貿(mào)易的總額在1975年減少了6%。
最為可怕的是,此次經(jīng)濟危機造成了西方資本主義經(jīng)濟較長時間的“滯脹”。一方面,危機之后,經(jīng)濟回升極其緩慢;另一方面,通貨膨脹卻與蕭條共存。危機過后,各發(fā)達國家的通脹率依然居高不下,美國的通脹率甚至還不斷上升,1979年消費物價上漲年率達到13.2%。
直到80年代里根成為總統(tǒng)后,運用減稅、減規(guī)、減開支和節(jié)制通貨流量等“里根經(jīng)濟學(xué)”,才使得美國經(jīng)濟逐漸走出“滯脹”出現(xiàn)巨大的回升。
由于石油危機的沖擊,特別是第二次石油危機的沖擊,電力成本幅度提高,全球性的供需平衡被打破,導(dǎo)致了鋁錠價格下跌,日本鋁冶煉廠陷入困境。
在第一次石油危機沖擊后,日本由于凍結(jié)和廢棄了三分之一的設(shè)備,與此相呼應(yīng),日本國內(nèi)經(jīng)濟情況出現(xiàn)好轉(zhuǎn),各冶煉廠出現(xiàn)贏利(1979年)。第二次石油危機后,全球性的鋁錠供求的緊張和頻繁漲價,出現(xiàn)了持續(xù)的、虛假的需要氣氛。
1982年日本鋁冶煉廠商累計虧損1314億美元,1983年由于年初到秋,鋁價的好轉(zhuǎn),虧損減少到786億美元。
日本在危機下鋁冶煉廠家的生存戰(zhàn)略
1. 日本產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)審議會提出了3年內(nèi)免除各鋁冶煉公司9%的原鋁進口關(guān)稅,約430億日元。
2. 日本最大的鋁生產(chǎn)商住友鋁業(yè)公司盡管其鋁冶煉設(shè)備能力、生產(chǎn)實績都居首位,但仍由于既無水電、煤電而處境艱難;采取的應(yīng)對措施:完全關(guān)閉東予9.9萬噸/年的電解鋁廠;開發(fā)高附加值的高純鋁,月產(chǎn)300噸;依靠便宜的進口鋁錠發(fā)展鋁加工。
3. 日輕1984年關(guān)閉小牧7.2萬噸/年的產(chǎn)能;迅速地從建材、加工產(chǎn)品向磁盤基板和新的非鋁領(lǐng)域挑戰(zhàn);向高新領(lǐng)域、高技術(shù)、電子設(shè)備領(lǐng)域挑戰(zhàn),在磁盤基片、陰極射線管底板、氧化鋁陶瓷方向取得成功。
4. 三井鋁業(yè)公司:生產(chǎn)能力16.4萬噸,1983年產(chǎn)量為10.3萬噸。采取應(yīng)對的措施:將火力發(fā)電廠進行技術(shù)改造,有效利用粉煤,加普通煤,降低發(fā)電成本,同時將剩余電力外買;合并三井氧化鋁制造公司;發(fā)展高純鋁,達到年產(chǎn)2000噸;進口開發(fā)。
5. 昭和輕金屬公司:積極開發(fā)海外進口鋁,新開辟委內(nèi)瑞拉和恩扎斯進口原鋁,昭和輕金屬公司與昭和電工聯(lián)合澳大利亞CRA公司合作,成立合資公司,簽訂了從澳大利亞鋁業(yè)公司科馬爾柯子公司長期進口鋁錠的協(xié)議,實現(xiàn)了從1982年月虧損213億日元,到1984年實現(xiàn)月利潤10億日元;基本路線是強化縱向聯(lián)合。
6. 根據(jù)其未來的發(fā)展戰(zhàn)略,積極將閑置的電解鋁資產(chǎn)銷往中國:
1979年,日本輕金屬公司將關(guān)閉的8萬噸160中間大料箱下料預(yù)焙槽賣給貴州鋁廠,貴州鋁廠于1982年建成投產(chǎn);
1984年,日本三菱輕金屬公司直江津鋁廠將已淘汰的年產(chǎn)5萬噸10.6上插自焙槽賣給青銅峽鋁廠;
1986年,日本苫小牧鋁廠將淘汰的5.5萬噸140臺155中間閘刀式下料預(yù)焙槽賣給白銀鋁廠。
美國電解鋁減少與鋁消費的增長
美國電解鋁產(chǎn)量從上世紀的1980年達到365萬噸的峰值之后,一路下滑,到2015年其電解鋁產(chǎn)量僅為158萬噸,列世界各國第7位;而其原鋁消費仍然是世界大國,鋁的消費在逐年增加,到2015年,美國的原鋁消費達到532.5萬噸,列世界第二位。這得益于其波音飛機和卡特汽車等在全世界范圍內(nèi)銷售。
中國電解鋁雄踞世界鋁產(chǎn)量首位
我國電解鋁技術(shù)來源:鋁電解理論及自焙槽生產(chǎn)技術(shù)來自前蘇聯(lián);大型預(yù)焙槽最初來自日本。通過我國幾代煉鋁人的不懈努力,我國已是世界煉鋁最大國家。
舊中國沒有自己的鋁工業(yè),1953年在前蘇聯(lián)的幫助下,采用自焙槽煉鋁技術(shù)建造了我國第一家鋁廠,直到改革開放的1982年,我國電解鋁工業(yè)幾乎全是高能耗、重污染的自焙槽煉鋁。
改革初期,中國尚未融入世界經(jīng)濟體系,處于半封閉式的基本自給自足的自我發(fā)展的階段。當(dāng)期正是國際石油危機的末期,發(fā)達國家也在不遺余力地尋求新的發(fā)展,希望將經(jīng)濟盡快恢復(fù),如日本將因危機倒下的設(shè)備賣給中國,將固定資產(chǎn)盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)金資本,為尋求新的發(fā)展奠定經(jīng)濟基礎(chǔ)。我國通過引進與消化,特別是我國舉全國之力,集中自主開發(fā)研究,并建設(shè)了國家大型鋁電解工業(yè)實驗基地,借助于我國改革開放及加入WTO之后,中國的經(jīng)濟逐步融入國際大家庭, 為我國的電解鋁的發(fā)展插上了騰飛翅膀。
改革開放后,1982年引進日本日輕公司倒下的160kA預(yù)焙鋁電解槽的基礎(chǔ)上,通過消化引進、自我開發(fā)、淘汰落后,逐步形成了我國現(xiàn)擁有的160kA、200kA、230kA、240kA、280kA、300kA、320kA、350kA、400kA、500kA、600kA、660kA等預(yù)焙鋁電解槽為主流的煉鋁工業(yè)體系。取得了世界先進水平的技術(shù)經(jīng)濟指標,電流效率達到93%、直流電耗12800kWh/t左右;采用大容量預(yù)焙鋁電解槽單位產(chǎn)量高、投資省、勞動生產(chǎn)率高,是今后我國電解鋁行業(yè)發(fā)展的主流。
自1978年改革開放以來,到2015年的37年間,可謂我國電解鋁工業(yè)得到迅速發(fā)展階段,年平均增長速度為13.8%,在此過程中,我國也全部淘汰了落后的自焙槽生產(chǎn)工藝技術(shù)。2015年我國電解鋁總產(chǎn)量達到3141萬噸,雄居世界第一位,我國“十二五”期間,電解鋁產(chǎn)量平均以14.17%的增長速度發(fā)展,表5為我國鋁工業(yè)“十二五”期間的發(fā)展情況。
我國已在世界煉鋁工業(yè)的歷程中在第三階段開始崛起,到2015年年底為止,我國累計生產(chǎn)原鋁約2.5億噸,占世界累計總產(chǎn)量的20.5%。
當(dāng)今世界原鋁的消費情況
由于鋁具有其優(yōu)良的性能,為人類的發(fā)展,特別是近代的發(fā)展起著不可替代的重要作用,正如前所述,鋁是人類可持續(xù)發(fā)展進程中不可或缺的并扮演著重要的角色。
2015年全球原鋁消費及分布情況:中國54.50%,美國9.30%,德國3.75%,日本3.25%、印度2.55%,韓國2.30%,土耳其1.65%,巴西1.40%,意大利1.35%,俄羅斯1.25%,其他18.70%。
從2015年全球原鋁消費及分布情況中可以看出,我國是當(dāng)今世界第一消費大國,占世界原鋁消費總量的54.5%;美國列第二位,原鋁消費達到了532.5萬噸。世界原鋁消費前10位的國家占世界原鋁消費總量的81.3%。
值得認真思考的問題
在世界范圍內(nèi),鋁的應(yīng)用給人類的發(fā)展帶來更多益處并促其持續(xù)增長是毫無疑問的。隨著世界人口的不斷增長,人類不斷探索生存空間,向太空發(fā)展十分遙遠,向海洋發(fā)展可能是一條較適合的道路。這樣,鋁不僅僅是滿足當(dāng)今世界人們的發(fā)展需要,更為未來人類的發(fā)展起著重要的作用。然而,當(dāng)今的世界鋁工業(yè)的發(fā)展存在著諸多問題以及我國鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也存在不少問題,應(yīng)引起高度重視。體現(xiàn)在:
世界上絕大多數(shù)鋁產(chǎn)業(yè)鏈是從鋁土礦開采、氧化鋁提煉、電解鋁冶煉到鋁的加工過程。嚴格地講這種方法不是最科學(xué)的方法,但是目前最經(jīng)濟的方法;采用電解法生產(chǎn)1噸鋁,大約需鋁土礦4噸、氧化鋁2噸、炭素材料0.5噸、氟化鹽30公斤、電耗15000千瓦時等,約需要至少排放2噸的赤泥、2.4噸溫室氣體以及各種廢固和其他有害氣體(如氟化物、氮化物、硫化物等)等等。隨著人類的進步和科技的發(fā)展,探索和尋求更加科學(xué)的方法,使鋁的全流程無污染、能耗低,所有產(chǎn)出物都是可以利用或重復(fù)使用的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式,如TAC技術(shù)等,是人類發(fā)展不斷進步的必然,尚需人類做出不懈的努力。
世界優(yōu)質(zhì)的鋁土礦資源基本被發(fā)達國家所控制,對發(fā)展中國家鋁工業(yè)的發(fā)展是極大的挑戰(zhàn),尋找可靠的鋁土礦資源或開展低品位鋁土礦資源的經(jīng)濟利用是發(fā)展中國家要充分考慮的重要課題之一。
盡管世界鋁產(chǎn)量到2015年年底已累計達約12.2億噸,且大約有8億噸在重復(fù)利用,世界再生鋁產(chǎn)量達到1700萬噸;但世界經(jīng)濟發(fā)展極不平衡,全球鋁的需求將繼續(xù)呈上升階段,據(jù)預(yù)測,世界未來10年鋁的消費量將以約3.8%的速度增長。
中國鋁工業(yè)的崛起和發(fā)展壯大是對促進世界經(jīng)濟發(fā)展的強有力的拉動,也是對世界人類發(fā)展的貢獻。體現(xiàn)在:目前我國每年鋁土礦和氧化鋁進口貿(mào)易額在近50億美元;我國是世界上煉鋁能耗最低的國家,減少了溫室氣體的排放;美國、日本、德國、韓國等主要鋁消費國早已不能自給,需要世界上像中國這樣的國家強有力的支持,以滿足世界各國發(fā)展的需要。
中國原鋁消費量也列世界各國鋁消費量之首,2015年中國原鋁消費量約占世界當(dāng)年原鋁消費量的54.5%;中國經(jīng)濟發(fā)展的結(jié)構(gòu)性調(diào)整和進入新常態(tài),對中國原鋁消費而言仍然正處于消費增長的中期,主要體現(xiàn)在中國的高鐵、地鐵、城市軌道、高輸變線路、軍事、汽車、城鄉(xiāng)一體化建設(shè)、棚戶區(qū)的改造、新型機械制造、鋼鐵冶煉、包裝業(yè)等方面;另考慮到中國的“一路一帶”戰(zhàn)略的實施等。就目前和未來5年而言,我國的鋁消費增長速度應(yīng)略高于GDP的增長速度。
多年來,我國一直在喊著電解鋁產(chǎn)能過剩,可是這么多年來我國的原鋁產(chǎn)量一直都被消費了,也沒有哪一家企業(yè)電解鋁擠壓在倉庫!應(yīng)該說,我國電解鋁工業(yè)的確存在著結(jié)構(gòu)性過剩,即我國的鋁土礦資源滿足不了氧化鋁產(chǎn)能的需要,氧化鋁產(chǎn)量滿足不了電解鋁產(chǎn)能的需要,電解鋁產(chǎn)量滿足不了鋁加工產(chǎn)能的需要,完全是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上的問題!所謂的電解鋁產(chǎn)能過剩的理由是電解鋁的運轉(zhuǎn)率不到80%和鋁市場價格低為依據(jù),如果以此為依據(jù)值得商榷,體現(xiàn)在:電解鋁行業(yè)一直在高速建設(shè)時期,當(dāng)年形成的產(chǎn)能不可能達產(chǎn);電解槽生產(chǎn)沒有永動機,我國每年約有22.3%的產(chǎn)能需要大修,大修周期一般需45天;大修電解槽和新建電解槽啟動后約需3個月才能達到正常的電流效率,在3個月內(nèi)平均電流效率約低于正常生產(chǎn)的10%;處于快要大修的電解槽(老齡槽)不可能像正常電解槽生產(chǎn)時的效率;任何電解鋁企業(yè)在大規(guī)模和系列化生產(chǎn)過程中難免出現(xiàn)事故或它因,如停電、限電、機械故障等,我國在近4年里就有4家電解鋁企業(yè)發(fā)生過短路口爆炸,造成全系列停產(chǎn)等等??v觀世界電解鋁行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟的發(fā)展,我國電解鋁行業(yè)的確需要結(jié)構(gòu)調(diào)整,不能再以高速度建設(shè)發(fā)展,更不能在人口密集地區(qū)繼續(xù)超大規(guī)模建設(shè)!應(yīng)引起國家及有關(guān)部門高度重視。
鋁的重復(fù)利用率很高,世界上已累計生產(chǎn)出的原鋁中約75%在循環(huán)應(yīng)用之中,且鋁的再生利用能耗僅為原鋁能耗的5%左右;中國再生鋁產(chǎn)量在“十二五”期間已開始進入回收快速增長期,2015年中國再生鋁產(chǎn)量約占國內(nèi)當(dāng)年原鋁產(chǎn)量的38.7%;我國應(yīng)鼓勵和支持發(fā)展再生鋁行業(yè)(而不是假借再生鋁的名義建設(shè)電解鋁),從我國的現(xiàn)狀分析看,我國再生鋁行業(yè)的發(fā)展在產(chǎn)能上至少尚有50%的空間,隨著鋁產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,將來世界上也必將產(chǎn)生原鋁產(chǎn)量和原鋁消費量下降的局面。
我國的原鋁產(chǎn)量占世界原鋁總產(chǎn)量的54.8%,原鋁消費也占世界原鋁消費的54.5%,可謂占世界鋁產(chǎn)業(yè)大半江山。然而,我國在世界鋁貿(mào)易舞臺上的話語權(quán)不足,在某些程度上影響著我國鋁工業(yè)的發(fā)展,應(yīng)引起國家有關(guān)部門及行業(yè)人士重視,認真研究問題的所在,并制定出有效戰(zhàn)略措施予以應(yīng)對,改變這種不對稱的局面。
(注:以上純屬個人觀點,僅供參考,不足之處或者錯誤請批評指正,謝謝?。颈疚淖髡呦到淌诩壐呒壒こ處煟覈匿X冶煉專家,我國大型預(yù)焙鋁電解開發(fā)與成套生產(chǎn)工藝技術(shù)開拓者之一,國家科技進步一等獎獲得者,前國家重大科技攻關(guān)項目副總指揮兼鋁電解指揮,現(xiàn)任北京安泰科信息有限公司資深專家、索通發(fā)展股份有限公司高級顧問?!?/p>
責(zé)任編輯:王慧
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