砂状氧化铝讲义(第一讲)

一、我国氧化铝工业目前的状况二、我厂研究开发生产砂状氧化铝的迫切性和重要意义三、砂状氧化铝的行业标准（什么才是真正意义上的砂状氧化铝）四、我厂目前搞砂状氧化铝所面临的困难及所能采取的措施五、氧化铝二厂的两段法砂状氧化铝工艺六、附聚作用在砂状工艺中的作用（在砂状工艺中为什么要设置一个一段分解过程）七、如何更好地发挥分级机在砂状氧化铝生产中的作用一、我国氧化铝工业目前的状况1、我国的铝土矿资源状况铝在地壳中的平均含量为8.7％折成氧化铝为16.4％，仅次于氧和硅，而居第三位，在金属元素中居第一。

铝土矿是目前生产氧化铝的最主要的矿石资源（但并不是唯一的），世界99.0％以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的，铝土矿中氧化铝的含量变化很大，低的在40％，高的可达到70％，我国的铝土矿中氧化铝的含量大约在50～～60％之间，与其它有色金属矿石相比，铝土矿可算是很富的矿。

就全球范围来讲铝土矿资源丰富，资源保证程度很高，按世界铝土矿产量1.5亿吨/年计算，静态的保证年限在200年以上，2002年世界上探明的铝土矿储量约为250亿吨，储量基础为340亿吨。

主要分布在南美洲（33％）非洲（27％）亚洲（17％）大洋州（13％）和其它地区（10％）。

其中几内亚、澳大利亚两国的储量约占世界储量的一半，南美的巴西、牙买加、圭(gui)亚那、苏里南约占世界储量的1/4，据近年的报道，越南和印度也有丰富的铝土矿资源，越南的储量在40～～50亿吨，印度储量为24亿吨。

世界主要的铝土矿产出国为：澳大利亚、几内亚、巴西、牙买加等，产量约占全球产量的70％。

我国的铝土矿资源并不十分丰富，我国的铝土矿资源只占世界储量的 1.5％，世界铝土矿的人均储量为4000kg，而我国只有283kg，有资料显示我国45种主要矿产对2010年需求的保证程度，有10种矿产是不能保证的，其中包括铝土矿，按照目前氧化铝产量的增长速度和铝土矿开采中的浪费，即使考虑到远景储量，我国铝土矿的保证年限也很难达到50年，所以应积极进行我国铝土矿资源的勘探并合理的开采和利用现有的铝土矿资源，以此来保证我国氧化铝工业的可持续发展。

中铝公司总经理肖亚庆在第二届有色金属企业家高峰论坛上的讲话：就全球范围来讲人类并不缺少铝土矿，但具体到中国而言，就应该说是铝土矿资源较为匮乏的国家，我国铝土矿的保有储量为5.3亿吨，仅占世界保有储量的2.3％，但却要支撑全球30％的氧化铝产量，矿石保障程度不过十几年，远不能满足发展需要，中铝公司保有的铝土矿资源约占全国铝土矿资源总量的20％，如果按未来几年中铝公司要达到的氧化铝规模计算，现有铝土矿资源的保障年限不足18年，大大低于国外氧化铝企业遵循的安全供矿50年以上的标准。

2、目前的氧化铝价格和产量状况自2003年以来，我国氧化铝投资出现的“井喷”现象，当前除中铝公司外，在建和拟建的地方氧化铝项目已有25个，其中开工项目21个，规划的总规模达2380万吨/年，一期建设总规模达1395万吨/年，氧化铝产能的迅速膨胀，一方面会造成我国氧化铝产能的严重过剩，另一方面也使得铝土矿的保障陷入难以为继的境地。

2005年我国的氧化铝产能为850万吨，预计2006年将达到1310万吨，预计2007年氧化铝产能将跳升至1905万吨，2010年将超过2700万吨。

由于产量猛增，国际氧化铝价格进入5月后开始下跌，已经由2005年下半年及2006年年初的历史最高点650美元/吨，下降到目前的420—430美元/吨，且价格还有进一步下滑的趋势。

据我国商务部的预测，2006年世界氧化铝的消费量将达到6567万吨，而氧化铝的产量为6607万吨，过剩40万吨，并且随着氧化铝产能在2007年以后迅速扩张和大量释放，全球氧化铝将进入过剩周期，目前氧化铝价格的拐点已经出现，预计2006下半年以后价格将以回落为主。

二、我厂研究开发生产砂状氧化铝的迫切性和重要意义随着国际、国内两个市场的接轨和融通，质优、价廉的国外进口砂状氧化铝，以及满足现代化大型预焙阳极电解槽推广应用要求的氧化铝产品，对我国氧化铝企业和产品形成严重的冲击，面对激烈的市场竞争，大家越来越深刻的意识到当前国产氧化铝的质量，已经成了制约中国铝工业生存和发展的瓶颈环节，如不及时的调整产品结构和品种，尤其是质量，中国的氧化铝工业必将遭遇困境，因此审视度势，下大力气，尽快研究、开发适合我国铝工业生产需要的砂状氧化铝产品，以提高市场竞争力是十分必要的。

中国处理低品味一水硬铝石的成本要远远高于三水铝石型拜耳法产品的成本，这是国内氧化铝生产一直面临的先天性难题，为我国生产砂状氧化铝增加了难度，这一难题也使得国内氧化铝生产企业在国际竞争中处于不利的地位。

1）国内砂状氧化铝的生产情况：自上个世纪70年代美国铝业公司开发出以砂状氧化铝作为吸附剂的干法脱氟技术后，便在全世界铝工业迅速得到推广和应用，冶金级氧化铝粉状和砂状长期对峙的局面，在70年代末已统一于生产砂状氧化铝，目前国外氧化铝厂，尤其是国际上的六大氧化铝集团都生产的是砂状氧化铝，产品出口到世界各地。

从使用矿石的角度来分，目前国际上生产砂状氧化铝的工艺技术有三种：一是，以三水铝石为原料低浓度溶出种分生产砂状氧化铝的美铝技术；二是：，主要用三水铝石为原料以较高浓度溶出种分生产砂状氧化铝的瑞铝技术；三是：用一水软铝石和一水硬铝石为原料以高浓度溶出种分生产砂状氧化铝的的法铝技术。

中铝公司只有苹果铝业为纯拜耳法生产，90年代初引进法国技术（pechiney）公司的一段分解砂状氧化铝生产技术生产砂状氧化铝，（产出率较高，但强度较差，磨损指数在23.2—31.1％）其余厂家的产品均为中间装或粉状。

2）我国砂状氧化铝自主研发的情况：贵州铝厂在80年代早期便开始砂状氧化铝的研究工作，当时是为了满足引进8万吨/年大型预焙阳极电解槽的需要而展开的，尽管研究工作取得了一定的成绩，但由于技术和设备等方面的原因，在工业生产上没有获的成功。

山西铝厂1987年完成了物流量为6.5m3/h的半工业性试验，做了大量的试验研究工作，但没有形成可靠的生产工艺和技术装备，最终未能得到满意的砂状氧化铝产品。

2001年中铝公司成立后，决策层从我国铝工业长远的发展战略出发，决定继续进行砂状氧化铝的研究，因此组建了由山西铝厂、郑州轻研院、中南工大、沈阳院组成的攻关小组，项目被列为“十五”期间科技重点攻关项目，试验基地设在山西铝厂，原因：一是能覆盖我国各种氧化铝生产流程；二是各种引进的设备适合生产砂状氧化铝；山西铝厂的半工业试验的设计工艺条件及设备选择，都按高浓度一段分解砂状氧化铝工艺确定和计算。

碳分和种分扩试都取得了阶段性的成果，其实在2003我们厂也投入大量的资金进行砂状氧化铝的研究，分三片进行，碳分、种分Ⅳ组、种分，这跟山西铝厂的半工业试验是一个模式，应该说我们是在攻关成果的基础上，直接进行半工业或者说是直接进行工业应用，应该说取得了一定的成果，也在局部获得了成功，在一定的时间段内生产出了砂状氧化铝，但产品质量不稳定，且控制过程不能实现自动化控制，人员的劳动强度非常大。

3）研究开发生产砂状氧化铝的迫切性和重要意义：1、由产品的物理性能决定的与普通的氧化铝相比，砂状氧化铝具有流动性好，吸附能力强、强度大、活性较高、环保、节能、便于运输，飞扬损失小等等特点，国外发达国家已很少生产普通氧化铝，普通氧化铝将逐渐被淘汰；2、提高我国氧化铝市场竞争力的需要；普通氧化铝具有粒度细、强度低、比表面小、不易运输、飞扬损失大，面对者中国加入WTO后，市场越来越开放，面对者本轮氧化铝产能的大肆扩张后，我国的氧化铝生产企业必须要面对的是，进入下一轮的激烈厮杀中，国外氧化铝质优、价廉、成本低、环保等优点，国内普通的氧化铝难与之竞争，不利于占领市场，届时有可能进入全行业的被动局面。

3、氧化铝焙烧工艺及大型预焙阳极电解槽工艺的要求经焙烧后过细的氧化铝产品将增大电收尘的负荷，降低电收尘效率，飞扬损失增加，最终增加氧化铝成本，降低氧化铝的总回收率，应用于电解工艺，粉状氧化铝粒度较细，在输送及电解过程中容易产生飞扬，恶化操作环境和大气质量，烟气中氧化铝粉尘含量增加，也使电解铝烟气净化装置负荷增加，同时也增加氧化铝损失，提高了铝锭成本，细粉和超细粉过多也在一定程度上影响电流效率。

4、环保的需要：长期以来，电解厂的氟化氢气体，沥青烟对人体及环境造成危害，使用砂状氧化铝是解决氟害的根本，砂状氧化铝以其粒度、硬度、和表面活性的优点，克服了粉状氧化铝的缺点，氟化物及沥青烟微粒在具有高活性比表面的砂状氧化铝表面得到较好的吸附和沉降，以砂状氧化铝为原料的预焙阳极大型电解槽，可使同废气和粉尘一起排放的氟化物减少80％以上。

砂状氧化铝流动性好，适合各种给料输送及点式下料槽。

由于国家、企业对环保要求的提高，目前及今后砂状氧化铝将成为大多数电解率企业的首选，市场上普通氧化铝明显会受到砂状氧化铝的排挤，随着氧化铝产量的进一步扩大，市场上氧化铝需求相对过剩，普通氧化铝厂的竞争力将逐步被减弱。

5、扩大氧化铝产能及电解率产能的需要：如果砂状氧化铝不尽快实现产业化，传统的工艺装备，将大大落后世界氧化铝先进企业，到时候再进行产业化改造，投资及生产成本都会增加，大生产成本的氧化铝生产必然带来大成本的铝生产，到头来，我国的氧化铝、电解铝、及铝加工市场都会丢失。

三、我厂目前搞砂状氧化铝所面临的困难及所能采取的措施：困难：1、用我国的一水硬铝石研究、开发、生产砂状氧化铝这本身就是一个世界性难题，其特点是高铝、高硅、低铁、低A/S难溶，决定了其溶出液必然是高浓度溶出液。

不利于砂状生产。

2、产品不分级直接进入焙烧炉或分解首槽做种子3、自动化控制水平低，很难做到液量的精、准控制，分解过程计量系统不完善，种子的添加比例，料浆流量等缺乏准确的计量统计；4、分解过程的自动分析、监控手段落后，不利于进行跟踪监控和分析，更谈不上进行及时的调整。

5、现有种分工艺条件中，降温制度，首槽温度，搅拌速度，等因素对分解过程的影响需进一步研究；6、整个拜耳法工艺还存在生产通过的瓶颈环节，影响生产、液量的均衡通过，有可能引起粒度的周期性变化，（分解槽内固含波动受焙烧系统、溶出系统影响较大，不利于种分槽的稳定运行，可能会造成AH粒度周期性出现两级分化的现象）7、没有现成的经验遵循，操作人员需要在实践中进一步摸索。

措施：1）投分级机对产品进行旋流分级，这一点很关键；2）在生产中采用晶体结晶助剂，增强分解过程的附聚长大作用，提高产品的粒度，强度；3）提高溶出温度，强化溶出，降低精液分子比4）实行中间强制冷却分解制度，增加分解动力，促进晶体长大；5）种分系统需要配备先进的自动检测计量控制系统，将为种分系统的稳定运行，生产合格的砂状氧化铝产品提供可靠的保证；四、砂状氧化铝的行业标准（什么才是真正意义上的砂状氧化铝）我国的氧化铝工业必将面临全球化的激烈竞争和严峻挑战，国外各氧化铝企业都有自己的砂状氧化铝行标，由于其优越的三水铝石型原料和生产过程的高度自动化，产品的物理指标要远远好于我国的氧化铝，受到国内电解行业的青睐，为此我国冶金级氧化铝应加快向砂状氧化铝过渡，提高自己的产品质量，增强在国际市场的竞争力，制定我国自己的砂状氧化铝行标，势在必行，我国的砂状氧化铝行标由中色轻金属标准所主持，苹果铝业公司负责起草，在两年多的时间里他们广泛收集了国内外同类产品的标准资料，密切结合我国的资源状况和生产实际，本着科学、合理的原则，通过北京怀柔会议和浙江建德会议，最终形成了《砂状氧化铝行标》草稿，该标除过化学指标外，主要包括五个物理性能指标，即：粒度、磨损指数、α—AL2O3 、安息角、比表面由于国内氧化铝厂家都采用了先进的沸腾焙烧炉技术，在α—AL2O3、安息角、比表面三个指标上都不存在多大的问题，关键是粒度指标和磨损指数，由于我国采用一水硬铝石矿生产氧化铝，要求高温，高碱，长时间，且溶出效果较差，严重影响了砂状氧化铝的生产，目前只有苹果公司的产品粒度能够基本达到行标规定值，我国砂状氧化铝的化学成分和物理性能五、氧化铝二厂的两段法砂状氧化铝工艺完成分解车间工艺流程图六、附聚作用在砂状工艺中的作用（在砂状工艺中为什么要设置一个一段分解过程）目前各氧化铝厂生产过程中出现的问题是，当系统粒度粗化到一定程度以后，由于粗颗粒AH的二次成核以及破碎、磨蚀等现象的发生，产生大量的细粒子，受分解条件的限制，细粒子长大的速度较慢，其影响在断时间内很难消除，从而使系统粒度出现周期性的变化。