【产业训练营】铝产业链知识介绍

铝的性质和用途 2.铝的基本特性与主要应用领域
基本特性
质量轻
主要特点
主要应用领域举例
铝的密度是２.7t/m³,与铜 密度８.９ t/m³ ）或铁（密度７. 用于制造飞机、轨道车辆、汽车、船舶、 ９t/m³）比较，约为它们的1/3.铝制品或用铝制造的物品 桥梁、高层建筑和质量轻的容器等 重量轻，可以节省搬运费和加工费用 铝的力学性能不如钢铁，但它的比强度高．可以添加铜、 镁、锰、铬等合金元素，制成铝合金，再经加热处理，而 得到很高的强度．铝合金的强度比普通钢好，也可以和特 殊钢媲美 铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材料和适于 拉伸加工及其他各种冷热塑性成形 铝及其合金的表面有氧化膜，呈现白色，相当美观。如果 经过氧化处理，其表面的氧化膜更加牢固，而且还可以用 染色和图刷等方法，制造出各种颜色和光泽的表面 用于制造桥梁（特别似乎吊桥、可动 桥）、飞机、压力容器、集装箱、建筑 结构材料、小五金等 受力结构部件框架，一般用品及各种容 器、光学仪器及其他形状复杂的精密零 件 建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、 门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外 壳及室内外装修材料全球ຫໍສະໝຸດ 量资料来源：中国国土资源部
270
100.00%
380
100.00%
世界铝土矿储量资源储量丰富,。储量的静态开采服务年限约为146年，基础储量的静态保证年限约为209年， 即使用量在未来20年内增长1倍，在可预见的21世纪中世界铝土矿储量资源也能够保证需求。分布极不均衡,世界 拥有铝土矿资源的国家50多个， 但排在世界前5位的国家就占了储量和资源储量总量的70%以上，前10位国家占 了世界资源量的85%以上。
一、铝土矿资源状况
铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面。铝土矿是生产金属铝 的最佳原料，也是最主要的应用领域，其用量占世界铝土矿总产量的 90%以上。而铝土矿的非金属用途主要是作耐火材料、研磨材料、化学 制品及高铝水泥的原料。 1．全球矿源分布情况 据美国地质勘探局USGS（United States Geological Survey）的最新数据， 世界上铝土矿储量为230亿吨, 基础储量约330亿吨，资源总量约在550－750 亿吨，世界人均储量约3947千克。全球铝土矿的分布状况大致如下：
废 铝:铝及铝合金产品的报废品。 再生铝:至少经过一次熔注或加工 ,并经回收和处理所获得的金属铝.
四、原铝的种类及其划分标准:
纯铝:
铝含量最少为99%,并且其他任何元素的含量不超过下列规定界限的 金属铝:Fe+Si含量不大于1.0%,其他元素,每钟含量不大于0.10%.
工业纯铝：铝含量为98%-99.7% 精铝:(纯铝 精铝)
强度好， 比强度高
加工容易
美观、适于各种 表面处理
耐蚀性、耐气候 性好
门板、车辆、船舶外部覆盖材料，厨房 铝及其合金，因为表面能生成硬而且致密的氧化薄膜，很 器具，化学装置，屋顶瓦板，电动洗衣 多物质对它不产生腐蚀作用。选择不同合金，在工业地区、 机、海水淡化、化工石油、材料、化学 海岸地区使用，也会有很优良的耐久性 药品包装
二、铝产业链基本概念解释
铝土矿(又称高铝矾土)：实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水
硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称，它通常是一种由铝的三种氢氧化物以不同的比率组成的 胶体混合物。
氧化铝：俗称铝氧粉，分子式Al2O3,它是一种白色粉末状物料，熔点为2050℃,沸
点为3000 ℃,真密度为3.5-3.6g/cm3,假密度为1.0g/cm3，流动性好，不溶于水，能溶于 冰晶石熔体中，是电解生产中的主要原料。工业用的氧化铝是氧化铝厂从铝矿石中提 取来的。 直流电能：在铝电解生产中，其能源主要是直流电能，约占整个能源消耗的97% 左右，但在整个世界范围内，所有发电厂输出的电能均为高压交流电，要使之成为能 由于电解生产的低压直流电，必须进行变压整流。高压交流电变压整流的基本流程如 下：
外线高压交流电 整流 功率补偿 去电解槽 低压直流电 通过整流后的直流电，可直接送入电解槽上用于铝电解生产。 户外开关 降压
二、铝产业链基本概念解释
阳极（又名预焙阳极）：是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂制造而 成，用作预焙铝电解槽作阳极材料。这种炭块已经过焙烧，具有稳定的几何形状， 所以也称预焙阳极炭块，习惯上又称为铝电解用炭阳极。用预焙阳极炭块作阳极 的铝电解槽称预焙阳极电解槽，简称预焙槽，这是一种现代化的大型铝电解槽。 阳极材料：铝电解生产是采用高温并具有很大腐蚀性的冰晶石-氧化铝熔盐电 解，作为阴阳两极的导电材料，目前能抵御这种侵蚀性并且价格低而又能良好导 电的，唯有碳素制品，因此，铝工业上均采用碳素电极，炭阴极和炭阳极。在电 解过程中，炭阴极原则上不消耗，只破损；炭阳极则直接参与电化学反应而不断 被消耗。 铝电解生产中阳极材料依据槽型不同而不同，自焙阳极电解槽使用的是阳极糊， 而预焙阳极电解槽使用的是预焙阳极炭块。 铝电解辅助材料：铝电解生产所用的熔剂主要是冰晶石和氟化铝，还有一些添 加剂，如氟化钙、氟化镁、氟化钠、氟化锂等。
19
7.7 7 7 6 5.8 3.5 3.2 2
7.04%
2.85% 2.59% 2.59% 2.22% 2.15% 1.30% 1.19% 0.74%
25
14 25 9 6.5 6 3.6 3.5 2.5
6.58%
3.68% 6.58% 2.37% 1.71% 1.58% 0.95% 0.92% 0.66%
（强度很低，性能比 较单一）
纯
铝
决大部分（85%以上）要添加其他金属，配成各种合金
纯铝决大部分（85%以上）要添加其他金属，配成各种合金，并通过铸造、 压力铸造、轧制、挤压、垃拨、锻压、冲压、球摩烧结、深加等各种发法加工 成具有不同品种、形状、规格及不同性能、功能和用途的铸件、压铸件或板、 带、条、箔材，管、棒、型、线材、自由锻件或模锻件、粉材等铝加工零件和 部件,供各工业部门和人民 生活各方面的需要。
三、铝产业链基本概念解释
原生铝(电解铝):直接用氧化铝原料经冶炼而生产出来的金属铝.( 经还原或 分解金属化合物所提炼的金属铝.)
铝合金:以铝为基本金属元素,并由合金元素及杂质所组成的工程合金.
合金中铝的含量超过任何一种其他元素,其他元素中至少有一种元素的含量 超过0.10%,或者Fe+Si的含量超过0.10%,所有其他元素的总含量超过1.0%. 铝合金中的合金元素,是为了使该合金中具有某些特性而有意加入的或保留 的;而杂质是指并非有意加入或保留的金属或非金属元素. 由于纯铝的强度较低,其用途受到一定的限制,所以工业上更多的采用铝合金
电线、母线接头、锅、电饭锅、热交换 器、汽车散热器，电子元件等
照明器具、反射镜、屋顶瓦板抛物面天 线、冷藏库、冷冻库、投光器、冷暖器 的隔热材料 船用罗盘、天线、操舵室的器具等
铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶出量很微 小．同时由于表面光滑容易清洗，故细菌不易停留繁殖
铝对声音是非转播体，有吸收声波的性能 铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理 想的低温装置材料
铝的性质和用途 2.铝的基本特性与主要应用领域
基本特性 耐化学药品 导热、导电性好 对光、热、电波 的反射 没有磁性 无毒 吸音性 耐低温 主要特点 对硝酸、冰醋酸、过痒化氢等化学药品不良反应。有非常 好的耐药性 导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的３~４倍 对光的反射率，抛光率为７０％，高纯度铝经过电解抛光 以后为９４％，比银（９２％）还高。铝对热辐射和电波， 也有很好的发射性能 铝是非磁性体 主要应用领域举例 用于化学装置、包装及酸和化学制品包 装
一、铝及铝产品分类
铝土矿 1、按照铝锭的生产过程分 氧化铝 电解铝 高级纯铝（铝的含量99. 93%-99.999%） 2、按照铝锭的主成份含量分 工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%） 工业纯铝（铝的含量98.0%-99.7%） 加工材，如板、带、箔、管、棒、型、锻件、粉末等 3、按照铝的市场产品型态分 铸造材、盘条线杆电缆等 日常生活中的各类铝制品等
铸造
铝加工 轧制 线缆 其它
建筑 交通运输 铝应用行业 电力电子 耐用品 机械设备
包装
其它
铝资源循环圈
报废回收 再 生 铝
回收废料集中堆存 拆解、 分类，得 到成份接 近的废铝 生产设备或生 活用品 铝制品，如 型材、板带、 箔等
再 生利用
原 生 铝
铝土矿
氧化铝
电解铝
重熔得 到专门 用途的 铝合金 材料， 包括铝 合金锭、 铝合金 铸棒、 铝盘条、 扁锭等
五、铝的性质和用途
1.自然属性 铝是一种银白色的轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地 壳中铝元素的含量约为8%,仅次于氧和硅,位居第三位（金属第一 位）。由于铝的化学性质很活泼，因而在自然界中并没有单质的 金属铝存在，而是以各种化合物状态存在，自然界中含铝的矿物 约250种。 铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之 一，被世人称为第二金属，其产量及消费仅次于钢铁。铝的比重 为2.7，密度约为铜、钢的1/3。不仅重量轻，质地坚，而且具有 良好的延展性、导电性、导热性、耐腐蚀性、耐热性和耐核辐射 性，是经济发展的重要基础原料。
食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗机 器、食品容器等
用于室内天棚板等 冷藏库、冷冰库、南极雪上车辆、氧及 氢的生产装置
现阶段铝的主要用途
近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。铝消费的支柱行业主要在 建筑业、交通运输业和包装业，这三大行业的铝消费一般占当年铝总消费量的60%左右。 在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观，使铝在建筑业被 越来越多地广泛应用，特别是在铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。 在交通运输业上，为减轻交通工具自身的重量，减少废气排放对环境的污染，摩托 车、各类汽车、火车、地铁、飞机、船只等交通运输工具都开始大量采用铝及铝合金作 为构件和装饰件。特别是铝合金加工材的硬度和强度不断提高，航空航天领域使用的比 例也开始逐年增加。 在包装业上，各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等用 铝范围也在扩大。 在其它消费领域，电子电气、家用电器（冰箱、空调）、日用五金等方面的使用量 和使用前景也越来越广阔。
74 58 21 20
27.41% 21.48% 7.78% 7.41%
86 77 56 25
22.63% 20.26% 14.74% 6.58%
巴西(Brazil)
印度(India) 中国（China） 圭亚那（Guyana） 希腊（Greece） 苏里南（Surinam） 哈萨克斯坦（Kazakhstan） 委内瑞拉（Venezuela） 俄罗斯（Russia）
铝产业链知识介绍
目
录
第一部分、铝产业链基础知识概述 第二部分、铝土矿 第三部分、氧化铝
第四部分、电解铝
第五部分、铝加工及应用
第一部分：铝产业链概述
铝产业链结构图：
煤炭 铝土矿 能源市场 水能 其它 原油 煤沥青 石油焦
氧化铝
电力
阳极炭块
氟化铝
冰晶石
电解糟 热、铸轧卷 电解铝锭或铝液及其粗加工 合金锭 合金铸棒 电工圆铝杆 挤压
将铝含量为99.0%以上的纯铝,用特殊的冶炼方法制成的纯度不小于 99.95%的金属铝.
高纯铝:(精铝
高纯铝)
以优质的精铝为原料,采用特殊的冶炼方法(例如采用定向凝固提纯法) 生产的纯度不小于99.999%的金属铝.(我国有色金属行业标准YS/T2751994中列有两种高纯铝.
纯铝的应用
小部分主要冶金、化工等部门.
第二部分：铝土矿
一、铝土矿资源状况
如前所述，铝在自然界中不是以单质状态存在，而总是以化合物的形式存 在的。在自然界铝矿物和含铝矿物有250余种，其中主要的为铝土矿、高岭土、 红柱石、霞石、明矾石、冰晶石等，目前提取原铝用的主要铝矿物是铝土矿。 铝土矿(又称高铝矾土)实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水 软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称，它通常是一种由铝的 三种氢氧化物以不同的比率组成的胶体混合物。
表一 地区 比例
全球铝土矿资源量分布状况（按地区分） 南美洲 21% 非洲 32% 大洋洲 23% 亚洲 18% 其它地区 6%
全球铝土矿基础储量分布表
国家 几内亚（Guinea） 澳大利亚（Australia） 越南（Vietnam） 牙买加(Jamaica) 储量（亿吨） 比例 基础储量（亿吨） 比例