电解铝厂工艺讲义
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五是部分电解铝企业生产过程污染环境。在 546 万吨生产能力中, 工艺落后、污染严重的自焙槽生产能力仍有 131 万吨，占 24%。此外， 部分新建项目违反《环境保护法》，不按规定向有批准权限的环境保 护行政主管部门报批环境影响报告书，擅自开工建设；项目建成后也 未经环境保护部门验收，不管环保是否达标即投入生产，影响当地的 生态环境。一些企业违反《节约能源法》、《大气污染防治法》和国家 现行产业政策，建设小火电机组和小电网做自备电厂，发电效率低， 浪费能源，多数小机组使用小矿煤发电，根本不进行脱硫处理，排放 大量的二氧化硫和氧化氮，污染环境。
近年来，随着国内需求扩大，我国电解铝工业发展迅猛，产能不 断扩张,产量不断增长。虽然装备技术水平有所提高，新建项目规模 扩大，但也出现了氧化铝原料供应日趋紧张且价格持续上涨,电解铝 总量供大于求，违规建设、盲目发展的势头。需要引起关注并加以正 确引导。
电解铝市场供求情况及存在问题
1995 年全国电解铝生产企业 53 家，电解铝产能 197 万吨，产量 168 万吨。2002 年猛增到 138 家，产能 546 万吨，产量 435 万吨。目 前仍有在建项目 47 个，建设规模约 500 万吨，投资额约 350 亿元。 基本情况及存在问题如下：
一是生产能力增长过快,市场供大于求。2002 年国内电解铝比上 年增产 95 万吨，增长 28%。生产能力增长 36%，当年出口 79 万吨， 实现净出口 21 万吨。成为世界最大的电解铝生产国和氧化铝消耗国。 今年 1-8 月，电解铝产量 346 万吨，出口 70 万吨，净出口 18 万吨。
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 国早 1964 年之 1968 年先后建立了两个上插阳极棒连续自焙阳极电解 槽铝电解厂。
世界再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分，是世界铝工业可 持续发展的不可缺少的资源，是有着巨大市场潜力和发展前景的行 业。再生铝有着电解铝所不具备的优势，每吨再生铝和每吨电解铝相 比节省能源达 95％，CO2 和有害排放物大大减少，有利于环保。铝又 是一种完全可以回收再生，并且品质不会降低的金属。铝金属重量轻， 在汽车工业的应用日益受到重视，欧美国家的汽车公司，如美国通用 汽车公司、福特汽车公司和德国大众汽车公司、宝马汽车公司都在强 化和开发铝部件在汽车上的应用，全铝汽车已经成功研制出来，其减 轻汽车自重、节省燃料、有利环保的优势令人瞩目。 美国 2001 年用铝废料生产的再生铝为 298.2 万吨，超过了原铝的产 量。2001 年美国回收的铝饮料罐占总产量的 55.4％，回收铝 75.5 万 吨。美国铝业公司已经确立了新的废铝回收目标，到 2002 年，美铝 的铝产品要有 50％用回收的废铝生产。
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 且不比再生铝厂的生产成本高，这是提供给再生铝和铝废料行业的一 个商业信息，即废铝价格变得太高和浮动太快，将削弱废铝再生工艺 的竞争力。 总之，世界再生铝行业的发展有着自身的规律，市场需求和价格是关 键，降低废料再生生产成本，开发废铝再生工艺新技术、新设备迫在 眉睫。在汽车工业、包装工业和建筑工业方面废铝回收再生有着巨大 市场潜力和发展前景。
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 势必助长乱采滥挖。如果不规范新一轮氧化铝投资行为，我国已探明 的铝土矿资源将遭到严重破坏。
四是行业集中度没有明显提高。1995 年全国电解铝企业平均产量 3.2 万吨，至 2002 年仍基本没有变化，而国外的平均产量为 19 万吨。 在目前 138 家企业中，年产电解铝 20 万吨以上的仅 3 家,产量 72 万 吨,10-20 万吨的 7 家，产量 89 万吨；5-10 万吨的 20 家，产量 124 万 吨;3-5 万吨的 12 家，产量 42 万吨；其余 96 家产量 108 万吨。5 万吨 以下铝厂共 108 家，占总数的 78%，产量仅占 34%。我国电解铝产 量是世界总产量的 17%，但企业数量超过国外所有的电解铝企业数 (120 家左右)。
六是大部分项目未经规定程序审批。据了解，近几年大部分电解 铝建设项目未按规定投资程序进行审批。有的是地方有关部门超越了 项目管理权限进行审批，有的是未经任何审批就施工建设。一些企业
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 亿只铝罐的重量。 日本的再生铝合金需求一直呈上升趋势，汽车零部件的铝化及出口汽 车数量增加使铝废料价格全面上涨，影响到和铝罐有关的行业。通常 每公斤 100 日元以下的废铝罐涨到 125 日元或 130 日元。2002 年 12 月铝再生合金比 2001 年 12 月的产量增加 18.1，销售量增加 16.8％。 西班牙是个颇具代表的国家，目前原铝生产能力为 37 万吨／年，再 生铝生产能力为 25 万吨／年，重熔能力还在增加。挪威海德鲁公司 在西班牙 Azuqueca 建立一座全新的重熔回收厂，从 2001 年开始试生 产铝挤压坯料，目前产能已经达到 6 万吨／年，原料是干净的铝生产 废料和当地铝挤压厂产生的商业废料和其他材料，如晶粉细化剂和中 间合金以及进口的铝锭。 世界再生铝行业的发展还有一个新的特点，那就是大型汽车公司和铝 业公司建立闭环铝废料回收再生系统。据英国《今日铝》杂志一篇文 章报道，美国通用汽车公司已经和加铝建立起铝废料回收再生系统， 其下属的一个汽车冲压件厂把一年的单一品种的 6111 铝合金废料共 计 1250 万磅全部送到加铝在美国 Oswego 铝加工厂直接入炉重熔， 再轧制汽车用板返回至汽车冲压件厂，而不是和其他铝废料混合送到 废料市场上出售。这样，通用汽车公司冲压件厂每年节省资金 250 万 美元。值得人们注意的是，世界各大汽车公司都在注意和研究这一新 铝废料回收再生系统，并十分看重其未来的市场潜力和发展空间。 英国 Alcunet 有限公司的 AndySmith 先生对铝合金合同进行了成本分 析，指出电解铝厂非常愿意生产 A380 铝合金，因为其生产成本可靠
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电解铝厂工艺 培训讲义
2004 年 1 月 10 日
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电解铝行业发展
在目前已经发现的 108 种化学元素中，金属就占 85 中，通常把 这些金属元素分为黑色和有色金属两大类。除了铁、锰、铬属黑色金 属外，其余均为有色金属。对于这些有色金属，按其某些特性又可分 为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等，其中铝是有色轻 金属类的一种金属。
自然界中铝的储藏量极为丰富，其含量约占地壳重量的 8%，仅 次于氧（49.1%）和硅（26%），居第三位。几乎是地壳中全部金属含 量的三分之一。然而，铝的化学性质十分活波，故在自然界中从没有 发现过元素状态的金属铝，有的却都是铝的化合物，约有 250 多种矿 物。其中最常见的硅酸盐族，以及他它们的风化产物粘土，还有水化 合物，例如铝土矿，这是目前炼铝的主要原料，尽管自然界中铝的分 布和储量如此丰富，但对于它的提取却比铜大约晚了二千年，直到十 九世纪初它才被制取出来。
三是引发了氧化铝投资热。由于电解铝产能扩张过快，引发了对 氧化铝的投资热。初步了解，在建氧化铝项目和规划建设项目 19 个， 规划总规模氧化铝 1000 万吨/年以上。除一些拟使用进口铝土矿外， 大多数没有配套建设铝矿山，若主要依靠收购群采铝土矿维持生产，
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二是原料供应紧张且价格暴涨，电解铝利润相对下降。尽管我国 氧化铝产量 2002 年已达到 545 万吨，仍无法满足电解铝快速增长的 需求。1998 年进口氧化铝 157 万吨，2002 年猛增到 457 万吨。今年 1-8 月累计进口 360 万吨，同比增长 26%。
由于我国电解铝产能快速增长，国际市场氧化铝由供大于求变为 供不应求。特别是我国现货采购氧化铝已占世界现货贸易量的 60% 以上，导致进口价格急剧上涨。2002 年全年进口氧化铝到岸价为每 吨 163 美元，自 2003 年元月开始逐月上涨，7 月份涨到 263 美元， 目前最高 320 美元/吨。氧化铝费用占电解铝销售价格(上海金属交易 所)比重已由 2002 年的平均 27%上涨到今年 6 月份的 40%。电解铝与 氧化铝原料价差急剧缩小，电百度文库铝利润空间大幅度下降。
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国际市场电解铝总体上供大于求，我国电解铝快速增长加剧了这 一局面。2002 年全球电解铝供应量 2609 万吨，供给大于消费 78 万 吨。有关资料表明，2002 年底全球电解铝总库存量高达 340 万吨， 相当于 1.6 个月的消费量。2003 年 1-6 月，全球电解铝供应量 1357 万吨，表观消费量 1314 万吨，供给量过剩 43 万吨。今年 6 月底，伦 敦金属交易所电解铝仍有库存 114 万吨。
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AL+K-Hg=AL+KCI+HgCI2 ALCI3+3K=AL+3KCI NaCI.ALCI3+3Na=AL+4NaCI 当时在法国巴黎附近建立了用钠来还原氯化钠氯化铝复盐的制 铝工厂。1865 年俄国的别克托夫提议用镁还原冰晶石来生产铝，这 种方法后来在的国盖墨林概根铝镁工厂采用了。反应是： 2Na3ALF6+3Mg=3NaMgF3+2AL +3NaF 在化学法制率阶段里，尽管后来采用了钠、镁作还原剂，但由于 当时生产规模有限，还原剂又非常昂贵，因此生产量不大，整个化学 法制铝才 20 吨。当时对铝有“泥土中的银子”之称。直到 1888 年采 用电解法炼铝后，铝工业生产才能获得了新生。 2、电解发炼铝 电解法炼铝的试验，早在用化学法制铝的同时，就已经开始了， 1807 年至 1854 年英国的戴维和德国的本生及法国的特维耳多次做试 验因当时的能源问题没有成功，等 1867 年发明了发电机，并在 1880 年加以改进后，实现了三相交流输电，有了充实的电力，这才给实现 工业性电解法炼铝提供了前提条件。1886 年美国的霍尔、法国的埃 鲁不约而同的分别向各自的政府申请了冰晶石—氧化铝熔盐电解法 的专利获得批准。这就是后人称呼的霍尔—埃鲁法。 1888 年首先在美国匹兹堡利用霍尔—埃鲁法电解槽；1923 年发 明了侧插阳极棒自焙电解槽，当时受到很大限制，同时环境污染也很 严重。1950 年以后，开始研究上插阳极棒连续自焙阳极电解槽。我
巴西于 1990 年开始生产铝饮料罐，现在年产铝罐能力达到 102 亿 只，1991 年开始回收铝饮料罐。南美三个大国——巴西、阿根廷和 智利的铝饮料生产中心设在巴西，也是南美地区现在消费铝饮料罐最 多的国家。2001 年，上述三国共消费 118 亿只铝饮料罐，巴西占到 89％，达到 105 亿只。巴西很重视铝饮料罐回收，有 15 万人从事铝 饮料罐回收，2001 年回收率达到 85％，居世界第一，超过日本 82.5 ％的回收率。巴西当年回收的铝罐重量达到 11.95 万吨，相当于 90
那么铝的历史又是怎样发展的呢？它首先是用化学法制取，以后 发展为融盐电解法。
1、化学法炼铝 1825 年丹麦的厄尔施泰首先用钾汞还原无水氯化铝（ALCI3），首 次得到铝的金属粉末，二十年后，德国的韦勒只用钾代替钾贡还原无 水氯化铝也得到了铝的灰色粉末。化学反映式：
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近年来，随着国内需求扩大，我国电解铝工业发展迅猛，产能不 断扩张,产量不断增长。虽然装备技术水平有所提高，新建项目规模 扩大，但也出现了氧化铝原料供应日趋紧张且价格持续上涨,电解铝 总量供大于求，违规建设、盲目发展的势头。需要引起关注并加以正 确引导。
电解铝市场供求情况及存在问题
1995 年全国电解铝生产企业 53 家，电解铝产能 197 万吨，产量 168 万吨。2002 年猛增到 138 家，产能 546 万吨，产量 435 万吨。目 前仍有在建项目 47 个，建设规模约 500 万吨，投资额约 350 亿元。 基本情况及存在问题如下：
一是生产能力增长过快,市场供大于求。2002 年国内电解铝比上 年增产 95 万吨，增长 28%。生产能力增长 36%，当年出口 79 万吨， 实现净出口 21 万吨。成为世界最大的电解铝生产国和氧化铝消耗国。 今年 1-8 月，电解铝产量 346 万吨，出口 70 万吨，净出口 18 万吨。
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世界再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分，是世界铝工业可 持续发展的不可缺少的资源，是有着巨大市场潜力和发展前景的行 业。再生铝有着电解铝所不具备的优势，每吨再生铝和每吨电解铝相 比节省能源达 95％，CO2 和有害排放物大大减少，有利于环保。铝又 是一种完全可以回收再生，并且品质不会降低的金属。铝金属重量轻， 在汽车工业的应用日益受到重视，欧美国家的汽车公司，如美国通用 汽车公司、福特汽车公司和德国大众汽车公司、宝马汽车公司都在强 化和开发铝部件在汽车上的应用，全铝汽车已经成功研制出来，其减 轻汽车自重、节省燃料、有利环保的优势令人瞩目。 美国 2001 年用铝废料生产的再生铝为 298.2 万吨，超过了原铝的产 量。2001 年美国回收的铝饮料罐占总产量的 55.4％，回收铝 75.5 万 吨。美国铝业公司已经确立了新的废铝回收目标，到 2002 年，美铝 的铝产品要有 50％用回收的废铝生产。
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 且不比再生铝厂的生产成本高，这是提供给再生铝和铝废料行业的一 个商业信息，即废铝价格变得太高和浮动太快，将削弱废铝再生工艺 的竞争力。 总之，世界再生铝行业的发展有着自身的规律，市场需求和价格是关 键，降低废料再生生产成本，开发废铝再生工艺新技术、新设备迫在 眉睫。在汽车工业、包装工业和建筑工业方面废铝回收再生有着巨大 市场潜力和发展前景。
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四是行业集中度没有明显提高。1995 年全国电解铝企业平均产量 3.2 万吨，至 2002 年仍基本没有变化，而国外的平均产量为 19 万吨。 在目前 138 家企业中，年产电解铝 20 万吨以上的仅 3 家,产量 72 万 吨,10-20 万吨的 7 家，产量 89 万吨；5-10 万吨的 20 家，产量 124 万 吨;3-5 万吨的 12 家，产量 42 万吨；其余 96 家产量 108 万吨。5 万吨 以下铝厂共 108 家，占总数的 78%，产量仅占 34%。我国电解铝产 量是世界总产量的 17%，但企业数量超过国外所有的电解铝企业数 (120 家左右)。
六是大部分项目未经规定程序审批。据了解，近几年大部分电解 铝建设项目未按规定投资程序进行审批。有的是地方有关部门超越了 项目管理权限进行审批，有的是未经任何审批就施工建设。一些企业
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极距铝业论坛 http://www.alACD.com 亿只铝罐的重量。 日本的再生铝合金需求一直呈上升趋势，汽车零部件的铝化及出口汽 车数量增加使铝废料价格全面上涨，影响到和铝罐有关的行业。通常 每公斤 100 日元以下的废铝罐涨到 125 日元或 130 日元。2002 年 12 月铝再生合金比 2001 年 12 月的产量增加 18.1，销售量增加 16.8％。 西班牙是个颇具代表的国家，目前原铝生产能力为 37 万吨／年，再 生铝生产能力为 25 万吨／年，重熔能力还在增加。挪威海德鲁公司 在西班牙 Azuqueca 建立一座全新的重熔回收厂，从 2001 年开始试生 产铝挤压坯料，目前产能已经达到 6 万吨／年，原料是干净的铝生产 废料和当地铝挤压厂产生的商业废料和其他材料，如晶粉细化剂和中 间合金以及进口的铝锭。 世界再生铝行业的发展还有一个新的特点，那就是大型汽车公司和铝 业公司建立闭环铝废料回收再生系统。据英国《今日铝》杂志一篇文 章报道，美国通用汽车公司已经和加铝建立起铝废料回收再生系统， 其下属的一个汽车冲压件厂把一年的单一品种的 6111 铝合金废料共 计 1250 万磅全部送到加铝在美国 Oswego 铝加工厂直接入炉重熔， 再轧制汽车用板返回至汽车冲压件厂，而不是和其他铝废料混合送到 废料市场上出售。这样，通用汽车公司冲压件厂每年节省资金 250 万 美元。值得人们注意的是，世界各大汽车公司都在注意和研究这一新 铝废料回收再生系统，并十分看重其未来的市场潜力和发展空间。 英国 Alcunet 有限公司的 AndySmith 先生对铝合金合同进行了成本分 析，指出电解铝厂非常愿意生产 A380 铝合金，因为其生产成本可靠
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电解铝行业发展
在目前已经发现的 108 种化学元素中，金属就占 85 中，通常把 这些金属元素分为黑色和有色金属两大类。除了铁、锰、铬属黑色金 属外，其余均为有色金属。对于这些有色金属，按其某些特性又可分 为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等，其中铝是有色轻 金属类的一种金属。
自然界中铝的储藏量极为丰富，其含量约占地壳重量的 8%，仅 次于氧（49.1%）和硅（26%），居第三位。几乎是地壳中全部金属含 量的三分之一。然而，铝的化学性质十分活波，故在自然界中从没有 发现过元素状态的金属铝，有的却都是铝的化合物，约有 250 多种矿 物。其中最常见的硅酸盐族，以及他它们的风化产物粘土，还有水化 合物，例如铝土矿，这是目前炼铝的主要原料，尽管自然界中铝的分 布和储量如此丰富，但对于它的提取却比铜大约晚了二千年，直到十 九世纪初它才被制取出来。
三是引发了氧化铝投资热。由于电解铝产能扩张过快，引发了对 氧化铝的投资热。初步了解，在建氧化铝项目和规划建设项目 19 个， 规划总规模氧化铝 1000 万吨/年以上。除一些拟使用进口铝土矿外， 大多数没有配套建设铝矿山，若主要依靠收购群采铝土矿维持生产，
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二是原料供应紧张且价格暴涨，电解铝利润相对下降。尽管我国 氧化铝产量 2002 年已达到 545 万吨，仍无法满足电解铝快速增长的 需求。1998 年进口氧化铝 157 万吨，2002 年猛增到 457 万吨。今年 1-8 月累计进口 360 万吨，同比增长 26%。
由于我国电解铝产能快速增长，国际市场氧化铝由供大于求变为 供不应求。特别是我国现货采购氧化铝已占世界现货贸易量的 60% 以上，导致进口价格急剧上涨。2002 年全年进口氧化铝到岸价为每 吨 163 美元，自 2003 年元月开始逐月上涨，7 月份涨到 263 美元， 目前最高 320 美元/吨。氧化铝费用占电解铝销售价格(上海金属交易 所)比重已由 2002 年的平均 27%上涨到今年 6 月份的 40%。电解铝与 氧化铝原料价差急剧缩小，电百度文库铝利润空间大幅度下降。
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国际市场电解铝总体上供大于求，我国电解铝快速增长加剧了这 一局面。2002 年全球电解铝供应量 2609 万吨，供给大于消费 78 万 吨。有关资料表明，2002 年底全球电解铝总库存量高达 340 万吨， 相当于 1.6 个月的消费量。2003 年 1-6 月，全球电解铝供应量 1357 万吨，表观消费量 1314 万吨，供给量过剩 43 万吨。今年 6 月底，伦 敦金属交易所电解铝仍有库存 114 万吨。
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AL+K-Hg=AL+KCI+HgCI2 ALCI3+3K=AL+3KCI NaCI.ALCI3+3Na=AL+4NaCI 当时在法国巴黎附近建立了用钠来还原氯化钠氯化铝复盐的制 铝工厂。1865 年俄国的别克托夫提议用镁还原冰晶石来生产铝，这 种方法后来在的国盖墨林概根铝镁工厂采用了。反应是： 2Na3ALF6+3Mg=3NaMgF3+2AL +3NaF 在化学法制率阶段里，尽管后来采用了钠、镁作还原剂，但由于 当时生产规模有限，还原剂又非常昂贵，因此生产量不大，整个化学 法制铝才 20 吨。当时对铝有“泥土中的银子”之称。直到 1888 年采 用电解法炼铝后，铝工业生产才能获得了新生。 2、电解发炼铝 电解法炼铝的试验，早在用化学法制铝的同时，就已经开始了， 1807 年至 1854 年英国的戴维和德国的本生及法国的特维耳多次做试 验因当时的能源问题没有成功，等 1867 年发明了发电机，并在 1880 年加以改进后，实现了三相交流输电，有了充实的电力，这才给实现 工业性电解法炼铝提供了前提条件。1886 年美国的霍尔、法国的埃 鲁不约而同的分别向各自的政府申请了冰晶石—氧化铝熔盐电解法 的专利获得批准。这就是后人称呼的霍尔—埃鲁法。 1888 年首先在美国匹兹堡利用霍尔—埃鲁法电解槽；1923 年发 明了侧插阳极棒自焙电解槽，当时受到很大限制，同时环境污染也很 严重。1950 年以后，开始研究上插阳极棒连续自焙阳极电解槽。我
巴西于 1990 年开始生产铝饮料罐，现在年产铝罐能力达到 102 亿 只，1991 年开始回收铝饮料罐。南美三个大国——巴西、阿根廷和 智利的铝饮料生产中心设在巴西，也是南美地区现在消费铝饮料罐最 多的国家。2001 年，上述三国共消费 118 亿只铝饮料罐，巴西占到 89％，达到 105 亿只。巴西很重视铝饮料罐回收，有 15 万人从事铝 饮料罐回收，2001 年回收率达到 85％，居世界第一，超过日本 82.5 ％的回收率。巴西当年回收的铝罐重量达到 11.95 万吨，相当于 90
那么铝的历史又是怎样发展的呢？它首先是用化学法制取，以后 发展为融盐电解法。
1、化学法炼铝 1825 年丹麦的厄尔施泰首先用钾汞还原无水氯化铝（ALCI3），首 次得到铝的金属粉末，二十年后，德国的韦勒只用钾代替钾贡还原无 水氯化铝也得到了铝的灰色粉末。化学反映式：
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