1铝加工产业的现状及发展趋势

φ8×10m
45.76t/h
4.58t/h 217.3m3/h
240 m3/h
240 m3/h
矿浆槽
240 m3/h 355 m3/h
∮8*10
400m3
240m3/h
Q=610m3/h
Q=400m3/h
自原料制备
240m3/h
去高压隔膜泵 蒸汽 蒸汽
高位槽 停留12h后出料
蒸汽
240m3/h
增压泵
预脱硅槽 105℃
240m3/h
φ10.5×32m
Q=300m3/h
105℃
240m3/h
105℃
240m3/h
倒料泵
Q=200m3/h
倒料泵
Q=200m3/h
出料泵
Q=200m3/h
54m3/h
354.76m3/h
186m3/h
356.19m3/h
167.21m3/h
3×80m3/h
153.85m3/h
80m3/h
294.39m3/h
134.39m3/h 34.23t/h
80m3/h
20t/h
80m3/h
20t/h
φ14×30m
φ7×9m
φ3×3
φ3×3
Q=100m3/h
Q=540～710m3/h
Q=100m3/h
φ8×13m
φ7×9 φ8×12m
Q=560～705m3/h
Q=700m3/h
铝的相关概述
主要公司
（2007年） 世界原铝产地： 北美、西欧（德、法）、中、俄、澳大利亚、巴西。 俄罗斯铝业联合公司【第一大铝公司】420万吨（12%） 力拓公司（加铝）： 【第二大铝公司】 约400万吨 美国铝业公司【Alcoa，第三大铝公司 】约380万吨 中国铝业公司：【第四大铝公司】 288 万吨 雷诺兹金属公司[美] 凯撒铝及化学公司[美] 波施涅铝工业公司[法] 德国联合工业公司 日本轻金属公司 澳大利亚科马尔科铝业公司 APA公司【加拿大铝业公司、瑞士铝集团、法国佩希公司 】
铝加工产业的现状及发展趋势
主讲人： 蒋显全 教授
西南大学 重庆市科学技术研究院
2013年12月20日
内容提要
一、铝的相关概述 二、世界铝行业现状及发展趋势
三、中国铝产业现状及发展趋势
四、中国交通用铝现状及发展趋势
内容提要
一、铝的相关概述 二、世界铝行业现状及发展趋势
三、中国铝产业现状及发展趋势
四、中国交通用铝现状及发展趋势
年度
年度
产量
1995
1996 1997 1998 1999
186
190 217 243 259
电解铝产量/万吨
2000
2001 2002 2003 2004
279
337 451 554 668
2005
2006 2007 2008
780
935 1255 1317
世界电解铝产量
世界与中国电解铝产量
年度
217.3m3/h
63.88m3/h 217.3m3/h
φ10×10m
φ10120～165m3/h
356.19m3/h
2×120t/h
73.89m3/h
φ12×10m φ12×12m
280～330m3/h Q=765～900m3/h 深锥 φ20×20m 深锥 φ20×20m
流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰 晶石中 有四种同素异构体β－； δ－ ； v－； a－ 氧化铝 ，有α型和γ型两种变体
氧化铝用途 红宝石、蓝宝石的主成份。红宝石含有氧 化铬，蓝宝石则含有氧化铁及氧化钛。 生产铝金属。 氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。
铝为电和热的良导体。金刚砂因为硬度高 ，适合用作研磨材料及切割工具。 色层分析的媒介物。 强化玻璃（transparent alumina ）。
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2001 2003 2005 2007
全球 产量 2443
中国 产量 337
2001
电解铝产量/万吨
2002
2003
世界 中国
2607
2800 2992 3189 3321 3815 3930
451
554 668 780 935 1255 1317
氧化铝生产方法、特点 中国氧化铝年产量3000万吨，占世界 的三分之一， 河南省产量1000万吨，占全国的三 分之一 目前全省有十余家企业，除中州铝业 （焦作）采用10%的烧结法外，其余 均采用石灰拜耳法技术。
氧化铝生产方法-拜耳法
目前全球的氧化铝产品中，有90%以上采用拜耳 法生产。该方法由奥地利科学家拜耳（K．J． Bayer）在1888年提出而得名。 美洲拜耳法：适用于处理三水铝石型铝土矿，所 需溶出温度比较低(140～145℃)，适用于处理低 硅铝矿石，具有工艺流程简单，建设投资少，操 作方便，产品质量高特点，其经济效益远非其他 方法所能媲美。 欧洲拜耳法： 处理一水软铝石和一水硬铝石型铝 土矿溶出温度要在200℃以上(240～260℃) 。
＞294m3/h
平底φ42×7m
平底φ42×7m
平底φ42×7m
650～765m3/h 168.76m3/h
190～225m3/h
370～435m3/h
325～380m3/h
280～330m3/h
大于294m3/h
1.2m3/h
294.39m3/h
φ12×10
φ12×10m
φ4×4
300～400m3/h 300～500m3/h
铝的基本概述
资源
地壳中含量近8.2%，列全部化学元素含量的第三位(仅次于氧和硅)， 列全部金属元素含量的第一位（Fe: 5.1%；Mg: 2.1%；Ti: 0.6%）。
铝以化合态存在于各种岩石或矿石中，如长石、云母、高岭土、铝土 矿、明矾。
霞石（Nepheline）：岩浆矿物，长石类矿物。 氧化铝（Alumina ） 菱镁铀矿（Bayleyite ） 明矾（Alunite）
氧化铝制取原理
拜耳法：氧化铝生产总量的90％ 碱石灰烧结法 拜耳－烧结联合法
铝土矿 Bauxite
高岭石 kaolinite
霞石 （Nepheline）
拜耳法：高品位铝土矿 碱石灰烧结法和拜耳－烧结联合法：中低品位铝土矿
拜耳法
将粉碎的铝土矿放入240℃的强 NaOH 溶液中提取出Al2O3
第一步： 将含有Al2O3的（偏铝酸钠）NaAlO2溶解于水中，滤除Fe和Si 氧化物组成的不溶解于 水的残留物或红土。
拜耳工艺流程图
拜耳－烧结联合法
先用石灰石与铝土矿反应生成 (硅酸钙)Ca2SiO4，滤除后得到高含 量 Al2O3。 若直接采用拜耳法时， NaOH 与硅反应生成Na SiO ， Na SiO 与NaAlO 反应生成不溶
于水的硅铝酸钠，将降低Al2O3的收得率。
2 3 2 3 2
碱石灰烧结法 用Na2CO3 代替 NaOH 。在800-1200 ℃下，磨碎的铝土矿与 Na2CO3 反应， 生成 铝酸钠 和 CO2。
按铝合金所处相图的位置分类： 形变铝合金、铸造铝合金
形变铝合金：
相图中D点以左的部分。该类铝合金加热至 固溶线FD以上时能形成单相α固溶体，塑 性好，适用于压力加工成形。 不能热处理强化的形变铝合金： 相图中F点以左的部分，组织为单相固溶体， 且其溶解度不随温度而变化，无法进行热 处理强化； 可热处理强化的形变铝合金： 相图中F和D之间的形变铝合金，固溶体的 溶解度随着温度而显著变化，可进行热处 理强化。
电解槽包括：碳消耗阳极、熔融冰晶 石氧化铝电解质、铝液池。 电解条件：温度950℃、电流250 kA、 电压4.5V。 生产能力：日产1800 Kg。cardon Hall-Hé roult电解槽 anodes(阳极炭块)；carbon cathode（阴 极） 由于比重的差别在阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底，而在阳极上析出二
铝酸钠经进一步磨碎后溶解于90-95℃ 水中， Al(OH) 3 以沉淀物析出，浸出液体 后通过加热脱水得到Al2O3 粉末。
铝的制取原理
霍尔－埃鲁工艺: Hall-Hé roult
process
制取原理：直流电通过由氧化铝、冰晶石组成的电解质溶剂，在950～970℃下使电 解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。阳极析出CO2 ，阴极还原出Al。
2004 2005 2006 2007 2008
应用
Construction & Equipment
Containers & Packaging
Aerospace
Automotives
铝的制取
制取方法的演化
氯气 氯化铝 木炭和铝土（氧化铝） 钾汞齐 铝汞齐 隔绝空气蒸发 一种金属
1807年：英国H· 维达用电化学法分离明矾时发现铝的存在。 1825年：丹麦化学家奥斯德用电化学法分离出铝。 1827年：德国武勒重复奥斯德实验，并加以改进。 1854年：德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭，并于 1855年在巴黎世博会展出。 1855年：法国圣· 克莱尔· 德维尔 用钠从氯化铝中还原出铝，于1859年生 产出1.9吨铝。 1886年：霍尔[美]及埃鲁[法]用电解法生产金属铝（霍尔－埃鲁工 艺：用碳质阳极电解熔于熔融Na3AlF6中的Al2O3来制取铝） 1888年：澳大利亚卡尔· 约瑟夫· 拜耳发明了拜耳工艺 Bayer process：用240℃的氢氧化钠溶液溶解破碎的铝土矿 1910年：铝产量达45000吨
氧化碳和一氧化碳气体，铝液从电解槽中吸出，经过净化去除氢气、非金属 和金属杂质并澄清后，铸成铝锭。
电解质： 80-90%NaAlF6, 2-8%Al2O3。添加剂AlF3、CaF3。
氧化铝生产工艺流程图
45.76t/h 4.58t/h 217.3m3/h 217.3m3/h
4.70t/h 47.02t/h
Bauxite铝土矿
Bauxite-pebbly 矾土卵石
Kaolinite clay高岭土
性能
• 密度小 • 高的热导率、电导 率 • 高的耐腐蚀性 • 优异的机加工性能 • 高的韧性、成形性
Comparison of Al and steel
中国电解铝产量
中国年电解铝产量随年度的变化 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
一. 铝 的 相 关 概 述
1、铝基本介绍 2、氧化铝概述 3、铝合金概述
铝合金
身边的铝制品
烧烤用铝箔纸
铝制电线
铝合金门窗
易拉罐
铝制餐具
照明弹
铝闪光灯
铝合金外壳 航天 器
铝银粉漆
陶瓷装甲车
1.5 铝合金
纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即为铝合金 1.5.1 铝合金的牌号、分类与应用
铝的相关概述
一. 铝 的 相 关 概 述
1、铝基本介绍 2、氧化铝概述
3、铝合金概述
氧化铝性质
名称 ：氧化铝;刚玉;白玉;红宝石;蓝宝石;刚 玉粉 分子量102，白色无定形粉状物，属原子晶 体,成键为共价键,熔点为2050℃，沸点为 3000℃，真密度 3.97 g/cm3 松装密度： 0.85g/mL（325目~0）0.9g/mL（120目~325 目）
第二步： 在50℃左右， NaAlO2 分解得到Al2O3 · 3H2O 。通过附加促结晶剂 ，促进(Al2O3 · 3H2O) 沉淀。
第三步： 调整煅烧温度、压力，除去Al2O3 · 3H2O中的水。可获得不同形态的α、β或γ Al2O3 。 400～600℃煅烧，得到γ－ Al2O3 。 1200℃煅烧，得到 α－Al2O3。
铝的相关概述
一. 铝 的 相 关 概 述
1、铝基本介绍 2、氧化铝概述
3、铝合金概述
铝的相关概述
一. 铝 的 相 关 概 述
1、铝基本介绍 2、氧化铝概述
3、铝合金概述
“铝的趣史”
（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具， 而大臣们使用的是银制餐具。
（二）门捷列夫创建了元素 周期表，受到英国皇家学会 的表彰，奖品是一只铝制奖杯。
铸造铝合金：
相图中D点以右的部分，有共晶铝合金、亚 共晶铝合金和过共晶铝合金之分。
旧标准
按加入合金元 素后铝合金的 性能特点分类：
新标准
按铝合金加入合金元素种类 分类：
新旧牌号对照
包覆铝
7A01、1A50 LB1、 LB2
5A02、5A03、5A05、 5B05、5A06、 5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、 3A21、5083 LF2、 LF3、 LF5、 LF10、LF6、 LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1 2A01、2A02、2A04、2B11、 2B12、 2A10、2A11、 2A12、 2A06、2A16、2A17 LY1、 LY2、 LY4、 LY8、 LY9、 LY10、LY11、LY12、 LY6、 LY16、LY17 6A02、 6B02、 6070、 2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、 4A11、 6061、6063 LD2、 LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、 LD7、 LD8、 LD9、 LD10、LD11、LD30 LD31 7A03、7A04、7A09、7A10、7003 LC3、 LC4、 LC9、 LC10、LC12 4A01、4A13、4A17、5A41、5A66 LT1、 LT13、LT17、LT41、LT66