氧化鋁基本概況
根據(jù)《全球氧化鋁產(chǎn)業(yè)鏈及供需格局分析》報告，鋁元素是僅次于硅的地殼中第二豐富的金屬元素，含量高達8.3%，主要以鋁土礦、鋁硅酸鹽礦石和冰晶石的形式存在，這決定了其上游和中游供應(yīng)端充裕。然而它是一種相對較新的工業(yè)金屬，其商業(yè)生產(chǎn)僅超過100年。此外，鋁的重量約為鋼或銅的三分之一，具有延展性，易于加工和鑄造，并且具有**的耐腐蝕性和耐久性，這決定了其下游應(yīng)用非常廣泛。無論從數(shù)量還是價值上衡量，鋁的使用量都超過了除鐵以外的任何其他金屬。
從產(chǎn)業(yè)鏈上看，鋁產(chǎn)業(yè)鏈為鋁土礦-氧化鋁-電解鋁-鋁深加工-鋁終端需求。按物理性質(zhì)不同，通常將工業(yè)氧化鋁分為砂型、中間型和粉型三種。通常我們所說的氧化鋁是一種白色結(jié)晶性粉末，沒有夾雜和團塊，熔點2050℃、沸點2980℃、相對密度3.965，具有易吸潮但不潮解、硬度大等特點，它的硬度僅次于金剛石，熔點高、耐酸堿，常用來制作一些軸承，制造磨料、耐火材料。此外，氧化鋁還是**的電絕緣體且?guī)缀醪蝗苡谒耙掖嫉确菢O性有機溶劑，在弱酸或弱堿中溶解度很小，溶于濃硫酸，緩慢溶于堿液中形成氫氧化物。同時氧化鋁有多種變體，其中為人們所熟悉的是α－Al2O3和β－Al2O3。自然界存在的剛玉即屬于α-Al2O3。
工業(yè)氧化鋁的主要化學(xué)成分是Al2O3，通常還有少量SiO2、Fe2O3、TiO2、Na2O、MgO、CaO和H2O。國家標(biāo)準(zhǔn)《氧化鋁》（GB/T 24487-2022）是2022年10月1日實施的一項國家標(biāo)準(zhǔn)，要求工業(yè)氧化鋁必須有較高的純度，雜質(zhì)含量特別是SiO2應(yīng)盡可能低。氧化鋁按主要化學(xué)成分、物理性能分為三個牌號：AO-G、AO-I、AO-2。
氧化鋁具有良好的燒結(jié)性能轉(zhuǎn)化率，是生產(chǎn)耐熱、耐磨、耐腐產(chǎn)品的基本原料。生產(chǎn)1噸氧化鋁大概需要2.3噸鋁土礦、0.5噸煤炭、0.13噸燒堿和0.25噸石灰。氧化鋁成本中，鋁土礦占比37%，燒堿占比17%，動力及水占比約17%，三費及其他占比約29%。
在用途上，約95%的氧化鋁為冶金級氧化鋁，用于生產(chǎn)電解鋁，5%的氧化鋁用于生產(chǎn)非冶金級氧化鋁，包括用于紅外軍事裝置、民用航天、軍工、高強度激光、條形掃描儀、耐磨軸承的纖維等電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物、吸聲、熱學(xué)等領(lǐng)域以及精細陶瓷。
氧化鋁是怎樣煉成的呢？由鋁土礦制備氧化鋁的工藝方法，主要分為拜耳法、拜耳—燒結(jié)聯(lián)合法三種。高品位鋁土礦采用拜耳法生產(chǎn)，中低品位鋁土礦采用聯(lián)合法或燒結(jié)法生產(chǎn)（燒結(jié)法的能耗大約是拜耳法的3倍）。拜耳法是當(dāng)前氧化鋁生產(chǎn)中主要的一種方法，產(chǎn)量可占全球氧化鋁生產(chǎn)總量的90%以上。
參考來源：期貨日報，2023，《全球氧化鋁產(chǎn)業(yè)鏈及供需格局分析 》,上海有色咨詢網(wǎng)
氧化鋁下游產(chǎn)業(yè)
從產(chǎn)業(yè)上看，電解鋁是氧化鋁較大的下游。供給側(cè)改革規(guī)定了電解鋁產(chǎn)能天花板4500萬噸。近年來，氧化鋁產(chǎn)能快速擴張，當(dāng)前供應(yīng)過剩。2022年電解鋁產(chǎn)能較2017年增加約88萬噸，氧化鋁產(chǎn)能新增約1830萬噸，產(chǎn)業(yè)集中度較高，中鋁、宏橋、信發(fā)、錦江、東方希望、博賽、國電產(chǎn)能占全國80%以上。
我國電解鋁產(chǎn)量占全球57.2%，消費量占比為58.2%。截至2022年年底，我國電解鋁產(chǎn)能4450萬噸，產(chǎn)量4003萬噸。生產(chǎn)1噸電解鋁通常需要1.92噸氧化鋁、13500千瓦時電、0.55噸陽極，冰晶石、氟化鋁等原料，其中電費和氧化鋁是大的成本支出，占比分別達到38%和35%。因此電解鋁產(chǎn)能主要集中在電力資源富裕地區(qū)，如煤炭資源豐富的內(nèi)蒙古、新疆等地，西南地區(qū)水電資源豐富，吸引電解鋁產(chǎn)能轉(zhuǎn)入，新疆、內(nèi)蒙古、云南電解鋁產(chǎn)能占比40.9%，但西南地區(qū)枯水期水電資源使用率下滑影響生產(chǎn)。山東地區(qū)憑借**的港口、自備電及龐大的鋁加工優(yōu)勢，電解鋁產(chǎn)能依舊占到全國一。
電解鋁深加工集中在山東、河南、廣東、江浙等地，占全國鋁消費的近60%。加工產(chǎn)品主要包括鋁型材、鋁板帶箔、鋁線纜等，終端應(yīng)用體現(xiàn)在建筑、交通、電力、耐用消費品、機械設(shè)備、包裝等領(lǐng)域。
參考來源：期貨日報，2023，《全球氧化鋁產(chǎn)業(yè)鏈及供需格局分析 》,上海有色咨詢網(wǎng)
生產(chǎn)過程概述
從產(chǎn)業(yè)鏈上看，鋁產(chǎn)業(yè)鏈為鋁土礦開采-氧化鋁-金屬鋁（電解）-鋁深加工-鋁終端需求，本章主要概述氧化鋁的主要生產(chǎn)方法：拜耳法，和金屬鋁的主要生產(chǎn)方法：霍爾-埃魯電解法。
1. 拜耳法--生產(chǎn)氧化鋁
拜耳法（英語：Bayer process）是一種工業(yè)上廣泛使用的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的化工過程。1887年由奧地利工程師卡爾·約瑟夫·拜耳發(fā)明，其基本原理是用濃氫氧化鈉溶液將氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁酸鈉，通過稀釋和添加氫氧化鋁晶種使氫氧化鋁重新析出，剩余的氫氧化鈉溶液重新用于處理下一批鋁土礦，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。今日，世界上95%的鋁業(yè)公司都在使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。
原礦從礦區(qū)送往精煉廠。鋁土礦經(jīng)過洗滌和破碎以增加表面積。用熱的氫氧化鈉（NaOH）溶液溶解鋁土礦中含鋁的礦物。將沒有溶解的固體從“母”液中分離出來，成為“鋁土礦尾礦”。NaOH回收重新進入溶出環(huán)節(jié)。通過加入氧化鋁顆粒作為晶種，母液會結(jié)晶析出氧化鋁。在一系列閃蒸槽中對廢液進行加熱，然后冷卻。剩余的NaOH經(jīng)過洗滌、回收，重新進入溶出環(huán)節(jié)。水合氧化鋁在1100°C的溫度下進行焙燒，除去自由水和結(jié)合水，生成固體氧化鋁。
（來源：參考維基百科）
2. 霍爾-埃魯電解法工藝--生產(chǎn)金屬鋁
霍爾—埃魯法（英語：Hall–Héroult process，又稱霍爾法、郝耳法）是電解氧化鋁和冰晶石（主要成分是氟鋁酸鈉，Na3AlF6）的熔融混合物制取鋁的化工過程。于1886年由美國化學(xué)家查爾斯·馬丁·霍爾和法國化學(xué)家保羅·埃魯各自獨立發(fā)明。霍爾—埃魯法和其后的拜耳法的聯(lián)用大大提高了鋁的產(chǎn)量，擴大了鋁的應(yīng)用范圍，至今仍然是主要的工業(yè)制鋁方法。
霍爾-埃魯法是原鋁冶煉的工業(yè)方法。強大的電流通過熔融的冰晶石、氧化鋁和氟化鋁的混合物，獲得液態(tài)金屬鋁。電化學(xué)還原反應(yīng)發(fā)生在電解槽中。一排排電解槽串聯(lián)在一起，構(gòu)成電解槽系列。電解液或者“電解質(zhì)”是由熔融冰晶石和氟化鋁組成的，溫度在960–980℃。氧化鋁要加入到電解槽內(nèi)。絕大多數(shù)電解鋁廠，氧化鋁粉是通過一個輸送系統(tǒng)，直接加入到電解質(zhì)中。電流通過電解質(zhì)，電流強度高可達600KA。還原反應(yīng)需要巨大的能量，能量則來自發(fā)電廠的電能。大的炭塊組成電解槽的陽極，傳導(dǎo)電流，并與氧化鋁中的氧反應(yīng)生成液態(tài)鋁。電解槽內(nèi)襯由炭塊砌成，形成電解槽的陰極。電流從陽極炭塊通過電解質(zhì)傳到陰極炭塊。液態(tài)鋁沉積在電解槽的底部，定期“抽出”，鑄造成固態(tài)金屬產(chǎn)品。
（來源：參考維基百科）
篩分解決方案
旋振篩，超聲波旋振篩，搖擺篩均用于氧化鋁、氫氧化鋁和鋁粉的篩分，根據(jù)物料的特性，產(chǎn)量，篩分要求等方案會調(diào)整。部分客戶案例分享。
1.氧化鋁：S49-AC三次元超聲旋振篩和S49三次元旋振篩
上個章節(jié)我們簡單概述了拜耳法生產(chǎn)氧化鋁（在此過程中會產(chǎn)生氫氧化鋁）和用霍爾-埃魯法生產(chǎn)金屬鋁，在這些粉末的加工過程中，篩分是一個非常重要的步驟。偉良在氧化鋁粉、氫氧化鋁粉和鋁粉篩分方面有豐富的經(jīng)驗，并與許多項目進行合作。
篩分氧化鋁粉是一個挑戰(zhàn)，因為它缺乏流動性，而且顆粒的形狀不規(guī)則。在傳統(tǒng)的篩分機上對氧化鋁粉末進行精細篩分是一個非常困難的過程，因為這些機器內(nèi)部缺乏動能，導(dǎo)致篩分效率比較低。
篩分系統(tǒng)必須滿足篩分產(chǎn)量、篩分精度和篩網(wǎng)壽命的嚴(yán)格要求。通過使用偉良三次元旋振篩，與超聲波系統(tǒng)相配合，篩分產(chǎn)量和篩分質(zhì)量將大大提升。
偉良超聲波系統(tǒng)的高頻振動大大提高了物料的過網(wǎng)效率，改善低密度粉在重力沉降中的平降，滑移效應(yīng)，改善高密度金屬在網(wǎng)口滯留或楔入，改善帶靜電粉體的粘附效應(yīng)，從而顯著提高篩分產(chǎn)量，在某些情況下是數(shù)倍。它還大大減少了篩網(wǎng)的磨損，特別是對磨蝕性的氧化鋁而言，這意味著篩網(wǎng)的使用壽命將大大延長。
2.鋁粉：S49三次元旋振篩
鋁粉被分級為不同大小的顆粒。每個顆粒的大小必須相等，以便獲得均勻性，從而為不同應(yīng)用提供高質(zhì)量的鋁粉產(chǎn)品。
偉良S49三次元旋振篩用于鋁粉從粗粉到細粉的分級工作。每個分級的材料都是準(zhǔn)確、均勻的，且全密封，沒有任何在加工階段引入的外來雜質(zhì)。篩分后這些粉末將被包裝并送往下游制造商。
3.氫氧化鋁：YBS圓形搖擺篩
為了追求更大的產(chǎn)量，偉良做出了一個大膽的決定，在氫氧化鋁粉的篩分中使用圓形搖擺篩來替代旋振篩，這也在客戶現(xiàn)場被證明是正確的決策。
圓形搖擺篩帶轉(zhuǎn)筒刷清網(wǎng)方式在氫氧化鋁粉篩分中，無論在精度還是產(chǎn)量上，都發(fā)揮不錯的效果。搖擺篩是由普通電機傳動作基本的回轉(zhuǎn)運動，與人工篩分相類似，使物料在篩網(wǎng)上形成水平、拋擲和斜切的三維翻滾運動，從中心到外緣在整個篩面上均勻分散，從而以螺旋運動往軸向傳播，調(diào)整擺振體上面的經(jīng)向角和切向角可改變物料在網(wǎng)面上的運動軌跡， 且根據(jù)物料特點和篩分需求可設(shè)置不同的模塊化篩分，以實現(xiàn)不同物料的篩分效果。
偉良提供免費的物料檢測服務(wù)和試機服務(wù)。請聯(lián)系我們，獲取您的專屬定制篩分解決方案。