一、铝锭的核心原料来源
1、原生铝锭的核心原料
原生铝锭最上游核心原料是铝土矿,全球铝土矿储量70%以上集中在几内亚、澳大利亚、巴西,我国铝土矿对外依存度长期处于较高水平,大部分原料依赖进口。铝土矿氧化铝含量通常在40%-70%,经破碎筛分预处理后送入氧化铝工序,1吨氧化铝约消耗2吨铝土矿,1吨原生铝锭约消耗1.903吨氧化铝,氧化铝是连接铝土矿和电解铝的核心中间原料。
2、再生铝锭的核心原料
再生铝锭核心原料是各类回收铝资源,包括报废建筑铝型材、汽车铝构件、铝易拉罐、工业铝边角料、报废电力线缆等,经分类分拣除杂预处理后可直接投入熔炼炉重熔生产,完全不依赖铝土矿资源,当前国内再生铝合金总产量中,废铝为核心原料的产品占比达80%左右,废铝及辅料成本占再生铝总成本的85%以上。
3、冶炼辅助原料
电解冶炼还需要冰晶石、氟化铝等氟化盐作为熔盐介质,降低氧化铝熔融温度提升电解效率,同时电解生产需消耗大量电力,电力成本占原生铝生产成本的三分之一以上,电价高低直接决定电解铝企业的成本竞争力。
二、原生铝锭的完整冶炼工艺
1、氧化铝生产工序
铝土矿进入氧化铝环节,主流采用拜耳法工艺,将预处理后的铝土矿与稀碱液混合制成矿浆,在240-260℃、3.5-4.5MPa的高温高压下反应,让氧化铝溶解为铝酸钠进入溶液,沉降分离去除赤泥后精制除杂,再经晶种分解析出氢氧化铝,1000-1200℃高温焙烧得到成品氧化铝,生产母液可循环利用,大幅提升资源利用率。
2、熔盐电解工序
合格氧化铝投入大型预焙电解槽,以冰晶石为熔融介质在950-970℃下完全溶解,通入直流电后氧化铝在阴阳极发生电化学反应,氧元素和碳阳极反应生成二氧化碳,铝元素在阴极还原为液态原铝,从出铝口抽出,该工序是电解铝生产的核心环节,每吨电解铝耗电约1.3万至1.4万度,是全流程能耗最高的工序。
3、精炼铸锭工序
抽出的液态原铝送入精炼炉,经喷粉精炼、除气除渣去除残留氢气、氧化夹渣和杂质元素,调整铝液成分达到对应牌号要求,再送入连续铸造机铸造成标准铝锭,冷却打码堆垛后得到成品,该工序的精炼效果直接决定最终铝锭的内部组织纯净度。
三、再生铝锭的冶炼工艺
废铝原料经人工分拣、磁选、风选去除铁、塑料、泥沙等杂质,按成分分类堆放避免后续熔炼成分失控;预处理后的废铝投入700℃左右的熔炼炉熔化为铝液,经造渣、除气、成分微调调整至对应牌号标准;合格铝液经在线除气过滤后送入铸造机铸锭,冷却检验后得到成品,整体能耗仅为原生铝的5%,碳排放极低,符合绿色低碳发展趋势。
四、冶炼工艺的质量管控要点
原生铝生产重点管控电解槽温度、电流效率和氧化铝加料精度,避免工况异常导致杂质超标;再生铝生产重点管控废铝分拣精度,避免铁、铜等难除杂质超标;全流程严格落实环保管控要求,做好烟气净化和废渣回收处理,符合绿色生产规范。