工业氧化铝是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法制备。Al2O3有许多同质异晶体,已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。
中国具有较丰富的铝土矿资源,迄今已探明保守储量23亿吨,世界第4,具备发展氧化铝工业的资源条件。据2004年以来的不完全统计,国内已公布的氧化铝投资项目达27个,测算总规模达1604.1万吨。即使不考虑利用国外铝土矿资源和到海外投资办厂的项目,总规模也达到2814.1万吨。2006年底,中铝公司氧化铝生产952万吨,除已公布在建的氧化铝规模外,全国还有拟建氧化铝总规模1992万吨接近国外所有拟建(扩建)氧化铝项目的总和。氧化铝工业的迅速发展不同于以往的低水平重复建设,而是上规模、高水平,优化了结构,地提升了中国氧化铝工业整体水平和竞争力。但是,如果这种投资热继续无序膨胀,势必造成产品相对过剩。
中国氧化铝企业达40多家,已建和在建产能达4350多万吨/年,其中处理国内铝土矿的产能为3250万吨/年。2010年全国氧化铝产量2896万吨,是世界大氧化铝生产国。
投资氧化铝工业的风险性与电解铝等其他行业在以下方面又有所不同:
工艺技术相对复杂
通常情况下,项目从设计,开工到形成产能需要2~3年时间左右的时间,投入高,风险较高。
市场价格跌宕起伏
而供求双方的信息不对称又进一步加剧了氧化铝价格起伏不定的局势,进而将影响氧化铝项目的投资收益。
需要许多技术工人
在项目试车、投产和日后生产组织管理等方面,需要一大批精通氧化铝工艺技术和具有实践经验的老和技术工人。
对资源能源的依赖度
氧化铝工业是资源、资金、技术密集型原材料产业,因生产过程中要产生大量的尾矿和赤泥(至今未有较好的处理办法添加到水泥原料中,产品也只能用于工业),对环境的影响非常大,铝土矿作为资源,其保障程度直接制约着一个地区氧化铝工业的总量与生存周期。因此,各级和有关部门,准确把握氧化铝工业的发展形势,资源与环境制约状况和基本规律,按照总量控制的要求,严格控制新建氧化铝项目,坚决制止盲目发展和低水平重复建设,努力实现氧化铝工业发展与资源充分利用,优化生态环境相统一。
按照《矿产资源法》,由矿产资源管理部门对铝土矿资源进行统一管理,未经矿产资源主管部门批准,各地不得自行批准开采铝土矿。对违规批准和擅自开采铝土矿的,一经查实,要追究有关人员的责任。加强对矿权设置管理与资源的平衡,优化资源配置。由矿产资源主管部门在对铝土矿资源进行全面核查,系统分析的基础上,对铝土矿资源和矿业权设置进行合理规划,综合平衡。布点内企业要根据建设规模及合理的生产周期,在项目建成投产前落实满足5~10年生产需求的铝土矿资源,并同步建设采用选矿D拜耳法工艺的选矿厂。
工业化大规模生产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学过程,用简单的化学式可表示如下:
熔盐电解
主反应:Al2O3+2C → 2Al+CO₂↑+CO↑
阳极 960~990℃阴极
副反应:AlF3+C→Al+CF3
3NaFAlF3+C →Al+NaF+CF4+F2
NaF+C → Na+CF4