冶金級氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量簡述

于水波，鹿 方，岳 玲，鄢 艷

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110000）

冶金級氧化鋁是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)的主要原料，氧化鋁直接影響了電解鋁錠的質(zhì)量。氧化鋁的產(chǎn)品質(zhì)量主要包括化學和物理兩方面?；瘜W性質(zhì)方面，冶金級氧化鋁中通常含有少量的雜質(zhì)，如SiO2、Fe2O3、TiO2、Na2O、CaO等等。在電解過程中，電位正于鋁元素的氧化物雜質(zhì)（如SiO2和Fe2O3）會被鋁還原，還原出來的Si和Fe進入鋁內(nèi)，使鋁的純度降低；而電位負于鋁的氧化物雜質(zhì)（如Na2O和CaO等）會分解冰晶石，使電解質(zhì)成分發(fā)生改變并增加氟化鹽消耗量[1]。物理性質(zhì)方面，粒度、比表面積、安息角、氧化鋁含量、磨損指數(shù)等因素會影響電解過程中氧化鋁的流動性、載氟性、溶解性和起塵性等特點[2]。目前，市場對航空鋁厚板、汽車輪轂等高端鋁加工產(chǎn)品的需求逐漸增加，對電解原鋁鋁錠的質(zhì)量要求也不斷提升。因此，提高冶金級氧化鋁的品質(zhì)成為我國鋁工業(yè)生產(chǎn)中一項重要而長期的任務。

1 冶金級氧化鋁質(zhì)量需求與分析

現(xiàn)在世界上的主流電解鋁技術(shù)主要按表1劃分為四種，中國的電解鋁技術(shù)對氧化鋁的質(zhì)量要求普遍低于國外。國內(nèi)對氧化鋁質(zhì)量的寬松要求與中國早期一水硬鋁石鋁土礦的使用有很大的關(guān)系。國產(chǎn)一水硬鋁石鋁土礦溶出溫度高、濃度高、添加石灰并且分解濃度高、溫度低，這些因素不利于氧化鋁的物理性質(zhì)提升。由于我國一水硬鋁石的大量使用，氧化鋁質(zhì)量與國際水平一直有差距。近年來，隨著我國一水硬鋁石的逐漸枯竭，國內(nèi)冶金級氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，進口三水鋁石型鋁土礦在國內(nèi)大量使用，國內(nèi)氧化鋁質(zhì)量有整體提高的趨勢。

表1 世界主流電解鋁技術(shù)

1.1 國內(nèi)電解鋁工業(yè)對氧化鋁質(zhì)量要求

國內(nèi)對于冶金級氧化鋁的要求有國標和行業(yè)標準兩種。氧化鋁國家標準GB24487《氧化鋁》中對氧化鋁主要化學成分有要求，對于其他元素和物理性質(zhì)沒有明確的要求。冶金級氧化鋁行業(yè)標準YS/T803《冶金級氧化鋁》中對氧化鋁主要化學成分有要求，對于其他元素沒有明確的要求，對于氧化鋁物理性質(zhì)的粒度-45μm要求≤10%,比表面積≥60g/m2，其他物理性質(zhì)未作明確要求。氧化鋁國標和行業(yè)標準為現(xiàn)行較低標準，可以滿足企業(yè)基本需求。電解鋁企業(yè)為了提高電流效率并降低消耗，對氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有更高的要求。

1.2 國外電解鋁工業(yè)對氧化鋁質(zhì)量要求

國外電解鋁企業(yè)對氧化鋁質(zhì)量的要求總結(jié)起來就是“砂狀”，但各個公司對砂狀指標和雜質(zhì)含量的要求還略有區(qū)別。首先，除了鈉元素外，國外公司對氧化鋁的其他雜質(zhì)要求相對國內(nèi)更加嚴格，并且雜質(zhì)元素種類更多和數(shù)值范圍更小。其次，國外公司對氧化鋁物理性質(zhì)的要求與國內(nèi)相比同樣更加嚴格。從比表面積、粒度等各方面數(shù)據(jù)看，要求粒度大，砂狀更好，對比表面積60～80m2/g的范圍要求很普遍。某些國外電解鋁企業(yè)對氧化鋁磨損指數(shù)AI的要求＜10%，這對于國內(nèi)外氧化鋁企業(yè)都是很高標準。

表2 國外某公司對于氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量要求

2 國內(nèi)冶金級氧化鋁質(zhì)量與分析

2.1 國內(nèi)冶金級氧化鋁現(xiàn)狀

表3為某處理進口三水鋁石礦的國內(nèi)氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量。

表3 某處理三水鋁石礦國內(nèi)氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量

表4 某處理一水硬鋁石礦國內(nèi)氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量

由以上數(shù)據(jù)可以看出，國內(nèi)處理三水鋁石礦的氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)基本可以滿足國際要求。但是處理一水硬鋁石的氧化鋁廠產(chǎn)品物理性質(zhì)與國際標準還有較大的差距。

2.2 國內(nèi)冶金級氧化鋁質(zhì)量提高的必要性

首先，現(xiàn)有國內(nèi)制造業(yè)行業(yè)已經(jīng)由滿足基本需求轉(zhuǎn)化為提高質(zhì)量，由粗放技術(shù)性轉(zhuǎn)換為精細型技術(shù)，追求不斷突破行業(yè)最高水平是“內(nèi)循環(huán)”經(jīng)濟的大勢所趨。氧化鋁質(zhì)量的提高會給電解鋁工業(yè)帶來電流效率提高、產(chǎn)品質(zhì)量提升、單位消耗降低等各種有利影響。

其次，隨著國產(chǎn)一水硬鋁石礦存量的逐漸枯竭，進口三水鋁石礦作為主要原料或者混合原料在國內(nèi)的氧化鋁廠被普遍采用。以提高產(chǎn)品質(zhì)量為目的的氧化鋁處理工藝變更勢在必行，氧化鋁質(zhì)量的提高也不再有原有一水硬鋁石原料限制的天花板。各氧化鋁廠提高質(zhì)量的進程已經(jīng)開始，并且日后的趨勢會更加明顯。

最后，中國氧化鋁企業(yè)要想走向國際，在海外市場的拓展過程中，滿足國際氧化鋁市場質(zhì)量要求是氧化鋁技術(shù)走向海外的先決條件。

3 氧化鋁質(zhì)量改進方法

見表5,6所示。

表5 氧化鋁產(chǎn)品各種化學雜質(zhì)控制方法

表6 氧化鋁產(chǎn)品各物理性質(zhì)控制方法

4 結(jié)束語

我國的冶金級氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量因各廠處理礦石的種類而不同。一般來講，處理進口三水鋁石礦的產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近國際市場的需求，但處理國產(chǎn)一水硬鋁石礦的產(chǎn)品質(zhì)量仍有提升的空間。

氧化鋁質(zhì)量的提升可以為國內(nèi)的電解鋁企業(yè)帶來電流效率提高、產(chǎn)品質(zhì)量提升、單位消耗降低等好處；也可以為氧化鋁企業(yè)走出國門，滿足國際市場對氧化鋁質(zhì)量的需求提供保障。

從技術(shù)層面來講，氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)可以分別著手改善，但氧化鋁生產(chǎn)工藝流程復雜，通常改變一個因素可能會帶來多重影響。所以，氧化鋁行業(yè)技術(shù)人員應從國內(nèi)和國際需求出發(fā)，把氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量提高工作作為我們未來的重要任務，對此進行不斷的研究和生產(chǎn)實踐，以推進行業(yè)的進步。