冶金級氧化鋁廠產品質量簡述

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生產的主要原料，氧化鋁直接影響了電解鋁錠的質量。氧化鋁的產品質量主要包括化學和物理兩方面。化學性質方面，冶金級氧化鋁中通常含有少量的雜質，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（如SiO2和Fe2O3）會被鋁還原，還原出來的Si和Fe進入鋁內，使鋁的純度降低；而電位負于鋁的氧化物雜質（如Na2O和CaO等）會分解冰晶石，使電解質成分發生改變并增加氟化鹽消耗量[1]。物理性質方面，粒度、比表面積、安息角、氧化鋁含量、磨損指數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品的需求逐漸增加，對電解原鋁鋁錠的質量要求也不斷提升。因此，提高冶金級氧化鋁的品質成為我國鋁工業生產中一項重要而長期的任務。

1 冶金級氧化鋁質量需求與分析

現在世界上的主流電解鋁技術主要按表1劃分為四種，中國的電解鋁技術對氧化鋁的質量要求普遍低于國外。國內對氧化鋁質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系。國產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提升。由于我國一水硬鋁石的大量使用，氧化鋁質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，國內冶金級氧化鋁生產技術的飛速發展，進口三水鋁石型鋁土礦在國內大量使用，國內氧化鋁質量有整體提高的趨勢。

表1 世界主流電解鋁技術

1.1 國內電解鋁工業對氧化鋁質量要求

國內對于冶金級氧化鋁的要求有國標和行業標準兩種。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沒有明確的要求。冶金級氧化鋁行業標準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的粒度-45μm要求≤10%,比表面積≥60g/m2，其他物理性質未作明確要求。氧化鋁國標和行業標準為現行較低標準，可以滿足企業基本需求。電解鋁企業為了提高電流效率并降低消耗，對氧化鋁產品質量有更高的要求。

1.2 國外電解鋁工業對氧化鋁質量要求

國外電解鋁企業對氧化鋁質量的要求總結起來就是“砂狀”，但各個公司對砂狀指標和雜質含量的要求還略有區別。首先，除了鈉元素外，國外公司對氧化鋁的其他雜質要求相對國內更加嚴格，并且雜質元素種類更多和數值范圍更小。其次，國外公司對氧化鋁物理性質的要求與國內相比同樣更加嚴格。從比表面積、粒度等各方面數據看，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對氧化鋁磨損指數AI的要求＜10%，這對于國內外氧化鋁企業都是很高標準。

表2 國外某公司對于氧化鋁產品質量要求

2 國內冶金級氧化鋁質量與分析

2.1 國內冶金級氧化鋁現狀

表3為某處理進口三水鋁石礦的國內氧化鋁廠產品質量。

表3 某處理三水鋁石礦國內氧化鋁廠產品質量

表4 某處理一水硬鋁石礦國內氧化鋁廠產品質量

由以上數據可以看出，國內處理三水鋁石礦的氧化鋁廠產品質量已經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品物理性質與國際標準還有較大的差距。

2.2 國內冶金級氧化鋁質量提高的必要性

首先，現有國內制造業行業已經由滿足基本需求轉化為提高質量，由粗放技術性轉換為精細型技術，追求不斷突破行業最高水平是“內循環”經濟的大勢所趨。氧化鋁質量的提高會給電解鋁工業帶來電流效率提高、產品質量提升、單位消耗降低等各種有利影響。

其次，隨著國產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的氧化鋁廠被普遍采用。以提高產品質量為目的的氧化鋁處理工藝變更勢在必行，氧化鋁質量的提高也不再有原有一水硬鋁石原料限制的天花板。各氧化鋁廠提高質量的進程已經開始，并且日后的趨勢會更加明顯。

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

3 氧化鋁質量改進方法

見表5,6所示。

表5 氧化鋁產品各種化學雜質控制方法

表6 氧化鋁產品各物理性質控制方法

4 結束語

我國的冶金級氧化鋁產品質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品質量已經接近國際市場的需求，但處理國產一水硬鋁石礦的產品質量仍有提升的空間。

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

從技術層面來講，氧化鋁產品質量的化學性質和物理性質可以分別著手改善，但氧化鋁生產工藝流程復雜，通常改變一個因素可能會帶來多重影響。所以，氧化鋁行業技術人員應從國內和國際需求出發，把氧化鋁產品質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實踐，以推進行業的進步。