文 / 王祝堂

新中國鋁工業(yè)始于上世紀(jì)初中期。1953年，撫順鋁廠（現(xiàn)名“中鋁撫順鋁業(yè)有限公司”）投產(chǎn)，生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁2661萬噸；新中國第一個(gè)大型現(xiàn)代化綜合性加工廠——哈爾濱鋁加工廠（現(xiàn)名東北輕合金有限責(zé)任公司）投產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)各種鋁材為2412噸。2012年，中國鋁土礦產(chǎn)量為3961萬噸，占世界總產(chǎn)量4500萬噸的47.3%；鋁材產(chǎn)量約2100萬噸（筆者數(shù)據(jù)，協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)為3040萬噸），占世界總含量4630萬噸的45.4%。

朝世界鋁業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)

2010年，中國圓了世界鋁業(yè)大國夢。從2011年開始，邁開朝世界鋁業(yè)強(qiáng)國前進(jìn)的步伐，大約還有25年，就可以成為一個(gè)全面的鋁業(yè)強(qiáng)國。成為初級(jí)強(qiáng)國的主要標(biāo)志是：一是跨過大國門檻，氧化鋁、原鋁、鋁材和鑄件的產(chǎn)量均在幾年前就是全球第一；從氧化鋁、鋁材到鋁鑄件等各類產(chǎn)品，均有著強(qiáng)大的生產(chǎn)能力。

第二，氧化鋁、原鋁、鋁材加工等技術(shù)裝備的75%以上都是世界一流的。通過引進(jìn)與自主創(chuàng)新，在設(shè)備大型化、高效化和自動(dòng)化方面都已達(dá)到國際先進(jìn)水平。例如，高效赤泥沉降裝備及技術(shù)、大型液固過濾分離設(shè)備及技術(shù)、大型平底MIG攪拌槽的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)及氧化鋁生產(chǎn)中的自動(dòng)化技術(shù)等在中國氧化鋁行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用；在鋁電解方面，中國在大型預(yù)焙槽的研發(fā)與設(shè)計(jì)、自焙槽改為小型預(yù)焙槽、鋁電解節(jié)能與降耗延長電解槽壽命、鋁電解計(jì)算機(jī)控制、環(huán)保與煙氣凈化、原鋁精煉與直接生產(chǎn)鋁合金的技術(shù)方面，均已躋身國際一般或先進(jìn)水平；中國鋁加工行業(yè)的先進(jìn)裝備與技術(shù)都是在新世紀(jì)引進(jìn)的，均位居世界頂尖水平。截至2012年年底，擁有（1+1）式熱粗-槽軋機(jī) 5條（1+3）及（1+4）與（1+5）式熱連軋線11條，擠壓力250MN的大擠壓機(jī)65臺(tái)，專業(yè)厚板熱軋機(jī)5臺(tái)，450MN的模鍛機(jī)已經(jīng)建成，并在建設(shè)800MN的模鍛機(jī)王；擁有世界上最多CVC鋁帶冷軋機(jī)（15臺(tái)），有比美國還多的先進(jìn)鋁厚板輥底式回溶-猝火處理線。

第三，中國鋁工業(yè)的創(chuàng)新與研發(fā)能力與發(fā)達(dá)國家的相比雖然還有相當(dāng)大的距離，要全面趕超美、德、日可能還需要二三十年，但在某些方面已經(jīng)趕上或略勝一籌了。例如，在利用一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的技術(shù)、處理中低品味的新工藝、局部強(qiáng)化節(jié)能新技術(shù)，超大規(guī)模預(yù)焙槽的設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)、節(jié)能與降耗減排電解技術(shù)、鋁箱生產(chǎn)技術(shù)、航天器發(fā)射火箭5m級(jí)連接環(huán)生產(chǎn)技術(shù)等。

鋁資源進(jìn)口將越來越大

筆者所指的鋁資源是：含鋁的各種礦石（統(tǒng)用鋁土礦代表），氧化鋁（含氫氧化鋁），重熔用鋁錠（含有原鋁或再生鋁鑄造的壓力加工錠坯），鋁合金錠，廢鋁，鋁材（板、帶、箔、管、棒、線、型、盤條、粉、膏、中間合金、鍛件等），鋁制品（含鑄件及壓鑄件）。由于中國是一個(gè)鋁土礦儲(chǔ)量不富裕且品質(zhì)較差的國家，而對(duì)鋁的需求量又大，因此，一直是鋁資源的凈進(jìn)口國，這種態(tài)勢將延續(xù)下去，而且進(jìn)口量會(huì)逐年有所波動(dòng)，但增大的總趨勢是不會(huì)改變的。

近五年（2008年~2012年）中國進(jìn)口的各種鋁資源見表1。

由表1 的數(shù)據(jù)可看，鋁土礦、氧化鋁、重熔用鋁錠及廢鋁進(jìn)口量年平均增長率為正值，而鋁合金錠、鋁材、鋁制品的增長率為負(fù)值，這說明中國是一個(gè)鋁資源短缺的國家，缺口量越來越大；鋁合金錠、鋁材及鋁制品進(jìn)口量逐年減少是一件好事，這說明中國鋁加工業(yè)的實(shí)力在增強(qiáng)，技術(shù)水平在提高，經(jīng)濟(jì)效益在上升，高精產(chǎn)品的對(duì)外依賴度在迅速減少。

2012年，中國進(jìn)口的鋁土礦、氧化鋁、重熔用鋁錠和廢鋁折算的重熔用錠量與進(jìn)口重熔用錠相比，多消耗的電力與多排放的污染物見表2。鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁需排放大量的堿性固體廢渣——赤泥，它雖然不是有毒物質(zhì)，卻是有害物質(zhì)。雖然礦石品位及生產(chǎn)工藝不同，生產(chǎn)1噸氧化鋁的赤泥流出量少的幾百千克，多的可達(dá)1.8噸，甚至可達(dá)7噸左右（以霞石為原料）。2012年，全球排出的赤泥約為1.05億噸，中國排放的有近5000萬噸。

表2 2012年中國進(jìn)出口的鋁資源折算的重熔用鋁錠量

進(jìn)口重熔用鋁錠是上策

由以上的數(shù)據(jù)可見，中國是一個(gè)鋁資源的進(jìn)口大國，而且進(jìn)口量逐年增加，例如2012年鋁土礦的進(jìn)口量比2008年上升53.7%，氧化鋁的上升9.6%，廢鋁上升20.3%，重熔用鋁錠上升326%。筆者認(rèn)為，從某種程度上說，這既是一個(gè)好現(xiàn)象，又是一件很值得探討的事或者說是一件壞事。重熔用鋁錠高速大幅度增長，廢鋁進(jìn)口量適度增長是好事，而鋁土礦進(jìn)口量以兩位數(shù)字的增長率攀升卻是一件壞事，因?yàn)檫M(jìn)口2噸鋁土礦才能提取1噸氧化鋁，同時(shí)所產(chǎn)生的有害固態(tài)廢棄物，用2噸氧化鋁才能電解獲得1噸原鋁，綜合交流電耗約16500KWh（含氧化鋁提取能耗），同時(shí)排放CO2約1.45噸。因此，可以說，在進(jìn)口鋁土礦與氧化鋁的同時(shí)，也進(jìn)口了污染物，并消耗了寶貴的能源，進(jìn)口氧化鋁不存在赤泥排放問題，但耗能大，CO2排放也多。所以，進(jìn)口氧化鋁是中策，而進(jìn)口鋁土礦是下策。進(jìn)口重熔用鋁錠不存在這兩個(gè)問題，同時(shí)重熔用鋁錠是一種載能型的資源，提取時(shí)所賦予的能會(huì)在今后的使用過程中“釋放”出來。所以，進(jìn)口重熔用鋁錠與廢鋁就是在進(jìn)口資源和能源，這種上策何樂而不為呢！

鋁工業(yè)發(fā)展模式

經(jīng)過近130年的發(fā)展，世界鋁工業(yè)經(jīng)過多次調(diào)整與兼并重組，進(jìn)入新世紀(jì)以來，大致可以分為以下3種模式，它們是以能源與資源情況為前提。

第一種：能源和資源豐富的國家（地區(qū)）大力發(fā)展上游工業(yè)，適度發(fā)展或不發(fā)展下游工業(yè)（鋁加工），上游工業(yè)指鋁土礦、氧化鋁和原鋁提取，如澳大利亞既有鋁土礦資源又有豐富的能源，在大力發(fā)展上游工業(yè)，適度發(fā)展鋁加工業(yè)，立足于滿足國內(nèi)需求。幾內(nèi)亞、蘇里南、牙買加等有豐富的鋁土礦，礦石品質(zhì)也不錯(cuò)，國家也不大，屬于資源豐富的國家，致力于開采鋁土礦，其他的項(xiàng)目尚未介入。海灣地區(qū)與冰島有豐富的能源，目前，正在大力發(fā)展原鋁工業(yè)，海灣國家根據(jù)本地區(qū)情況，除了發(fā)展原鋁工業(yè)之外，還適度發(fā)展鋁加工業(yè)。加拿大水電資源豐富，進(jìn)口氧化鋁生產(chǎn)原鋁。這些國家與地區(qū)的原鋁工業(yè)大多使用進(jìn)口的氧化鋁。

第二種：能源資源都短缺的國家和地區(qū)，如日本、韓國、南非共和國和臺(tái)灣地區(qū)，它們既無鋁土礦資源，能源也大部分靠進(jìn)口，所以所需要的鋁全部依賴進(jìn)口。日本雖然保留著原鋁年生產(chǎn)能力不到1萬噸的浦原鋁廠，但它有1個(gè)利用富士山水力的小型自備水電站，同時(shí)可以將生產(chǎn)的原鋁立刻提純成高純鋁。由于他們對(duì)鋁的需求量大，所以全部以重熔用鋁錠及鋁合金錠的形式進(jìn)口，每年進(jìn)口重熔用鋁錠及鋁合金錠月235萬噸。韓國每年的進(jìn)口量約125萬噸，臺(tái)灣地區(qū)每年的進(jìn)口量約70萬噸。他們的鋁加工材產(chǎn)業(yè)居世界先進(jìn)水平或國際水平，除了滿足自己的需求以外，還有相當(dāng)量的出口，而且出口的多是高精產(chǎn)品，如韓國出口的85%以上為罐體料、鋁箔帶坯和汽車外覆蓋版。日本出口的大多是高壓陽極板、電子產(chǎn)品板帶、軌道車輛擠壓大型材，計(jì)算機(jī)磁盤基板、CTP板和汽車鋁材等。

他們進(jìn)口的重熔用鋁錠及鋁合金的方式有：向市場購買，招標(biāo)采購和購買期貨，到國外合適的國家或地區(qū)建合資或獨(dú)資鋁廠，目前以后一種方式為主。

第三種：能源與資源兼有但并不富裕的國家，而國內(nèi)對(duì)鋁的需求又大，適度發(fā)展上游產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展下游產(chǎn)業(yè)，是鋁材凈進(jìn)口國。根據(jù)需要盡可能多地進(jìn)口重熔用鋁廠，也進(jìn)口一定量的氧化鋁，但很少進(jìn)口鋁土礦。如美國鋁業(yè)公司在澳大利亞、沙特阿拉伯既采鋁土礦又生產(chǎn)氧化鋁與重熔用鋁錠，在冰島與加拿大圣勞倫斯河谷建有鋁電解廠，有合資的也有獨(dú)資的。美國、法國、德國等國的鋁工業(yè)都屬于這種模式，1995年以來，他們根據(jù)市場情況關(guān)閉了一些原鋁廠，國內(nèi)原鋁產(chǎn)量有所減少，而進(jìn)口重熔用鋁錠量在逐年緩緩上升。他們的鋁下游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能力則在不斷地上升，一方面國內(nèi)需求上升，另一方面高精產(chǎn)品出口增加。

筆者認(rèn)為，第三種模式對(duì)中國鋁工業(yè)發(fā)展大有借鑒意義。中國是一個(gè)鋁資源與能源都不富足的國家，而且是一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國，從經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國家安全層面出發(fā)，又必須發(fā)展自己的鋁工業(yè)，同時(shí)應(yīng)該具有相當(dāng)大的規(guī)模，這是一個(gè)矛盾，處理好這個(gè)矛盾，著實(shí)很難做到兩全其美。

國土資源部在《2012年中國國土資源公報(bào)》中稱，2012年底，國內(nèi)查明鋁土礦總量上升至40.8億噸。雖然探明的鋁土礦資源年年有所增加，但也趕不上需求的上升。從2012年~2015年的需求來看，也不夠十年之用。2015年，中國需求（表觀消費(fèi)）鋁2930萬噸，2025年的表觀消費(fèi)量可達(dá)6000萬噸。需求量這么大，不自力更生怎么行呢？筆者認(rèn)為，國內(nèi)生產(chǎn)的最底線為需求的50%。2012年，中國進(jìn)口的鋁資源相當(dāng)于重熔用鋁錠1555萬噸，為總表觀消費(fèi)量的56.6%，距筆者設(shè)計(jì)的底線僅差6.6個(gè)百分點(diǎn)，這說明國內(nèi)資源的保證率目前大致為42%。

鋁土礦替代資源的開發(fā)與利用

從國家安全與經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要考慮，中國鋁工業(yè)應(yīng)保持最低年產(chǎn)量，進(jìn)口量不能超過表觀消費(fèi)量的50%，而中國的鋁土礦資源量又明顯不足，不能持續(xù)滿足鋁工業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的需要。從戰(zhàn)略角度考慮，必須進(jìn)口開展以鋁土礦的替代資源中提取氧化鋁的研發(fā)工作。可以作為鋁土礦替代資源生產(chǎn)氧化鋁的資源較多，如粉煤灰、粘土礦、霞石和明礬石等，但在通常的情況下，從可替代資源中提取氧化鋁的經(jīng)濟(jì)性較差，目前，世界上只有俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國家從霞石和明礬石中提取氧化鋁實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

根據(jù)我國的具體情況，粉煤灰作為提取氧化鋁的替代資源更具實(shí)際意義，粉煤灰儲(chǔ)量大，2012年的排放量約為4億噸，我國已經(jīng)積存約60億噸，它們含有15%~43%的Al2O3。大量未被利用的粉煤灰不僅占用寶貴的土地資源，而且對(duì)環(huán)境構(gòu)成不同程度的污染威脅，綜合利用粉煤灰也是電力生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)需要解決的迫切問題之一。

從粉煤灰提取氧化鋁（氫氧化鋁）或鋁鹽的工藝有9種，較為成熟的工藝有三種：石灰石燒結(jié)法、堿石灰燒結(jié)法和酸浸發(fā)。前兩種屬于堿法，后者屬于酸法。不管哪一種方法，提取氧化鋁后的殘?jiān)加芯C合利用的可行性。

堿法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁特點(diǎn)是工藝流程長，運(yùn)作的物料量大，設(shè)備投資也大，而且提取氧化鋁后的殘?jiān)s為粉煤灰的4倍，需要配套有相應(yīng)的水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，以利用殘?jiān)?。與堿法比較，酸法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的殘?jiān)?，因而運(yùn)作的物料量少，建設(shè)投資也相對(duì)小一些。不過，酸法工藝裝備必須具有足夠的耐酸性，同時(shí)廢酸回收也較為困難。2012年，中國大唐國際再生資源開發(fā)公司的“高鋁粉煤灰提取氧化鋁”示范項(xiàng)目通過驗(yàn)收，年生產(chǎn)能力達(dá)20萬噸，采用堿性工藝，是國內(nèi)首條進(jìn)入商業(yè)化生成的“從粉煤灰中提取氧化鋁的”生產(chǎn)線。2013年6月14日，“高鋁粉煤灰提取氧化鋁關(guān)鍵技術(shù)研究及其工業(yè)化中試裝置開發(fā)技術(shù)成果鑒定會(huì)”在北京召開，這是中國首條采用“一步酸溶法”從粉煤灰提取氧化鋁的工業(yè)試驗(yàn)線，是神話集團(tuán)研發(fā)的，年生產(chǎn)能力為4000噸。從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁對(duì)保證我國鋁資源的戰(zhàn)略安全、改善粉煤灰生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)布局、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、構(gòu)筑“煤炭-電力-粉煤灰-有色金屬-建材”一體化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈有重大深遠(yuǎn)意義。在目前技術(shù)條件下，這項(xiàng)技術(shù)的成本還較高，市場競爭力還不強(qiáng)。從長遠(yuǎn)看，以儲(chǔ)量極其豐富的粘土礦為原料，研究開發(fā)環(huán)境友好的利用生物技術(shù)提取氧化鋁的新技術(shù)與工藝，是擴(kuò)大氧化鋁生產(chǎn)資源量的有效途徑。

筆者預(yù)計(jì)，2015年，中國對(duì)重熔用鋁錠需求可達(dá)2930萬噸，2020年及2025年的需求量將分別達(dá)到4300萬噸和6000萬噸，其中約50%需要進(jìn)口。2030年，中國對(duì)重熔用鋁錠的需求可能進(jìn)入平穩(wěn)期，2050年后，對(duì)重熔用鋁錠的需求可能呈逐年下降的趨勢。