于水波，鹿 方，岳 玲，鄢 艷

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽(yáng) 110000）

冶金級(jí)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(xué)和物理兩方面。化學(xué)性質(zhì)方面，冶金級(jí)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(guò)程中，電位正于鋁元素的氧化物雜質(zhì)（如SiO2和Fe2O3）會(huì)被鋁還原，還原出來(lái)的Si和Fe進(jìn)入鋁內(nèi)，使鋁的純度降低；而電位負(fù)于鋁的氧化物雜質(zhì)（如Na2O和CaO等）會(huì)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(huì)影響電解過(guò)程中氧化鋁的流動(dòng)性、載氟性、溶解性和起塵性等特點(diǎn)[2]。目前，市場(chǎng)對(duì)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(duì)電解原鋁鋁錠的質(zhì)量要求也不斷提升。因此，提高冶金級(jí)氧化鋁的品質(zhì)成為我國(guó)鋁工業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)重要而長(zhǎng)期的任務(wù)。

1 冶金級(jí)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(guó)的電解鋁技術(shù)對(duì)氧化鋁的質(zhì)量要求普遍低于國(guó)外。國(guó)內(nèi)對(duì)氧化鋁質(zhì)量的寬松要求與中國(guó)早期一水硬鋁石鋁土礦的使用有很大的關(guān)系。國(guó)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(guó)一水硬鋁石的大量使用，氧化鋁質(zhì)量與國(guó)際水平一直有差距。近年來(lái)，隨著我國(guó)一水硬鋁石的逐漸枯竭，國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，進(jìn)口三水鋁石型鋁土礦在國(guó)內(nèi)大量使用，國(guó)內(nèi)氧化鋁質(zhì)量有整體提高的趨勢(shì)。

表1 世界主流電解鋁技術(shù)

1.1 國(guó)內(nèi)電解鋁工業(yè)對(duì)氧化鋁質(zhì)量要求

國(guó)內(nèi)對(duì)于冶金級(jí)氧化鋁的要求有國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩種。氧化鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB24487《氧化鋁》中對(duì)氧化鋁主要化學(xué)成分有要求，對(duì)于其他元素和物理性質(zhì)沒(méi)有明確的要求。冶金級(jí)氧化鋁行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T803《冶金級(jí)氧化鋁》中對(duì)氧化鋁主要化學(xué)成分有要求，對(duì)于其他元素沒(méi)有明確的要求，對(duì)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(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)行較低標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有更高的要求。

1.2 國(guó)外電解鋁工業(yè)對(duì)氧化鋁質(zhì)量要求

國(guó)外電解鋁企業(yè)對(duì)氧化鋁質(zhì)量的要求總結(jié)起來(lái)就是“砂狀”，但各個(gè)公司對(duì)砂狀指標(biāo)和雜質(zhì)含量的要求還略有區(qū)別。首先，除了鈉元素外，國(guó)外公司對(duì)氧化鋁的其他雜質(zhì)要求相對(duì)國(guó)內(nèi)更加嚴(yán)格，并且雜質(zhì)元素種類更多和數(shù)值范圍更小。其次，國(guó)外公司對(duì)氧化鋁物理性質(zhì)的要求與國(guó)內(nèi)相比同樣更加嚴(yán)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(duì)比表面積60～80m2/g的范圍要求很普遍。某些國(guó)外電解鋁企業(yè)對(duì)氧化鋁磨損指數(shù)AI的要求＜10%，這對(duì)于國(guó)內(nèi)外氧化鋁企業(yè)都是很高標(biāo)準(zhǔn)。

表2 國(guó)外某公司對(duì)于氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量要求

2 國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁質(zhì)量與分析

2.1 國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁現(xiàn)狀

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

表3 某處理三水鋁石礦國(guó)內(nèi)氧化鋁廠產(chǎn)品質(zhì)量

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

由以上數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)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(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還有較大的差距。

2.2 國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁質(zhì)量提高的必要性

首先，現(xiàn)有國(guó)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(xì)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(jì)的大勢(shì)所趨。氧化鋁質(zhì)量的提高會(huì)給電解鋁工業(yè)帶來(lái)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(guó)產(chǎn)一水硬鋁石礦存量的逐漸枯竭，進(jìn)口三水鋁石礦作為主要原料或者混合原料在國(guó)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(shì)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(jìn)程已經(jīng)開始，并且日后的趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

最后，中國(guó)氧化鋁企業(yè)要想走向國(guó)際，在海外市場(chǎng)的拓展過(guò)程中，滿足國(guó)際氧化鋁市場(chǎng)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(jìn)方法

見(jiàn)表5,6所示。

表5 氧化鋁產(chǎn)品各種化學(xué)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(yǔ)

我國(guó)的冶金級(jí)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(lái)講，處理進(jìn)口三水鋁石礦的產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近國(guó)際市場(chǎng)的需求，但處理國(guó)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(guó)內(nèi)的電解鋁企業(yè)帶來(lái)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(guó)門，滿足國(guó)際市場(chǎng)對(duì)氧化鋁質(zhì)量的需求提供保障。

從技術(shù)層面來(lái)講，氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量的化學(xué)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(fù)雜，通常改變一個(gè)因素可能會(huì)帶來(lái)多重影響。所以，氧化鋁行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)從國(guó)內(nèi)和國(guó)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(lái)的重要任務(wù)，對(duì)此進(jìn)行不斷的研究和生產(chǎn)實(shí)踐，以推進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步。