电解铝布局调整 负碳电热炼铝产业迎来发展机遇期

当前，我国的电解铝产业正在掀起一轮从北向南、由东向西的战略调整高潮，大量产能纷纷搬迁至水电能源丰富的云南等地。利用好当前原铝工业布局大幅度调整的战略时机，应当大力发展适合我国资源特色的负碳电热炼铝产业，从而逐步替代不适合我国国情的电解铝路径。

广西、云南等西南地区拥有较为丰富的铝土矿资源，但其中大量是低品位铝土矿和尾矿，结合粉煤灰能源等工业的固体废弃物，采用创新型的清洁电热炼铝工艺，走非电解的技术路径，直接生产铝硅高熵型合金液，然后用粗镁提取出金属纯铝，实现电热法直接冶炼铝合金，发展独具中国特色的非电解炼铝产业，实现我国原铝工业的资源自给、清洁生产、零碳排甚至负碳排，以及更高的质量效益。

金属铝是人类*重要的轻合金材料，我国的电解铝产量已经超过每年3600万吨，连续多年占据全世界50%以上份额。但我国的电解铝事业同时也面临着资源匮乏、污染严重、成本高涨、无法使用零碳排新能源等四大弊端。首先是资源匮乏，我国严重缺乏高品质铝土矿，资源量短缺严重，一直以来依赖进口，承受国外矿业巨头的盘剥，受制于人，如果仅仅依靠国内的资源量，我国的铝矿资源将在7年之内消耗殆尽。其二，电解铝原料氧化铝的生产过程，产生大量赤泥，恶化毒害了生态环境。铝电解过程的氟化物气体、烟尘，以及氰化物，不仅仅是严重污染，甚至是剧毒的化学毒害物质。第三，电解铝过程中氧化铝的原料成本占到了40%，众多电解铝企业效益微薄甚至陷入亏损境地。*后，由于电解铝的工艺特性，电力供应不能中断，导致电解铝基本上只能使用化石能源火力发电，而不能大量使用风电、光伏、水电等波动较大的新能源，我国对国际社会的碳减排在电解铝这个耗电大户中无法推行。

云南、广西是我国北方铝土矿的主要产区，但在提供高铝硅比的优质铝土矿的同时，遗留下大量的低品位铝土矿、选后的尾矿等，其铝硅比A/S往往在2.5以下，由于铝硅比太低，完全不能应用于电解铝工艺，但恰恰适合走另外的技术路径，充分利用含硅的铝资源，发展独特的电热法炼铝的创新产业。另外，各地大量堆存的粉煤灰也是一种含有一定氧化铝的低品质铝土矿，正好参与进来，作为电热法炼铝的原料之一。

总体的工艺技术是：含铝低阶铝土矿、铝土尾矿以及粉煤灰、煤矸石等，以烟煤、生物质碳为还原剂，在封闭的矿热埋弧电炉内冶炼出高铝的铝硅铁三元合金，以熔融金属镁为萃取剂，将金属铝从三元合金中提取出来，这是因为金属镁液有一个独特的性质：可以无限溶解金属铝，但不溶解硅和铁，这样实现了金属铝与硅和铁的分离，铝镁合金液经过真空蒸馏，分别获得纯铝或者铝合金，蒸馏出来的镁在在厂内循环利用，或者作为高纯镁对外供应。硅和铁既可以作为炼镁的还原剂，也可以分离成高纯金属硅，作为光伏多晶硅的上游原料，或者作为副产品硅铁，实现循环经济的全元素充分利用。

利用电解铝产业布局调整战略时机，发展适合资源特色的负碳电热炼铝产业！

该工艺不仅利用了低铝硅比铝土矿及其尾矿，也一定程度消纳利用了粉煤灰、煤矸石等固体废弃物，作为城市矿产来提取金属铝，实现了变废为宝，使得我国的金属铝事业不再依赖海外资源。

从成本的角度分析，电热炼铝不仅是多重的循环经济，经济效益远远超越电解铝。电解铝主要成本是约14000kwh的工艺用电和1.9吨左右的氧化铝消耗，其中氧化铝单价2800-3100元/吨，导致电解铝的铝元素原料成本即高达每吨原铝5500-6000元。创新的电热炼铝，除了电能有一定程度降低外，原材料方面只需要3-5吨价格极其低廉的固废，原料成本不超过几百元。仅仅原材料一项，电热铝的成本优势就高达3000-5000元，而我国电解铝大部分的生产成本逼近其售价13000元/吨。

利用电解铝产业布局调整战略时机，发展适合资源特色的负碳电热炼铝产业！

在环保上，电热炼铝硅再提铝的工艺技术，采用密闭矿热炉和封闭真空蒸馏等主体设备，没有任何含氟、氰的化学毒害，也没有湿法过程的酸碱液处理难题，也不产生赤泥，仅有的常规火法冶金粉尘，也由于密闭生产设备被控制在一个极为理想的排放水平。

采用矿热炉进行还原炼铝，后续的物理法分离铝与硅和铁元素，生产装置可以适应电力波动和停限电，适合使用水电等季节性波动电力，也适合光伏风电等不稳定新能源。

如果采用生物质碳作为还原剂，密闭炉中冶炼，则能够副产大量高品质CO，能够通过水蒸汽变换获得大量氢气能源，同时捕集封存高浓度CO2气体，实现负碳炼铝、铝氢联产的超级绿色炼铝。

在技术成熟度上，该项技术曾经在在工业化的规模上被二战时期的德国完整实践过，并被命名为Beck工艺，当时由于战争德国积存了大量废镁，战后由于金属镁产量断崖式降低而被迫停产。二战后的美国、加拿大、法国、乌克兰也采用电热法冶炼出高铝的铝硅合金。我国河南登电集团*近十几年来引进前苏联乌克兰技术，冶炼高铝的铝硅合金早已成功。用镁提取铝元素，更是有色金属领域的常规做法，相关的研究和实践已经通行了数十年。

当前，应在产能南移的原铝企业中，规划建设一定比例的电热法炼铝生产能力，用于和电解铝进行比较，同时进一步优化工业和装备，使之进一步适合我国资源、能源特点，并将环保水平进一步提升，使得我国的绿色负碳炼铝成为国际碳减排的样板。

在此基础上，各地可规划建设多个大型负碳型水电铝材循环经济基地，直至扩大到千万吨级，并向下游的铝合金型材、汽车轻量化零部件等深加工延伸，形成中国资源特色的创新型的轻合金产业。(全球金属网 OMETAL.COM)

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