冶金级氧化铝厂产品质量简述

于水波，鹿 方，岳 玲，鄢 艳

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110000）

冶金级氧化铝是电解铝工业生产的主要原料，氧化铝直接影响了电解铝锭的质量。氧化铝的产品质量主要包括化学和物理两方面。化学性质方面，冶金级氧化铝中通常含有少量的杂质，如SiO2、Fe2O3、TiO2、Na2O、CaO等等。在电解过程中，电位正于铝元素的氧化物杂质（如SiO2和Fe2O3）会被铝还原，还原出来的Si和Fe进入铝内，使铝的纯度降低；而电位负于铝的氧化物杂质（如Na2O和CaO等）会分解冰晶石，使电解质成分发生改变并增加氟化盐消耗量[1]。物理性质方面，粒度、比表面积、安息角、氧化铝含量、磨损指数等因素会影响电解过程中氧化铝的流动性、载氟性、溶解性和起尘性等特点[2]。目前，市场对航空铝厚板、汽车轮毂等高端铝加工产品的需求逐渐增加，对电解原铝铝锭的质量要求也不断提升。因此，提高冶金级氧化铝的品质成为我国铝工业生产中一项重要而长期的任务。

1 冶金级氧化铝质量需求与分析

现在世界上的主流电解铝技术主要按表1划分为四种，中国的电解铝技术对氧化铝的质量要求普遍低于国外。国内对氧化铝质量的宽松要求与中国早期一水硬铝石铝土矿的使用有很大的关系。国产一水硬铝石铝土矿溶出温度高、浓度高、添加石灰并且分解浓度高、温度低，这些因素不利于氧化铝的物理性质提升。由于我国一水硬铝石的大量使用，氧化铝质量与国际水平一直有差距。近年来，随着我国一水硬铝石的逐渐枯竭，国内冶金级氧化铝生产技术的飞速发展，进口三水铝石型铝土矿在国内大量使用，国内氧化铝质量有整体提高的趋势。

表1 世界主流电解铝技术

1.1 国内电解铝工业对氧化铝质量要求

国内对于冶金级氧化铝的要求有国标和行业标准两种。氧化铝国家标准GB24487《氧化铝》中对氧化铝主要化学成分有要求，对于其他元素和物理性质没有明确的要求。冶金级氧化铝行业标准YS/T803《冶金级氧化铝》中对氧化铝主要化学成分有要求，对于其他元素没有明确的要求，对于氧化铝物理性质的粒度-45μm要求≤10%,比表面积≥60g/m2，其他物理性质未作明确要求。氧化铝国标和行业标准为现行较低标准，可以满足企业基本需求。电解铝企业为了提高电流效率并降低消耗，对氧化铝产品质量有更高的要求。

1.2 国外电解铝工业对氧化铝质量要求

国外电解铝企业对氧化铝质量的要求总结起来就是“砂状”，但各个公司对砂状指标和杂质含量的要求还略有区别。首先，除了钠元素外，国外公司对氧化铝的其他杂质要求相对国内更加严格，并且杂质元素种类更多和数值范围更小。其次，国外公司对氧化铝物理性质的要求与国内相比同样更加严格。从比表面积、粒度等各方面数据看，要求粒度大，砂状更好，对比表面积60～80m2/g的范围要求很普遍。某些国外电解铝企业对氧化铝磨损指数AI的要求＜10%，这对于国内外氧化铝企业都是很高标准。

表2 国外某公司对于氧化铝产品质量要求

2 国内冶金级氧化铝质量与分析

2.1 国内冶金级氧化铝现状

表3为某处理进口三水铝石矿的国内氧化铝厂产品质量。

表3 某处理三水铝石矿国内氧化铝厂产品质量

表4 某处理一水硬铝石矿国内氧化铝厂产品质量

由以上数据可以看出，国内处理三水铝石矿的氧化铝厂产品质量已经基本可以满足国际要求。但是处理一水硬铝石的氧化铝厂产品物理性质与国际标准还有较大的差距。

2.2 国内冶金级氧化铝质量提高的必要性

首先，现有国内制造业行业已经由满足基本需求转化为提高质量，由粗放技术性转换为精细型技术，追求不断突破行业最高水平是“内循环”经济的大势所趋。氧化铝质量的提高会给电解铝工业带来电流效率提高、产品质量提升、单位消耗降低等各种有利影响。

其次，随着国产一水硬铝石矿存量的逐渐枯竭，进口三水铝石矿作为主要原料或者混合原料在国内的氧化铝厂被普遍采用。以提高产品质量为目的的氧化铝处理工艺变更势在必行，氧化铝质量的提高也不再有原有一水硬铝石原料限制的天花板。各氧化铝厂提高质量的进程已经开始，并且日后的趋势会更加明显。

最后，中国氧化铝企业要想走向国际，在海外市场的拓展过程中，满足国际氧化铝市场质量要求是氧化铝技术走向海外的先决条件。

3 氧化铝质量改进方法

见表5,6所示。

表5 氧化铝产品各种化学杂质控制方法

表6 氧化铝产品各物理性质控制方法

4 结束语

我国的冶金级氧化铝产品质量因各厂处理矿石的种类而不同。一般来讲，处理进口三水铝石矿的产品质量已经接近国际市场的需求，但处理国产一水硬铝石矿的产品质量仍有提升的空间。

氧化铝质量的提升可以为国内的电解铝企业带来电流效率提高、产品质量提升、单位消耗降低等好处；也可以为氧化铝企业走出国门，满足国际市场对氧化铝质量的需求提供保障。

从技术层面来讲，氧化铝产品质量的化学性质和物理性质可以分别着手改善，但氧化铝生产工艺流程复杂，通常改变一个因素可能会带来多重影响。所以，氧化铝行业技术人员应从国内和国际需求出发，把氧化铝产品质量提高工作作为我们未来的重要任务，对此进行不断的研究和生产实践，以推进行业的进步。