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（报告作者：宏源研究所金属研究室分析师曾德谦）

氧化铝分为冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝，冶金级氧化铝用来生产电解铝，上期所氧化铝期货合约以冶金级氧化铝为标的物。氧化铝生产工艺包括拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联合法。根据钢联统计数据，截止年4月底，中国氧化铝平均生产完全成本为元/吨。

一、氧化铝定义及分类

氧化铝是铝的稳定氧化物，化学式为Al?O?，相对密度3.5克/立方厘米，熔点℃，沸点℃，高温状态下可电离的离子晶体。从物理性质来看，氧化铝为难溶于水的白色固体，外观呈无定形粉末状或砂状，无臭无味、质极硬、易吸潮而不潮解（灼烧过的不吸湿）。从化学性质来看，氧化铝是典型的两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水与非极性有机溶剂。

国家标准《氧化铝》是年10月1日实施的一项中华人民共和国国家标准，该标准规定了氧化铝的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书及订货单（或合同）内容。该标准适用于由铝土矿、再生氧化铝原料等作为原料生产的、用作熔盐电解法生产金属铝用的氧化铝，也适用于生产刚玉、陶瓷、耐火制品及生产其他氧化铝化学制品用原料的氧化铝。

根据该标准，氧化铝牌号分为三类，分别是AO-G、AO-1和AO-2。

其他微量元素含量（如Cu、Mg、B、Li、Cd、Cr、Hg、Pb、A、As等）。

二、氧化铝用途

根据用途不同，氧化铝可分为冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝。两者生产工艺无差，但一般非冶金级氧化铝纯度较冶金级氧化铝更高。冶金级氧化铝主要用来生产电解铝，而非冶金级氧化铝主要用于制作刚玉、陶瓷、耐火制品及其他氧化铝制品。其中，冶金级氧化铝产量约占氧化铝总产量的95-97%。上期所即将上市的氧化铝期货合约的标的物为冶金级氧化铝。

（一）冶金级氧化铝

一般用作生产金属铝原材料的氧化铝被称为冶金级氧化铝。考虑到冶金级氧化铝的质量对金属铝质量、生产能耗、环境保护具有重大影响。因此，要求冶金级氧化铝的粒度较粗且均匀、流动性好、具有良好的吸附能力并易溶于铝电解质中。目前煅烧程度较低的“砂状”氧化铝已成为生产主流，粒度细而煅烧程度高的“面粉状”氧化铝已趋于淘汰。

（二）非冶金级氧化铝

非冶金级氧化铝是重要的无机非金属材料，也是当前世界上重点发展的新材料之一，主要是指除冶金级氧化铝以外的氧化铝和氢氧化铝的差异化产品或延伸产品，也称为精细氧化铝、特种氧化铝、多品种氧化铝或化学品氧化铝。非冶金级氧化铝具有优异的物理化学性能，是一种市场需求较大的关键基础材料，与先进陶瓷、石油催化、无卤阻燃、汽车尾气净化等方面关系密切，其应用领域广、产品品种多、附加值较高。随着经济发展和科技进步，非冶金级氧化铝的应用领域也在不断扩大，新能源、新光源和环保等高新技术领域对其需求量不断增加。

目前非冶金级氧化铝已经细分超过个品种，包括拟薄水铝石、沸石、高纯氧化铝、活性氧化铝、特种氢氧化铝等，在新材料领域和传统领域都有广泛应用。从用途上来看，非冶金级氧化铝可以作为吸附新材料，有效吸附SO?、CO?、氮氧化物、H?S等有毒、有害气体，分离空气中的氧气和氮气；也可以作为耐火、耐磨材料，广泛应用于钢铁、铸造、石化、陶瓷、玻璃等行业的高性能耐火材料中；而作为阻燃材料，非冶金级氧化铝可以添加到高分子材料或橡胶中，用于制作电缆材料颗粒，使电缆达到阻燃的效果。此外，非冶金级氧化铝还可以作为催化剂，主要有常温水解催化剂、中温水解催化剂等。

20世纪80年代以来，在铝土矿供应紧张、冶金级氧化铝生产成本增加、生产利润低等因素的影响下，国际上不少冶金级氧化铝生产企业将部分或全部产能转向精细氧化铝生产。据统计，年全球精细氧化铝总产量已经达到万吨，其中英国、德国、法国、日本和美国是传统的精细氧化铝生产强国。

自年来，中国精细氧化铝产量增长迅速。年以后，中国精细氧化铝产量已占世界年产量的40%以上，成为世界精细氧化铝产量最大的国家。但与国外先进精细氧化铝企业相比，我国精细氧化铝在化学纯度、颗粒形貌、产品稳定性、应用性能等方面需要进一步改善。

三、氧化铝生产工艺

氧化铝生产已有一百余年的发展历史，由于氧化铝具备两性属性，即既可以用碱性溶液也可以用酸性溶液使铝土矿中氧化铝溶出。因此，氧化铝的生产方法大致可分为碱法、酸法、酸碱联合法和热法，但目前在工业上得到应用的只有碱法。

碱法是用工业烧碱或纯碱来处理铝土矿，使铝土矿中氧化铝转变为铝酸钠溶液。铝土矿中铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物进入残渣（赤泥），将残渣与溶液分离，从净化后的铝酸钠溶液中分解析出氢氧化铝，氢氧化铝与母液分离、洗涤后进行焙烧，从而得到氧化铝产品。根据生产过程的特点，碱法生产氧化铝可以分为拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联合法，联合法又包括并联、串联、混联联合法等。但不管采用哪一种生产方法，生产氧化铝的实质始终是为了将铝土矿中氧化铝与杂质分离。

世界上第一种氧化铝工业生产方法是烧结法，首先应用的是碳酸钠烧结法，但该方法只适合处理低硅优质铝土矿，处理高硅铝土矿时容易损失大量氧化铝。之后在碳酸钠烧结法基础上，添加石灰石从而演变出碱石灰烧结法，该法有效地解决了碳酸钠烧结法难以处理的高硅铝土矿问题。

后来随着拜耳法面世后，氧化铝进入了工业规模化生产阶段，目前世界上95%以上氧化铝都是通过拜耳法生产出来的。经过多年发展，拜耳法由间断连续生产逐渐改进为连续操作，生产设备也逐步实现了大型化、自动化、高效化和节能化。

选择何种氧化铝生产方法主要由铝土矿的性质决定。目前铝土矿主要有三大类，分别是三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石。其中三水铝石中的氧化铝最易溶出，基本采用低温拜耳法生产，国外大部分氧化铝生产都采用低温拜耳法。而我国目前所发现的铝土矿几乎全部为一水硬铝石型铝土矿，是拜耳法溶出性能最差的一种水铝石矿物，因此采购国产铝土矿生产氧化铝基本只能选择高温拜耳法或者烧结法。

（一）拜耳法

拜耳法是由拜耳在-年发明，该方法直接利用含有大量苛性碱（氢氧化钠或氢氧化钾）的循环母液来处理铝土矿，溶出氧化铝得到铝酸钠溶液，然后向铝酸钠溶液中添加氢氧化铝晶种经长时间搅拌分解析出氢氧化铝结晶，再焙烧氢氧化铝得到氧化铝。分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可以用来溶出新一批的铝土矿。交替使用这两个过程就能够处理每一批铝土矿，从中得到纯的氢氧化铝产品，构成拜耳法循环。

拜耳法适合高铝硅比矿石，其生产流程简单、能耗低、成本低且产品质量好、纯度高，也是目前世界上处理铝土矿生产氧化铝的最主要方法。

（二）烧结法

碱石灰烧结法是在铝土矿中加入石灰石（石灰岩，碳酸岩石）和纯碱，从而形成炉料，炉料在高温下烧结得到含有固态铝酸钠的熟料（铝酸钠、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙），然后用水或稀碱溶液溶出熟料得到铝酸钠溶液，铝酸钠溶液净化后通入二氧化碳便可分解结晶出氢氧化铝，再经过焙烧即为氧化铝，该方法适合处理低铝硅比矿。

尽管烧结法相比拜耳法而言，流程复杂、投资大、能耗高、产品质量略差，但其生产特点有利于利用中国低品位铝土矿，因此碱石灰烧结法在我国也得到一定的应用和发展。

（三）拜耳－烧结联合法

拜耳-烧结联合法兼有拜耳法和烧结法两种方法的优点，可以充分利用铝土矿资源，但其流程复杂、成本高、能耗高且产品质量较拜耳法低。在氧化铝生产中得到实际应用的拜耳－烧结联合法有三种，即串联法、并联法和混联法，其分类主要是依据烧结法处理的原料来源。

拜耳－烧结串联法，就是烧结法部分全部用来处理拜耳法赤泥（即赤泥又进入烧结系统进行氧化铝生产，可以最大可能的提取氧化铝，并将拜耳赤泥中的碱回收利用），这种方法的优点主要是氧化铝回收率高、碱耗低、赤泥排放量低、利于生产砂状氧化铝。但在烧结法部分，赤泥炉料中氧化铝含量低，熟料折合比高，且烧结比较困难。

拜耳－烧结并联法，拜耳法和烧结法是两个并行的生产系统。拜耳法处理高品位矿石，而烧结法并不处理拜耳法赤泥，而只处理矿石。这种方法的优点在于：既可处理优质铝土矿，又可处理铝硅比较低的矿石，资源利用较为合理；但由于烧结法部分仅限于补碱，本身无氢氧化铝产出，产量受到限制。

我国采用的拜耳－烧结混联法，实质上是烧结法与拜耳-烧结串联法的简单组合，兼有串联法和烧结法的优点，但流程更复杂，尤其是烧结法部分，由于要处理拜耳法赤泥和自身产出的硅渣，熟料品位受到很大限制，从而烧结法部分的产能较纯烧结法低30%。

但需注意环境问题：生产1吨氧化铝会产生1-2吨固废赤泥，是一种不溶性残渣，可分为烧结法赤泥、拜尔法赤泥和联合法赤泥，具有强碱性。

随着铝工业发展和铝土矿品位降低，赤泥量将越来越大，且赤泥为碱性物质，雨水冲淋将使赤泥中的碱溶出，可能污染地表水和地下水。由于赤泥不能被充分有效利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地。国内外曾多次发生赤泥库泄漏或垮塌事故，造成企业停产。

四、氧化铝生产成本

在氧化铝生产中，纯碱或烧碱用于处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液，纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗涤后煅烧，便获得氧化铝产品。前文提及氧化铝有三种生产工艺：拜耳法、烧结法、联合法。其中拜耳法使用烧碱，适用于处理高品位的铝土矿，约占全国氧化铝产能的90%以上；烧结法使用纯碱，主要用于处理低品位矿石，全国产能占比不足10%。

根据氧化铝的生产工艺流程，氧化铝的生产成本主要包括铝土矿、石灰石、碱（纯碱和烧碱）等原材料；电耗、蒸汽消耗、水、重油、焦碳等燃料及动力费用：人工、制造、管理等其他费用。氧化铝具有良好的烧结性能转化率，是生产耐热、耐磨、耐腐产品的基本原料。生产1吨氧化铝大概需要2.1-2.7吨铝土矿（品位不同使生产1吨氧化铝需要铝土矿的量差别较大）、0.3-0.5吨煤炭、0.12-0.14吨烧碱和0.2-0.9吨石灰。氧化铝成本中，铝土矿占比37%，烧碱占比17%，动力及水占比约17%，三费及其他占比约29%。

铝土矿占氧化铝生产成本的比例最大，也受国内铝土矿地区分布不均和进口矿石采购问题影响，不同地区之间价格有所差异。从国内铝土矿分布来看，国内铝土矿主要产地为广西、贵州、河南和山西四省，当地的高品位及低品位铝土矿报价是重要的参考价格。近年来，受矿石供应偏紧和安全环保政策等因素影响，国内铝土矿价格重心整体抬升。

除国内自产铝土矿之外，我国氧化铝企业也大量采购海外铝土矿进行生产，主要来源国为几内亚、澳大利亚、印尼、马来西亚等国。因此，海外进口来源国的气候、政局变动、政策变化、海运费用等因素也值得

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