電解アルミニウム
電解アルミニウムは、電気分解によって得られるアルミニウムです。 現代の電解アルミニウム工業生産は、氷晶石-アルミナ溶融塩電解法を採用しています。 溶融氷晶石が溶媒、アルミナが溶質、炭素体が陽極、アルミニウム液が陰極として使用されます。 両方の電気分解。
電気分解によって得られた実質的にアルミニウム
方法氷晶石-アルミナ溶融塩電解
温度要件950℃-970℃
溶質にはアルミナ、陽極には炭素体、陰極にはアルミニウム液を使用しています。 強い直流電流を流した後、950℃で電解槽の2極に電気化学反応を行います。℃-970℃、つまり、電気分解。
アルミニウム電解製造は、側面挿入アノードロッドセルフベーキングタンク、上部挿入アノードロッドセルフベーキングタンク、およびプリベークアノードタンクの3つのカテゴリに分類できます。
セルフベーキングタンク製造電解アルミニウム技術は、設備が簡単で、建設期間が短く、投資が少ないという特徴がありますが、煙道ガスの処理が難しく、深刻な環境汚染、機械化が難しく、労働集約的であり、大規模になりにくい、タンクあたりの出力が低いなど。現在、克服された欠点は基本的に解消されています。
現在、世界のほとんどの国と生産企業は、大規模なプリベークタンクを使用しています。 タンクの電流強度は非常に大きく、高度な自動化、低エネルギー消費、タンクあたりの高出力を備えているだけでなく、環境保護規制の要件も満たしています。
my country has completed the industrial test and industrialization of 180kA, 280kA and 320kA modern pre-baked tanks. Technological improvement and transformation centered on energy conservation, production increase and environmental protection compliance have promoted the transformation of self-baking tank production technology to pre-baking tank, and achieved great success.
（1）原材料：アルミナ、氷晶石、フッ化アルミニウム、添加剤（フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムなど）、アノード材料。
(2) Energy costs: electricity (direct current and alternating current), fuel oil;
（3）人件費：賃金およびその他の管理費。
(4) Other expenses: equipment loss and depreciation, financial expenses, transportation expenses, taxes, etc.
プロセスフロー
ˉ+C-4eˉ=CO2↑ˉ
その製造プロセスの流れは次のとおりです。
↓ ↓ ↓ ↓↓
Exhaust anode gas------electrolyzer
↑ ↓ ↓
←
↓ ↓
フッ化物の回収、精製および浄化
↓ ↓ ↓
電解槽に戻る
ローリングまたは鋳造を注ぐ
↓ ↓
方程式：
電解アルミニウムは、電気分解によって得られるアルミニウムです。
→ 4Al+3CO2.
アノード：2O2ˉ+C-4eˉ=CO2↑
ˉ= Al
最新のテクノロジー
電解アルミニウムの新しい省エネ技術が登場し、業界は年間275億kWhの電力を節約しています。
On March 17, 2012, China's electrolytic aluminum industry made a new breakthrough in energy saving and emission reduction. "Low-temperature and low-voltage aluminum electrolysis new technology" successfully passed the acceptance of the Ministry of Science and Technology in China Aluminum and Power Company on the same day. It has dropped to 11819 degrees, a drop of 10.7%, and many technologies have reached the international leading level. If the whole industry is promoted, the annual electricity saving of my country's electrolytic aluminum industry will be 27.5 billion kwh.
30年以上の発展の後、電解アルミニウム産業は徐々に中国の重要な基礎産業になりました。 ただし、製造工程での消費電力が大きいため、常に& quot;高エネルギー消費産業& quot;と呼ばれてきました。 また、州が管理する主要産業の1つでもあります。 低温・低電圧の新技術の研究開発は、電解アルミニウム産業における省エネと消費削減の発展の方向性であり、世界のアルミニウム産業が直面する大きな技術的問題でもあります。
2009年、& quot;低温および低電圧アルミニウム電解新技術& quot; 国家科学技術支援計画プロジェクトに含まれていました。 プロジェクトリーダーのLiangXueminとプロジェクトチームの他の専門家は、電磁および磁気流体安定化技術、低温および低電圧電解セル構造、および低温および低電圧プロセス操作技術の開発に初めて成功するために絶え間ない努力をしました世界中。 世界をリードする&＃39; 400KA"静的フロー& quot; アルミニウム電解セルは、大規模な工業生産と、低温、低電圧、高電流密度での長サイクルでの一連の高効率で安定した動作を実現しました。
報告によると、2012年の電解アルミニウムの推定国内生産量は2000万トンであり、この技術を業界全体で推進した後、私の国の年間節電&＃39;の電解アルミニウム産業は達成することができます275億kWh、これは2011年の河南省の2,659億kWhの電力消費量に相当します。時間の10％以上は、kWhあたり0.53元と計算され、145.75億元の経済的利益を直接生み出します。これは880万トンに相当します。標準的な石炭であり、二酸化炭素およびその他の温室効果ガスの排出量を1,566万トン削減します。これにより、アルミニウム産業と私の国&＃39;のエネルギーの節約と削減が促進されます。 小隊の仕事は良い模範的で主導的な役割を果たしてきました。
All aluminum in the world is produced by electrolysis. The industrial production of aluminum electrolysis adopts the Hall-Elu cryolite-alumina molten salt electrolysis method, that is, the cryolite-based fluoride salt is used as the flux, and the alumina is used as the melt to form a multi-phase electrolyte system. Among them, the Na2AlF6-Al2O3 binary system and the Na3AlF6-AlF3-Al2O3 ternary system are the basis of industrial electrolytes. The electrolytic aluminum industry has a great impact on the environment and is a high energy consumption and high pollution industry. The waste gas discharged from electrolytic aluminum production is mainly CO2, and gas-solid fluoride mainly composed of HF gas. CO2 is a greenhouse gas and is the main cause of global warming. The greenhouse effect of CF4 and C2F6 in fluoride is 6,500-10,000 times that of carbon dioxide, and will have varying degrees of impact on the ozone layer. HF is a highly toxic gas that enters the human body through the skin or respiratory tract, and only 1.5g can be fatal.
問題があります
実際の動作指数は貧弱です。 開発期間が短いため、中国&＃39;の生産分野での大規模なアルミニウム電解セルの綿密な開発は明らかに不十分であり、実際の動作指標の生産指標と国際的な上級レベル。 それらのほとんどは、大きな負荷と小さなグリッド環境で動作し、多くの隠れた危険があります。 アルミニウムと電気の共同事業は、中国の電解アルミニウム企業の発展傾向の1つですが、同時に、技術にも対応する問題があります。 大容量電解槽は一般的に大規模（1シリーズで20万トン以上）であり、1つの生産シリーズ（通常40万KW以上）に大きな電力負荷が集中するため、電解シリーズの生産に変動が生じると発生します。電力網や自給式発電所は、より大きな影響を及ぼし、電力供給の安全性を脅かすことさえあります。
& quot;ファインデザイン& quot;の欠如 陰極損傷のメカニズムと法則を徹底的に把握し、電池の寿命を延ばすための技術と総合的な技術対策により、電解槽は設計寿命に達することが難しく、早期損傷率が高い。 中国の大規模電気セルの寿命に影響を与える問題中国で一般的に考えられている陰極炭素材料の品質に加えて、電解セルの設計、炉建設材料、炉建設品質、焙焼始動にもいくつかの問題があります。 、通常の生産操作と生産管理。 。 これらの問題の根深い理由は、中国がアルミニウム電解槽の損傷（しばしば陰極損傷と呼ばれる）のメカニズムと法則、および& quot;ファインデザイン& quot;についての深い理解をまだ欠いていることです。 これに基づいてセルの寿命を改善するための技術と包括的な技術的対策。 電解セル容量の継続的な拡大に伴い、セル寿命の問題がより顕著になります。
高度な生産運用技術の欠如、高い運用コスト。 中国&＃39; s 300KAクラスの超大型プリベークアルミニウム電解セルは、短期間で工業用途に投入されました。 また、大型のプリベークタンクでの以前の経験を完全にコピーすることはできません（これらの経験にも大きな制限があります）。 焙煎始動プロセス中の不均一な電流分布の問題はより顕著であり、焙煎始動プロセス中のエネルギー消費は大きい。 作動後の電解槽の物理的場（電場、磁場、流れ場）は変動しやすく、熱平衡を維持することは困難です。 外部干渉により変動しやすく、アノード効果発生後の消火が困難であり、電解槽の慣性が大きいため、セル状態が変動したり、セル状態が異常になったりすると、迅速に消火することが困難になります。通常に戻ります。 中国における電解アルミニウムの全体的な生産状況に関する限り、総合的なエネルギー利用効率は、主に次のように、国際的な先進レベルよりも約15％低くなっています。現在の効率の差は2〜3パーセントポイントです。 製造工程でのエネルギー消費量の差は約3Gj / tです。 電解アルミニウムアノードの消費量の差は30〜60Kg（標準石炭の約75〜150Kgに相当）です。 セルの寿命の違いは約1000日です。 国際的な高度なアノード効果係数は0.1回/日です。 セルの下では、中国での最高レベルは約0.3回/日です。
Since 2002, China's electrolytic aluminum industry has had a surplus of electrolytic aluminum production. Affected by the decline in demand from downstream industries, China's electrolytic aluminum surplus in 2008 is expected to reach 500,000 tons. The growth rate of electrolytic aluminum demand has slowed down. Affected by the economic crisis, the growth rate of demand from the real estate and automobile industries has dropped sharply, while the demand from the power equipment industry has maintained rapid growth. The demand for electrolytic aluminum in the packaging industry has remained stable. In 2008 The growth rate of electrolytic aluminum demand is around 10%. China's bauxite resources are scarce, and the bauxite resources can only be maintained for another 10 years, and it is impossible to support the average annual expansion rate of the electrolytic aluminum industry by about 20%. The production cost of electrolytic aluminum is between 15,000 yuan / ton and 17,500 yuan / ton, while the price of electrolytic aluminum is only 13,400 yuan / ton, and the industry has suffered serious losses. Raw materials have fallen further, and the average production cost of Chinese electrolytic aluminum enterprises is also around 15,000 yuan, so the possibility of a sharp drop in aluminum prices is very small. Around June 2009, the aluminum price may return to 15,000 yuan/ton.
エネルギー価格が上昇し続けると、世界の主要なアルミニウム会社は、アルミニウム生産の価格競争力を確保するために、あらゆる面で電解アルミニウム生産のコストを削減し始めました。 国内政策の観点から、国の産業政策は、アルミニウム産業を国内需要を満たすように位置付けており、高精度製品とローテク製品の政策には違いがあります。 そのため、運輸、電力、包装、家電などの産業の発展傾向を把握し、先進的な設備を積極的に導入し、技術力を向上させ、製造コストを削減することが、現在のアルミニウム会社の主な開発方向となっています。
公布されたばかりの& quot;深刻な過剰能力の矛盾の解決に関する州議会の指導意見& quot;に基づいて; 以下& quot; Guiding Opinions"と呼びますが、China Industry Insight Networkの研究者は、供給をさらに抑制して需要を拡大し、需要と供給の両方を改善するために、政策の実施と支援を強化する必要があると考えています。 ポリシー、および電解アルミニウムの過剰容量を解決するために努力します。 具体的な提案は以下のとおりです。
供給側では、電解アルミニウムの生産能力を厳密に削減するために、複数の戦略をとるべきであることが示唆されています。 特に、電力価格の改革は、生産能力を急速に拡大する衝動を払拭するために加速されるべきである。
まず、& quot; Guiding Opinions" 厳密に実施する必要があります。& quot;新しい生産能力プロジェクトを構築することは固く禁じられています& quot;、& quot;建設中の違法プロジェクトを分類的かつ適切に処理する& quot;、& quot;違法な生産能力& quot;、& quot;古い生産能力& quot;を排除および撤回し、違反に対処できることを提案します。 旧式の生産能力を排除するための基金を設立するために生産能力を構築するために罰金が課せられ、財政補助金、企業転換、および従業員の配置に関して、生産能力の排除および撤退のための特定の支援方針が導入されました。
Second, effectively eliminate policy obstacles, implement the "integration of a group", and promote the merger and reorganization of enterprises. On the basis of entering the fast exemption/fast review channel for key industries, further study and reduce the cost of mergers and acquisitions of listed companies in the same industry; it is recommended to adjust the power policy to allow leading enterprises to build or absorb existing power generation enterprises to provide cheap electricity for their electrolytic aluminum production Supply; it is recommended to increase support in finance, taxation and other aspects, encourage leading enterprises as the main body of integration, and effectively promote cross-regional, cross-industry, and cross-ownership corporate restructuring.
第三に、地域の電力価格のバランスを取り、電力システムの改革を加速し、巨額の利益の期待を排除します。 長期的には、電解アルミニウムなどのエネルギー消費量の多い産業は、新疆ウイグル自治区などのエネルギーの豊富な西部地域に移転する傾向があり、必要ですが、短期および中期的には、地域間の生産能力の完全な移転には段階的なプロセスであり、輸送能力と資源および環境要因の観点から、新疆ウイグル自治区および他の西部地域での生産能力の拡大は、優遇電力価格のために飛躍的に行われるべきではありません。 したがって、地域の電力価格のバランスを取り、国の送電網システムの改革を加速するための措置を講じることが推奨される。 たとえば、国内で初めて電解アルミニウム業界を試験的に導入することができ、グリッド接続サービス料金を全国で1セントから3セントに統一したり、さまざまな場所で建設業界を許可したりできます。 地域の送電網は、政策上の理由による電力価格の不平等を解消し、新疆ウイグル自治区などの西部地域で過剰な利益を得るという関連企業の期待を払拭し、それによって生産能力への投資の衝動を抑制し、企業を自主的に停止させることができます新しい生産能力の構築。
需要面では、外需の低迷と貿易摩擦の激化という現状を踏まえ、アルミニウムの購入・保管、適用範囲の拡大などにより、国内需要を効果的に拡大することが提案されている& quot;バッチ& quot;を消化し、技術革新を通じてアルミニウム材料の処理レベルを向上させて、より高い収益を得ます。 1つは、国のアルミニウムの埋蔵量を適切に増やすことです&＃39; 国&＃39;現在のアルミニウム価格が2年間で新たな安値に達したときの購入と保管の規模の拡大は、生産能力の一部を消化し、資産の保存と評価を促進するのに役立つだけでなく、だけでなく、市場の信頼を構築します。 2つ目は、R& Dと財政および税制のサポートを増やし、アルミニウムの適用範囲を積極的に拡大することです。 三つ目は、私の国&＃39;のアルミニウム材料の加工レベルの向上に積極的に取り組み、技術研究と革新を通じてより高い利益を獲得することです。
需給状況
電解アルミニウムの世界的な生産は着実に成長しており、生産増加の原動力は依然として中国から来ています。 2005年の世界&＃39;の電解アルミニウム生産量は3,191万トンで、前年比6.45％増加し、そのうち中国&＃39;の生産量は年間767万トンでした。前年比15.07％の増加。 2006年の電解アルミニウムの世界生産量は3380万トンに達しました。 2006年6月の世界平均日産量（中国を除く）は82,200トンで、5月の平均日産量に比べて700トン増加し、前月比で0.09％増加した。 6月の国内電解アルミニウム生産量は780,300トン、電解アルミニウムの1日平均生産量は26,000トンで、5月の1日平均生産量に比べて1,975トン増加し、前月比7.59％増加した。 中国は依然として世界的な電解アルミニウム生産の増加の主な原動力です。 中国&＃39;の生産は世界の生産の24.9％を占めるため、中国&＃39;の生産の変化する傾向は、世界の電解アルミニウム供給において決定的な役割を果たしてきました。 中国&＃39;の電解アルミニウム産業の発展は、中国&＃39;の国内電解アルミニウム供給が常に比較的豊富であると判断しました。 2005年の電解アルミニウムの平均生産能力は1,070万トンで、稼働率は75％でした。 6月の国内データから、中国&＃39;の生産能力はある程度解放されている。 。 中国は総建設能力112万トンの電解アルミニウムプロジェクトを11件建設しており、現在も総生産能力140万トンの電解アルミニウムプロジェクトが10件提案されています。 電解アルミニウムの生産能力は2006年に1160万トン、2007年に1250万トンに達しました。電解アルミニウムの建設プロセスは単純で、技術的内容は低く、建設期間は短く、十分な設備投資があります。 着工から完成・生産までわずか9ヶ月。
電解アルミニウムの上流産業のアルミナ生産能力は急速に拡大し、産業チェーンは電解アルミニウム産業に拡大され、電解アルミニウム生産能力の成長の主な原動力となっています。 電解アルミニウム産業の成長と発展段階は、生産の成長が主要な基調講演であることを決定します。 電解アルミニウム企業の競争、リストラ、合併および買収、継続的な拡大、および業界の集中の高まりも、生産能力の成長を促進します。 電解アルミニウム産業のバイヤーはアルミニウムの消費者です。 中国の急速な発展&＃39;中国の経済と都市化プロセス&＃39;インフラストラクチャ、公益事業、住宅、自動車、その他の消費財は、中国&＃39;の電解を大幅に後押ししましたアルミニウム消費需要。 電解アルミニウム産業は急速な発展と成長の段階にあり、産業は最も適切な状態を乗り越え、産業の集中度は高まり続けています。 2003年から2005年にかけて、電解アルミニウムの総生産量は554万トンから767万トンに増加し、213万トン増加しましたが、中国の電解アルミニウム工場の上位10社のみが91万トンの増加を達成しました。 メーカー数は141社から95社に減少し、1社の平均生産規模は2003年の39,000トンから2005年には80,000トンに増加した。
2012年1月から11月まで、中国&＃39;の主要アルミニウム生産量は1,815万トンであり、前年比でわずかに減少傾向を示しています。 深刻な過剰能力の状況は緩和されました。 10月末までに、27万トンの古い生産能力を排除するという業界&＃39;の目標は半分以上完了しました。
この段階で、電解アルミニウム企業は、生産能力を盲目的に拡大することを避け、元の産業上の利点を収益性に変換し、既存のリソースを使用して、元の利点の観点から石炭火力、製錬、および処理を組み合わせて、完全な産業チェーンを形成し、規模を拡大する必要があります企業の。 電解アルミニウム企業の重要な目標は、より大きくなり、生産能力を強化し、加工技術を洗練することです。
70年以上の発展を経て、新中国の電解アルミニウム産業はあらゆる面で大きな成果を上げてきましたが、適切に解決しなければならない多くの課題や問題に直面しています。
容量超過
2013年末現在、中国&＃39;の主要アルミニウム生産能力は32,000kt / aを超えており、ボーキサイトの採掘、アルミナの抽出、再溶解用のアルミニウムインゴットの生産を海外に展開する必要があります。比較的豊富な資源とエネルギー。 得られた製品を国に返送するための合弁事業または個人事業主。 2020年までに輸出されるアルミニウムおよびアルミニウム製品の量は、輸入されたアルミニウム資源（ボーキサイト、アルミナ、スクラップアルミニウム）と同等ではなく、再溶解のために輸入されたアルミニウムインゴットで処理されます。 2030年までに、国内の見かけの消費のために再溶解するアルミニウムインゴットの約50％が輸入される予定です。 主要なアルミニウム電解産業を発展させるための日本、韓国、台湾地域のアイデアは、米国といくつかのヨーロッパ諸国の慣行と同様に、学ぶ価値があります。
アルミニウム資源の開発に出かけるのは危険です。 いくつかの場所では、リスクはまだ非常に高いです。"一定額の授業料& quot;を支払う必要があるかもしれません。 授業料はやむを得ない場合がありますので、少額の支払いを心がけてください。 現在、日本をはじめ各国は国内の一次アルミニウム生産を停止している（日本も富士山の小型水力発電所の電力を利用した生産能力15kt / aの浦原アルミニウム工場を保有している。発電所は建設された。アルミニウム工場は、分離法を使用して高純度アルミニウムを抽出し、環境汚染を低減します）、過去30年間で、米国やドイツなどの工業先進国での一次アルミニウムの生産は減少しました。 中国の一次アルミニウムの生産量はやや減少しましたが、海外の企業の生産量は35％以上増加しました。
In 2021, the world's per capita aluminum consumption (calculated by 7 billion people, primary aluminum consumption of 51,400kt) is 7.34 kg/person, and China's per capita aluminum consumption (calculated by 1.35 billion people, primary aluminum consumption of 25,500kt) is 18.89 kg/person , has far exceeded the world average consumption, which is 2.57 times, and is close to 21.4 kg/person of industrially developed countries. Our main task now is to improve the quality of raw material consumption and to do as much as possible with as little raw material consumption as possible. The domestic scale should no longer be expanded, and the measures of "reducing the east and increasing the west, and reducing the fire and increasing the water" can be adopted.
技術的な課題
中国の一部の電解アルミニウムプラントのタンク容量は世界のトップレベルに追いついているか、それを上回っていますが&＃39;同様のタンクタイプの技術的および経済的指標は、海外の先進レベルと比較して改善する必要があります。
現在、私の国の電解アルミニウムプラントの電解セルのアノード効果係数は比較的高いです。 アルミニウム1トンあたりの消費電力は、ヨーロッパの主要レベルの消費電力よりも高くなっています。 平均的なセル寿命は一般的に短いです。 中国の75％以上が外国のトップレベルの現在の効率は96％に達しています&＃39; s企業の現在の効率はわずか92.5％-93.5％であり、かなりの数の工場が少ない。 同じ消費電力条件下で、中国の電解槽のアノード電流密度は、わずか0.7〜0.735A / cm2になるように設計されています。 これは、同じ電解槽の単位面積あたりの出力が低いことを意味します。 したがって、将来的には、中国アルミニウム電解の主なタスクの1つは、電解セルの単位面積あたりの出力を最大化することです。
中国&＃39;電解アルミニウム産業の現在の発展には、電解アルミニウムプラントの単位製品あたりの投資が工業先進国の約1/3であるなど、多くの利点もあります。 低い人件費。これは、工業先進国の一次アルミニウムコストの対応する人件費の1 / 5-1 / 2です。 4.環境保護の要件が低いため、環境保護施設への投資も少なくなりますが、そうではないはずです。 今こそ、環境保護への投資を増やす時です。 何千もの節約、環境保護は救えない、環境保護基準を引き上げる、そして基準を満たさないものはシャットダウンし、環境保護基準は高圧線になるべきです。
