我國作為全球最大的氧化鋁生產國,產量連續多年(nian)穩居(ju)世界(jie)第一,氧化鋁廠日夜運(yun)行不息,輸(shu)出著(zhu)工(gong)業文明(ming)建設(she)所需的基礎(chu)材料。然(ran)而在光耀外表之下,產業內(nei)部卻背負(fu)著(zhu)三(san)座(zuo)沉重大山,正悄(qiao)然(ran)扼緊(jin)我國氧化鋁產業發展的咽喉。
產能過剩與高端不足的結構性困局
從(cong)現有的(de)(de)用(yong)途,大(da)體可以把氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)分為(wei)兩大(da)類(lei):一(yi)類(lei)是冶金級氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv),用(yong)作(zuo)電解鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv),占氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)產(chan)(chan)量的(de)(de)大(da)多數;另一(yi)類(lei)為(wei)非冶金氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv),也(ye)叫精細氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。我國(guo)95%的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)用(yong)于電解鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)生產(chan)(chan),因此,電解鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)產(chan)(chan)量對氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)需求(qiu)量起到決定(ding)性作(zuo)用(yong)。
截至5月(yue)底,國內氧化鋁建成(cheng)產能已高達10890萬(wan)噸/年。
然而,國內電(dian)解鋁(lv)4500萬(wan)噸產能“天(tian)花板”是不變的(de),按照一(yi)噸電(dian)解鋁(lv)消耗1.925噸的(de)氧化(hua)鋁(lv)來計(ji)算(suan),電(dian)解鋁(lv)用氧化(hua)鋁(lv)最(zui)大需求量約8663萬(wan)噸。
況(kuang)且,截至5月底(di),中國電解鋁運(yun)行產(chan)能(neng)為4413萬(wan)噸(dun)/年(nian),實(shi)際氧化鋁需求量為8495萬(wan)噸(dun),相比于10890萬(wan)噸(dun)的年(nian)產(chan)能(neng),當(dang)前我國已建成(cheng)氧化鋁產(chan)能(neng)明顯過(guo)剩(sheng),加(jia)上(shang)在建產(chan)能(neng)和擬建產(chan)能(neng),行業已處(chu)于嚴重過(guo)剩(sheng)局(ju)面!
與冶金級(ji)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)產能嚴重過(guo)剩(sheng)相(xiang)反,我(wo)國在精細氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)中一(yi)些高端(duan)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)如高純(chun)(chun)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)粉(fen)體(ti)、燒結(jie)細晶Al2O3粉(fen)體(ti)等方面(mian)并未完全實(shi)現國產化(hua)(hua)。以高純(chun)(chun)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)為(wei)例,高純(chun)(chun)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(純(chun)(chun)度(du)>99.99%)是氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)中的高端(duan)品類,具(ju)備(bei)常(chang)規材料(liao)所不具(ju)備(bei)的光、電、熱、磁以及機械特性(xing),應用(yong)極為(wei)廣泛。
當前我國在高純氧化鋁的微量雜質控制方面都取得了突破性的進展,出現了一批能夠生產高純氧化鋁的企業,實現了中低端產品的國產替代,但在某些高端領域仍依賴進口,價格高昂。據業內人士介紹,從國外進口的用于拋光行業并對產品指標有(you)細(xi)致要求的高純納米氧化鋁(lv),價格可高達100萬元/噸以上。
鋁土礦資源短缺的“缺糧”之虞
1888年(nian)前后,奧地利化學家拜耳(Carl Josef Bayer)開(kai)發了一種(zhong)從鋁土礦(kuang)生產(chan)氧化鋁的方(fang)法。
原理很簡單,先將鋁(lv)(lv)土礦和NaOH溶(rong)液(ye)混合(he)加(jia)熱(re),鋁(lv)(lv)土礦所含氧(yang)化鋁(lv)(lv)可以在(zai)NaOH溶(rong)液(ye)中溶(rong)解成鋁(lv)(lv)酸鈉,過濾去除沉淀后(hou),向鋁(lv)(lv)酸鈉溶(rong)液(ye)中添加(jia)Al(OH)3晶種使Al(OH)3重新析出,而(er)剩下主要含NaOH的(de)母液(ye)則(ze)重新用于處理下一批鋁(lv)(lv)土礦;得到的(de)AI(OH)3通過煅燒即可制備Al2O3。這(zhe)就是目(mu)前最主流的(de)拜耳法生產工藝(yi)。
在拜耳法工藝(yi)中,鋁(lv)土礦是生(sheng)產(chan)氧化鋁(lv)最主要(yao)的礦物。從鋁(lv)產(chan)業鏈(lian)(lian)來看(kan),鋁(lv)土礦處于整(zheng)(zheng)個產(chan)業鏈(lian)(lian)的最上游。鋁(lv)土礦自然而然成為氧化鋁(lv)乃至整(zheng)(zheng)個鋁(lv)行業最重(zhong)要(yao)的“糧”。
全(quan)球鋁土(tu)礦(kuang)資(zi)源豐富,鋁土(tu)礦(kuang)資(zi)源量合計約550-750億(yi)(yi)噸(dun),主要分布(bu)在非洲、大(da)(da)洋洲、南美及加勒比(bi)海地(di)區和亞(ya)洲,資(zi)源量占全(quan)球的(de)比(bi)重分別(bie)為32%、23%、21%、6%。從儲量上來看(kan),全(quan)球的(de)鋁土(tu)礦(kuang)儲量約313億(yi)(yi)噸(dun),排名(ming)前(qian)幾的(de)國家分別(bie)是幾內(nei)亞(ya)(74億(yi)(yi)噸(dun))、越南(58億(yi)(yi)噸(dun))、澳大(da)(da)利亞(ya)(35億(yi)(yi)噸(dun))、巴西(27億(yi)(yi)噸(dun))、牙(ya)買加(20億(yi)(yi)噸(dun))。
根據我(wo)國自然資(zi)源(yuan)部發布的《2023年(nian)(nian)(nian)中國自然資(zi)源(yuan)公報》數據,截至(zhi)2022年(nian)(nian)(nian)底(di),我(wo)國鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)儲(chu)(chu)量(liang)約為(wei)6.8億(yi)噸,全球占比僅為(wei)2.4%。近(jin)(jin)年(nian)(nian)(nian)來,由于(yu)國內(nei)氧化鋁(lv)(lv)產(chan)(chan)量(liang)持續增加,我(wo)國國內(nei)近(jin)(jin)10年(nian)(nian)(nian)維持了較高的鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)(chan)量(liang)。據美國地(di)質(zhi)調查局(ju)(USGS)數據,2023年(nian)(nian)(nian)我(wo)國鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)(chan)量(liang)約9300萬噸鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang),占全球鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)(chan)量(liang)約23%.意味著我(wo)國以(yi)全球2.4%的鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)儲(chu)(chu)量(liang),支撐(cheng)著全球23%的鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)(chan)量(liang),顯然是不可持續的。按照2023年(nian)(nian)(nian)全球鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)儲(chu)(chu)量(liang)及產(chan)(chan)量(liang)測算(suan),全球鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)儲(chu)(chu)采(cai)比超過(guo)75年(nian)(nian)(nian),而(er)我(wo)國低于(yu)8年(nian)(nian)(nian),國內(nei)鋁(lv)(lv)土(tu)(tu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)資(zi)源(yuan)保障(zhang)程度嚴重不足(zu)。
此外(wai)(wai)(wai),由(you)于成礦(kuang)機理不同,我國(guo)鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)以(yi)沉積型為主,而國(guo)外(wai)(wai)(wai)大(da)多數為堆積型鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang),我國(guo)國(guo)內鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)無論是(shi)(shi)資源品質(zhi)還(huan)是(shi)(shi)冶(ye)煉成本較(jiao)國(guo)外(wai)(wai)(wai)鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)均有較(jiao)大(da)劣勢。我國(guo)鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)經過持(chi)續大(da)規模(mo)開(kai)采后,資源品質(zhi)下降問題日(ri)益突出,山(shan)西及(ji)河南(nan)等(deng)地區出產的鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)鋁(lv)(lv)硅比已小于5(國(guo)外(wai)(wai)(wai)鋁(lv)(lv)土(tu)礦(kuang)鋁(lv)(lv)硅比普(pu)遍大(da)于10)。
全(quan)球最(zui)大需求量與資源匱乏及稟賦(fu)不佳的矛盾造成(cheng)(cheng)了我(wo)國(guo)(guo)成(cheng)(cheng)為全(quan)球最(zui)大的鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)進口(kou)國(guo)(guo)家,每(mei)年進口(kou)量超過(guo)全(quan)球進口(kou)總量的四分之三,特別是2019年以后,我(wo)國(guo)(guo)進口(kou)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)已連續五年超過(guo)1億(yi)噸,2023年我(wo)國(guo)(guo)累計進口(kou)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)14138萬噸,同比增長超過(guo)12.7%,再度(du)創下我(wo)國(guo)(guo)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)進口(kou)歷史(shi)新高。在我(wo)國(guo)(guo)進口(kou)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)量創新高的同時,我(wo)國(guo)(guo)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)的對外(wai)依存(cun)度(du)也持(chi)續提升,2023年全(quan)年我(wo)國(guo)(guo)鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)的對外(wai)依存(cun)度(du)達(da)已超過(guo)60%。
因此,鋁土礦(kuang)資源的匱乏及供應不穩定成為壓(ya)在我(wo)國氧化鋁產業上的第(di)二座大山。
赤泥處置難題的生態重壓
在鋁(lv)土(tu)礦提煉氧(yang)化鋁(lv)過程中(zhong),會產生大(da)量的固體(ti)廢(fei)物,因其含有大(da)量氧(yang)化鐵,外觀與紅色泥土(tu)相(xiang)似,故稱赤(chi)泥。
由于赤(chi)泥中含有大量(liang)的(de)(de)金屬(shu)離(li)子(zi),顆(ke)粒(li)細小、堿(jian)度高(gao)(pH=10~12.5),容易引發地(di)下(xia)水和海洋環境的(de)(de)污染(ran)(ran),赤(chi)泥中的(de)(de)堿(jian)液還會造(zao)成土(tu)壤(rang)的(de)(de)堿(jian)化、沼(zhao)澤化,引起嚴重(zhong)的(de)(de)土(tu)壤(rang)污染(ran)(ran)。此外,濕(shi)法(fa)堆存的(de)(de)赤(chi)泥漿中赤(chi)泥的(de)(de)含量(liang)僅(jin)為(wei)15%~40%,堆積空間(jian)較(jiao)大;干法(fa)堆存的(de)(de)赤(chi)泥,由于赤(chi)泥粉(fen)末顆(ke)粒(li)細小,可(ke)能(neng)導致(zhi)嚴重(zhong)的(de)(de)粉(fen)塵(chen)污染(ran)(ran),嚴重(zhong)危害人類的(de)(de)身心健康。
每生(sheng)(sheng)產1噸氧(yang)化鋁,一(yi)般(ban)會產生(sheng)(sheng)0.8~1.5噸赤(chi)泥。據有關(guan)數據統計,目前(qian)我國每年產生(sheng)(sheng)大量赤(chi)泥,累計堆存量超過3億噸,占用(yong)(yong)土(tu)地(di)近萬公頃。大量赤(chi)泥的堆存,不僅(jin)占用(yong)(yong)寶貴的土(tu)地(di)資源(yuan),還給生(sheng)(sheng)態環境(jing)帶(dai)來(lai)嚴重威脅。同(tong)時,赤(chi)泥的堆存成本和管理費用(yong)(yong)也(ye)很高,企業(ye)面臨較(jiao)大的壓力(li)。
盡管(guan)目前我國赤(chi)泥(ni)利用率(lv)已超(chao)過10%大關,堆積量仍在快(kuai)速增加,提(ti)高赤(chi)泥(ni)綜合(he)利用率(lv)成為(wei)了一(yi)項(xiang)極具(ju)挑戰性而又必須向前推進的重(zhong)要工作。
但(dan)是,赤泥綜合利用之路困難重重。技術(shu)瓶頸是核心阻礙:赤泥成(cheng)分(fen)復(fu)雜,回(hui)收提(ti)取(qu)有價金屬如鎵、鈧等工藝成(cheng)本高(gao);大規(gui)模用于(yu)建材又受限于(yu)其放(fang)射性(xing)及(ji)穩(wen)定性(xing)問題(ti)(ti)。安全堆存壓力日益劇增(zeng),環保投入隨之激增(zeng)。赤泥問題(ti)(ti),既是環境負擔,亦是經(jing)濟負擔,更是懸于(yu)企業頭頂的(de)“達摩克利斯之劍”。
小結
當前,產(chan)能失衡、資源(yuan)短缺與赤(chi)泥是壓在我國(guo)氧化(hua)(hua)鋁(lv)產(chan)業(ye)頭(tou)上(shang)的(de)三座大山(shan),要(yao)搬走這三座大山(shan),唯有以循環經濟理念為引領,將資源(yuan)高效利用與清潔生產(chan)內(nei)化(hua)(hua)為核心競爭力(li),推動全產(chan)業(ye)鏈向(xiang)高端化(hua)(hua)、綠色化(hua)(hua)、低碳(tan)化(hua)(hua)躍升(sheng),方能徹底移山(shan)填壑,鑄(zhu)就中國(guo)氧化(hua)(hua)鋁(lv)產(chan)業(ye)健(jian)康、可持(chi)續發展的(de)新格局(ju)。