【研报】有色金属行业深度研究报告：金属总动员之“未来金属”铝系列报告一产业链篇-210622（31页）.pdf

1、中游：“碳中和”勾勒产能瓶颈电解铝产业链中游为高耗能、高“碳”排放量的冶炼环节。每冶炼 1 吨电解铝需耗13500kwh 直流电，约占整个铝产业耗能的 70%以上，高耗能同时伴随着高“碳”排放量，电解铝冶炼的碳排放量约占全国碳排放总量的5%，仅次于钢铁和水泥行业。随着“碳达峰”、“碳中和”政策的逐渐推进，中国电解铝产能将逐步达到4500 万吨的政策产能天花板，能源结构也逐步向更清洁的水电转换，全球电解铝产能也将因中国产能天花板而进入增长停滞阶段。(一)冶炼：高耗能、高“碳”排放1886 年，美国工程师 Hall 发明了冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝，至今已有 130 多年的历史，在此期间，冰晶石

2、-氧化铝熔盐电解炼铝的工艺和原理没有大的变化，主要的发展体现在电解槽的不断改进，以应对能源费用的逐年增高、环境保护的日趋严格和劳务费用的上涨等成本问题。日本曾经是电解铝生产大国，原铝产能曾达到 160 万吨，但由于7080 年代两次能源危机，日本几乎全部关闭了国内的铝电解厂，因此能源问题是电解铝冶炼的核心问题。电解铝的冶炼过程消耗能源占整个铝产业的 70%以上，二氧化碳排放量也最多。其中，使用火电生产 1 吨电解铝约排放11.2 吨CO2，根据安泰科数据，2020 年我国电解铝的碳排放量约为 5.2 亿吨，约占全国CO2 排放总量的 5%，仅次于钢铁和水泥行业。1、生产流程铝电解的全部生产过程

3、分 3 个阶段，即焙烧、启动和正常生产，其中焙烧和启动大约经历几天或十几天，其质量好坏对于以后的正常生产以及电解槽的寿命有很大影响。a) 焙烧：电解槽的焙烧主要目的是烘干炉体，使电解槽达到 930970的操作温度，防止启动时加入到槽内的熔融电解质凝固，一般需要 48 天。b) 启动：在焙烧终了后，融化冰晶石等溶剂形成铝电解所需的熔融电解质，同时进一步加热炉内衬及清理炭渣，使电解槽的主要技术参数进入到电解所需的范围之内。c) 正常生产：在 930970高温环境的电解槽内，1.921.94 吨氧化铝作为原料与冰晶石、氟化铝等氟盐溶剂形成熔融状态的电解质。通入 13500kwh 直流电进入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应，得到电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是CO2(约 75%80%)和 CO(20%25%)。氧化铝熔融于冰晶石形成的电解质的密度约为 2.1g/cm ，铝液密度为2.3 g/cm ，两者因密度差而上下分层，铝液沉淀于电解槽底部，用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，获得 1 吨 99.5%99.85%纯度的原铝。