氧化铝生产工艺学

李翔

广西华银铝业有限公司 广西德保 533700

摘要：氧化铝生产已成为制约我国铝工业发展的瓶颈.本文从投入产出的角度对我国氧化铝生产的资源条件以及工艺方法进行技术经济评价,提出了我国氧化铝工艺改进方向二步走的新设想。

关键字：氧化铝；生产工业；未来发展

1. 引言

本文分析了中国铝土矿特点和由此决定的生产氧化铝的工艺特点,并分析了中国生产氧化铝的能耗情况,介绍了中国氧化铝生产在工艺节能和重点耗能工序节能技术方面取得的重大技术进步,对中国氧化铝生产工艺节能和工序节能等技术的改进和发展方向提出了建议。

2. 氧化铝发展形势分析

2.1根据近年来氧化铝市场发展走势相关数据的信息，2019年氧化铝市场的发展趋势与过去相比呈下降趋势，2020年的整体环境更加不容乐观。氧化铝是电解铝的主要原料，也是陶瓷制造的核心，关系重大，氧化铝市场发展如何？让我们看看具体数据。氧化铝矿的原料是铝土矿，全国探明储量呈上升趋势。然而，实际产量受到环保监管、矿山整顿和采矿权转让政策的影响，供应形势日益困难。到2019年，铝土矿产量将降至7500万吨，较上年下降约400万吨。在产量方面，2019年氧化铝产量为7247.42万吨，下降1%。总体而言，2013年至2019年中国氧化铝产量的复合增长率为8.52%。氧化铝生产的区域分布具有明显的资源导向性，主要集中在华东和华北地区，2019年这两个地区产量占全国产量近63%以上，山西和山东是产量最大的两个省份。在氧化铝进出口贸易方面，2019年中国氧化铝。进口量为165万吨，累计增长221.6%，进口金额为467417万元，累计增长122.3%，出口量为274862吨，累计下降81.2%，出口金额为115792万元，累计下降78%。从价格角度看，自2016年以来，中国氧化铝的平均进口价格大幅波动。到2018年，氧化铝的平均进口价格已升至631.08美元/吨。到2019年，氧化铝的平均进口价格下降了35.37%，至407.85美元/吨。

2.2总体而言，我国在氧化铝这个产品上主要的出产地还是集中在山东淄博，河南焦作和广西平果这几个地方，每个地方出产的氧化铝各有特色，广西平果的铝白度较好，河南和山东出的铝细度较高.氧化铝的用途非常广泛，填充、导热、抛光行业都有比较大的需求量。目前我国的氧化铝主要用在电解铝和陶瓷的填充上，在导热和抛光行业上和进口的氧化铝差距不是一般的大，主要是因为分级技术，国内一些氧化铝的厂家确实是能把产品的D50做得非常细，但是能把D100做到15um以内的厂家屈指可数，所以精细抛光这个行业上，我国的氧化铝分布还是非常稀缺的。受2019年经济低迷的影响，中国氧化铝整体形势明显比2018年更差。2020年，全球疫情将蔓延，整个铝行业将受到影响，氧化铝价格将下降，发展压力将继续加大。桂林鸿程铝矾土厂认为，随着疫情的稳定和经济的全面复苏，氧化铝市场也将陆续恢复。除了扶持和政策中的倾斜之外，铝工业肯定能够一起度过难关。

3. 氧化铝生产工艺

3.1随着氧化铝加工技术的不断发展，下游应用需求拉动和新的应用领域的不断产生，氧化铝的高端应用方向也从结构材料向功能材料挺进。科研和生产技术人员对氧化铝的纯度、晶型结构、粒度、粒形、比表面积、表面能等理化指标对其应用性能影响更加关注。氧化铝高端产业应用研究和规模化生产一致性好的粉体成了产业界的重点。展望市场，球形/大晶体氧化铝作为导热材料在IC封装领域的应用正在快速扩张；γ型活性氧化铝在吸附剂、脱水剂、汽车尾气净化剂的市场需求在放量；纯度99与99.5的氧化铝薄膜电路基板在高频器件、光通讯件领域的应用将会越来越多；CMP氧化铝抛光液将在半导体晶圆精密抛光市场大有作为；镜面抛光氧化铝、低温易烧结氧化铝依然是市场的宠儿；勃姆石继续在锂电隔膜领域扩大市场占有；国内氧化铝纤维正从实验室走向产业化应用的路上。

3.2目前市面上的几种氧化铝生产加工传统工艺，都有这样或那样的缺点：成本高、精度不够、工艺稳定性不够、附着强度差、线路表面不够平滑、无法满足电子产品小型化需求等等。可以想象，如果有设计者需要设计一款符合以上条件的产品，那该怎么办？难道明知有工艺缺陷也还要是使用此工艺吗？NO，还有一种新的陶瓷上布线工艺：LAM。此工艺是斯利通最新开发的陶瓷金属化技术，官方中文名称叫做：激光活化金属化技术，是一种陶瓷立体成型件表面金属化工艺。此工艺成本低于DPC工艺，线路密度跟DPC工艺一样，表面非常平滑，适合覆晶/共晶工艺，附着强度高，制程短且稳定，并且可在任何复杂形状的产品上进行布线，而不仅仅只限于平面。

4. 氧化铝生产工艺未来发展途径

4.1国内众多生产高纯氧化铝的企业名义产能都在千吨数量级，实际上大多集中在荧光粉等低端市场。但是部分国内企业纯度已经达到4N5以上，在纯度方面已经与国外领先企业没有差距，在蓝宝石衬底方向的应用已经可以实现进口替代。但是在粒径上，国外企业能够做到30nm(纳米)以下，国内大部分企业尚有一定的差距（粒径应该不是问题，国外之所以粒度好是因为矿石杂质少，在分解工序改善一下工艺，也可以达到同国外同等粒度）。因此，目前锂电池隔膜用氧化铝目前主要还是由住友化学等国外厂家提供。在蓝宝石应用领域，国内高纯氧化铝生产企业性价比优势明显、地域上更靠近客户，无疑会有巨大的优势，同时在高端高纯氧化铝领域，随着国内企业技术不断进步，技术领先、具备高性价比的国内优势企业将迅速实现进口替代，并且进军国际市场出口高纯氧化铝。由于国内高纯氧化铝市场中高端进口垄断、低端饱和，因此高纯氧化铝替代进口，满足国内市场需求将是发展趋势。未来几年，随着众多小规模生产商的加入，市场供给不断增加，高纯氧化铝市场需求也将保持高速的复合增长率，但是生产技术革新将不断降低生产成本，因此价格将持续降低。随着半导体产业、锂电池隔膜产业、消费电子产业向中国的不断集中，我国高纯氧化铝市场的规模和增速都决定了这是不容忽视的利基市场。综合考虑产业周期和进入壁垒，高纯氧铝的各细分市场的看好程度依次为：高端>中端>低端。用于锂电池隔膜陶瓷涂层的高纯超细氧化铝是未来增量最大、国产化程度最低、技术壁垒最高的细分市场。

总结：总之，氧化铝产业链市场此起彼伏再加上不断诞生的新用途，固守原有的市场注定会被淘汰，把握新兴应用市场的机遇才能赢得未来。

参考文献：[1]G.Sigmond, 叶肇坦, 李元杰. 氧化铝生产的化学和工艺学[J]. 轻金属, 1983(S1):2+6-67.

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