铝是全球消费量仅次于钢的第二大金属材料。铝的特性使其可在不同的产品形态之间转换,其锭状是全球交易通用的标准。按生产材料来源划分,铝可分为电解铝(又称原铝)及再生铝(又称可回收铝)。
电解铝佔铝产量及消费量的绝大部分,2024年在全球及中国的消费量佔比分别为约70%及约78%。再生铝可节能且适用于大多数铝的终端用途。2024年,再生铝佔全球铝消费量约30%,而中国铝消费量中再生铝所佔比重则略低,仅约为22%。生产电解铝所用的原材料主要包括铝土矿,铝土矿经精炼成为氧化铝,再经电解成电解铝。
根据2024年铝土矿、氧化铝及铝的市价,以及三者之间的转换率(每吨氧化铝大致需要2.5吨铝土矿,而每吨电解铝大致需要1.9吨氧化铝),铝土矿、精炼及冶炼于电解铝价值链的价值量分佈分别为13%、25%及62%。精炼及冶炼阶段共佔整个价值链约87%。价值链的主要阶段:
铝土矿开采
铝土矿是一种储量丰富的含铝元素较高的矿石。全球探明铝土矿储量约为300亿吨,按目前的开採速度计算,足可开採90多年。全球约90%的铝土矿开採属于露天开採,因此开采成本相对较低且简单易行。铝土矿通常含有30%至60%氧化铝。
氧化铝精炼
在氧化铝精炼厂,铝土矿主要通过拜耳法工艺加工为氧化铝。拜耳法工艺包括四个阶段:溶解、分离、分解及焙烧,生产出白色粉末状的氧化铝,又称三氧化二铝。氧化铝可作为电解铝冶炼及各类化学应用的原材料。约94%的氧化铝用于电解铝冶炼。
电解铝冶炼
氧化铝通过电解工序加工成电解铝。在此过程中,电流通过阳极炭块到达阴极,氧化铝被送入熔融冰晶石槽中溶解。冶炼工序完成后,电解铝可以为铝锭或铝液形态,然后被转送到铝合金加工厂。
铝的合金化
电解铝以液态或铝锭形态运送至铝合金加工厂。在此阶段,电解铝中的杂质会被去除,有时会加入锰、镁、铜、硅等金属,以制成不同的铝合金产品,例如铝棒、铝型材、铝板带、铝箔、铝杆及结构件。如果铝合金加工厂邻近冶炼厂,电解铝可以液态由冶炼厂直接运送至铝加工厂。如果下游合金加工厂并非邻近任何冶炼厂,则电解铝会以铝锭形态出售予下游买家。在这个过程中,贸易商参与电解铝交易的情况十分普遍。贸易商通常会向电解铝生产商购买铝锭,再转售予下游买家。
铝的终端应用
铝经过加工成为铝合金后可广泛应用于各个终端应用领域,如3C电子产品、汽车轻量化、绿色能源、交通运输、工业材料及建筑业。
• 3C电子产品:铝的轻量性质、耐用性及高电导率使其被广泛用于3C电子产品,包括电脑、通讯及消费电子产品。铝的高导热性可帮助电子设备散热,使其成为散热片的理想材料。同时,铝还可用作笔记本电脑、手机及平板电脑的铸件及框架,为其提供结构上的保护。
• 汽车轻量化:铝的高强度且轻量的特性使其被广泛用于运输行业,特别是用于汽车轻量化。汽车制造商可在车身、底盘及电池舱等部位使用铝以减轻汽车重量。近年来,电动汽车普及推动了汽车轻量化的趋势。
• 绿色能源:铝的高导电性、低功率损耗和高耐用性使其能够在长距离输电的同时具有电力损失小、可靠性高的特点。因此,铝被广泛用于电缆、连接器及线束等输电部件。近年来,对绿色能源(尤其是太阳能光伏及风力发电)需求不断增加,拉升输电需求,对铝材的需求也随之上升。此外,铝亦可用作风力发电机及太阳能板边框的核心结构材料。
• 交通运输:铝广泛用于航空航天及轨道交通等交通运输领域。铝的高强度、轻量且耐用的特性亦使其被用作为飞机及火车车身的核心结构材料。
• 工业材料:铝在众多领域用作为至关重要的工业材料。例如,其易加工性使其适用于制造设备、工业机械和工具。同时,铝的导电性使其被广泛用于电线及电缆。
• 建筑材料:铝的高延展性、耐用性及轻量特性使其一直以来获建筑行业採用,可用于屋顶、桥樑及模块化建筑等结构构件。铝的轻量特性可减轻地基负荷,尤其适用于高层建筑及大跨度结构。铝的高强度及耐腐蚀性亦使其可应用于幕墙、窗框和门。
• 铝在其他行业的应用:铝还被广泛应用于其他行业,例如食品、饮品及药物行业产品的包装。
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