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Geega关注丨铝的历史以及电解铝近50年的发展史

2022-08-29 16:20:24

现代工业里塑料与铝是不可替代的,铝在金属里算是轻质金属,飞机制造上比较重要,飞机从木条拼接到使用铝之后才会保持稳定性,铝型材现在被应用的方面很广泛尤其是机械和建筑以及航空业等。那么既然铝材应用这么广泛,那有必要我们来简单了解一下铝的历史以及近五十年电解铝行业的发展。


公认的是德国化学家维勒1827年发现的。1825年,丹麦科学家奥斯特发表文章说,他提炼出一块金属,颜色和光泽有点象锡。他是将氯气通过红热的木炭和铝土(氧化铝)的混合物,制得了氯化铝,然后让钾汞齐与氯化铝作用,得到了铝汞齐。将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉,就得到了一种金属。现在看来,他所得到的是一种不纯的金属铝。因刊登文章的杂志不出名,奥斯特又忙于自己的电磁现象研究,这个实验就被忽视了。二年后,提炼铝的荣誉就归于德国年青的化学家维(Wohler.F.1800-1882)。奥斯特与维勒是朋友,他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒,并说打算不再继续做提炼铝的实验。而维勒却很感兴趣。他开始重复奥斯特的实验,发现钾汞齐与氯化铝反应以后,能形成一种灰色的熔渣。当将熔渣中所含的汞蒸去后,得到了一种与铁的颜色一样的金属块。把这种金属块加热时,它还能产生钾燃烧时的烟雾。维勒把这一切写信给了贝采里乌斯,告知重复了奥斯特的实验,但制不出金属铝,这不是一种制备金属铝的好方法。  

于是,维勒从头做起,设计自己提炼铝的方法。他将热的碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用,将所得到的氢氧化铝经过洗涤和干燥以后,与木炭粉、糖、油等混合,并调成糊状,然后放在密闭的坩埚中加热,得到了氧化铝和木炭的烧结物。将这种烧结物加热到红热的程度,通入干燥的氯气,就得到了无水氯化铝。然后将少量金属钾放在铂坩埚中,在它的上面覆盖一层过量的无水氯化铝,并用坩埚盖将反应物盖住。当坩埚加热后,很快就达到了白热的程度,等反应完成后,让坩埚冷却,把坩埚放入水中,就发现坩埚中的混合物并不与水发生反应,水溶液也不显碱性,可见坩埚中的反应物之一——金属钾已经完全作用完了。剩下的混合物乃是一种灰色粉末,它就是金属铝。1827年末,维勒发表文章介绍了自己提炼铝的方法。当时,他提炼出来的铝是颗粒状的,大小没超过一个针头。但他坚持把实验进行下去,终于提炼出了一块致密的铝块,这个实验用去了他十八年念头。此外,他还用相同的方法制得了金属铍。


中国电解铝工业过去50年的发展历程大致可以分为三个阶段:

第一阶段从中国第一家电解铝厂-抚顺铝厂1952年4月开工建设到70年代末期,可以认为是中国电解铝工业的发展初期。1952年当抚顺铝厂一期工程开工建设时,其设计产能仅为年产1.5万吨。1958年中共中央、国务院分布了《关于大力发展铜铝工业的指示》,铝被定为国民经济的第二大金属材料。从此,国家开始对铝工业的发展给予巨大的政策支持和资金扶持,使中国铝电解工业开始走上了发展轨道。这一时期,贵州铝厂、兰州铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂、连城铝厂 、郑州铝厂电解分厂等相继建成投产,初步形成了八大铝厂的生产格局。电解技术基本是以旁插和上插自焙阳极铝电解梢工艺和设备为主,产量达到了36万吨。50一60年代中国电解自焙槽主要缺点是电流效率低、能耗高、劳动生产力低,特别是电解槽密闭性能差,电解烟气中含有大量的沥青挥发物,对生产操作和环境污染影响极大。70年代中后期,我国自行设计并建造了135 KA中间下料预焙阳极铝电解槽系列。在1979年贵州铝厂扩建过程中,引进了日本当时还处于试验阶段的160 KA中间下料预焙阳极电解槽技术。从此,中国电解铝工业的技术水平开始有了很大的提高。

第二阶段从80年代改革开放到90年代初,是中国电解铝工业步入常规发展时期。1982年在国家“优先发展铝”的方针指导下,一些建于60一70年代的铝厂开始纷纷进行改扩建,以提高生产规模和效率。如贵州铝厂与贵阳铝镁设计研究院合作开发了186 KA大容量、高效能预焙槽;包头铝厂兴建了135 KA预焙槽系列;青海铝厂在吸收消化贵州铝厂技术的基础上建成了20万吨电解铝厂等。这一系列项目的相继建成,预示着中国铝工业开始向规模化大生产方向发展。与此同时,在市场利益的驱动下,一些具有电力优势和铝土矿优势的地区也纷纷投资兴建了一批小型60KA白焙槽电解铝厂。这段时期,全国电解铝的产员由70年代末的36万吨发展到1992年的109万吨,使中国电解铝生产首次突破厂100万吨大关。

第三阶段从1992年到跨入新世纪,是中国电解铝工业步入世界铝工业生产大国阶段。这一阶段主要有四个特征:一是发展速度跃居世界前列。仅用10年时间,中国电解铝产量就从1992年的109万吨迅速发展到2001年的342.46万吨,形成了中国铝业公司、青铜峡铝业公司、兰州铝业公司、山东铝业公司、包头铝业公司、山西关铝公司、焦作万方铝业公司等为代表的大型铝生产企业。全球排名从1991年的第六位跃居为2001年第一,成为世界生产大国,并首次由净进口国成为净出口国;二是技术趋于先进。近几年中国新建和改扩建的电解铝工程都采用200 KA以上的大型预焙槽,230KA、280 KA、300 KA预焙槽型、干法净化、氧化铝自动下料和浓相输送、电解槽智能化控制等先进技术被广泛应用,2001年160 KA以上电解槽产量超过150万吨,占全部产量的45%左右,技术经济指标达到或接近国际水平;三是生产

规模日趋扩大。在1995年全国电解铝生产企业就达到了53家,电解铝产能197万吨,产量168万吨。到2001年,中国的原铝产能达到了433万吨,跃居到世界第一位,占全球总产能的15.7%。到2002年中国电解铝企业猛增到138家,产能546万吨,产量432.1万吨,在全球排名第一。2001-2002年中国电解铝生产能力和产量的增长极大程度地弥补了西方世界的原铝产能关闭对市场的影响,中国原铝产量在世界所占份额也不断上升,1995年份额不足10%,2002年就达到了20.4%。在2003年产量继续增长到541.9万吨,同比增长25.4%,占世界总产的24.7%。即使如此,中国电解铝生产和投资在2003年仍然大幅扩张,2003年有在建项目47个,建设规模约500万吨,投资额约350亿元。四是除国家重点铝厂迅速发展之外,以各种渠道集资筹办的地方铝厂(私人资本、中外合资、乡镇企业、地方国营等)发展更加迅猛。1993年以来中国原铝产量及占世界原铝产量份额,由于生产铝需要消耗大量的电能,所以我国的铝生产企业基本上集中在西部地区。在2002年中国排名前六的铝生产省份是河南、甘肃、贵州、山东、青海和山西;2003年前六分别是河南、山东、青海。