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互聯(lián)網(wǎng) 2022-08-29 16:20:25
現(xiàn)代工業(yè)里塑料與鋁是不可替代的,鋁在金屬里算是輕質(zhì)金屬,飛機(jī)制造上比較重要,飛機(jī)從木條拼接到使用鋁之后才會保持穩(wěn)定性,鋁型材現(xiàn)在被應(yīng)用的方面很廣泛尤其是機(jī)械和建筑以及航空業(yè)等。那么既然鋁材應(yīng)用這么廣泛,那有必要我們來簡單了解一下鋁的歷史以及近五十年電解鋁行業(yè)的發(fā)展。
公認(rèn)的是德國化學(xué)家維勒1827年發(fā)現(xiàn)的。1825年,丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)表文章說,他提煉出一塊金屬,顏色和光澤有點(diǎn)象錫。他是將氯氣通過紅熱的木炭和鋁土(氧化鋁)的混合物,制得了氯化鋁,然后讓鉀汞齊與氯化鋁作用,得到了鋁汞齊。將鋁汞齊中的汞在隔絕空氣的情況下蒸掉,就得到了一種金屬。現(xiàn)在看來,他所得到的是一種不純的金屬鋁。因刊登文章的雜志不出名,奧斯特又忙于自己的電磁現(xiàn)象研究,這個實(shí)驗(yàn)就被忽視了。二年后,提煉鋁的榮譽(yù)就歸于德國年青的化學(xué)家維(Wohler.F.1800-1882)。奧斯特與維勒是朋友,他把制備金屬鋁的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果告訴維勒,并說打算不再繼續(xù)做提煉鋁的實(shí)驗(yàn)。而維勒卻很感興趣。他開始重復(fù)奧斯特的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鉀汞齊與氯化鋁反應(yīng)以后,能形成一種灰色的熔渣。當(dāng)將熔渣中所含的汞蒸去后,得到了一種與鐵的顏色一樣的金屬塊。把這種金屬塊加熱時,它還能產(chǎn)生鉀燃燒時的煙霧。維勒把這一切寫信給了貝采里烏斯,告知重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn),但制不出金屬鋁,這不是一種制備金屬鋁的好方法。
于是,維勒從頭做起,設(shè)計自己提煉鋁的方法。他將熱的碳酸鉀與沸騰的明礬溶液作用,將所得到的氫氧化鋁經(jīng)過洗滌和干燥以后,與木炭粉、糖、油等混合,并調(diào)成糊狀,然后放在密閉的坩堝中加熱,得到了氧化鋁和木炭的燒結(jié)物。將這種燒結(jié)物加熱到紅熱的程度,通入干燥的氯氣,就得到了無水氯化鋁。然后將少量金屬鉀放在鉑坩堝中,在它的上面覆蓋一層過量的無水氯化鋁,并用坩堝蓋將反應(yīng)物蓋住。當(dāng)坩堝加熱后,很快就達(dá)到了白熱的程度,等反應(yīng)完成后,讓坩堝冷卻,把坩堝放入水中,就發(fā)現(xiàn)坩堝中的混合物并不與水發(fā)生反應(yīng),水溶液也不顯堿性,可見坩堝中的反應(yīng)物之一——金屬鉀已經(jīng)完全作用完了。剩下的混合物乃是一種灰色粉末,它就是金屬鋁。1827年末,維勒發(fā)表文章介紹了自己提煉鋁的方法。當(dāng)時,他提煉出來的鋁是顆粒狀的,大小沒超過一個針頭。但他堅持把實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去,終于提煉出了一塊致密的鋁塊,這個實(shí)驗(yàn)用去了他十八年念頭。此外,他還用相同的方法制得了金屬鈹。
中國電解鋁工業(yè)過去50年的發(fā)展歷程大致可以分為三個階段:
第一階段從中國第一家電解鋁廠-撫順鋁廠1952年4月開工建設(shè)到70年代末期,可以認(rèn)為是中國電解鋁工業(yè)的發(fā)展初期。1952年當(dāng)撫順鋁廠一期工程開工建設(shè)時,其設(shè)計產(chǎn)能僅為年產(chǎn)1.5萬噸。1958年中共中央、國務(wù)院分布了《關(guān)于大力發(fā)展銅鋁工業(yè)的指示》,鋁被定為國民經(jīng)濟(jì)的第二大金屬材料。從此,國家開始對鋁工業(yè)的發(fā)展給予巨大的政策支持和資金扶持,使中國鋁電解工業(yè)開始走上了發(fā)展軌道。這一時期,貴州鋁廠、蘭州鋁廠、包頭鋁廠、青銅峽鋁廠、連城鋁廠 、鄭州鋁廠電解分廠等相繼建成投產(chǎn),初步形成了八大鋁廠的生產(chǎn)格局。電解技術(shù)基本是以旁插和上插自焙陽極鋁電解梢工藝和設(shè)備為主,產(chǎn)量達(dá)到了36萬噸。50一60年代中國電解自焙槽主要缺點(diǎn)是電流效率低、能耗高、勞動生產(chǎn)力低,特別是電解槽密閉性能差,電解煙氣中含有大量的瀝青揮發(fā)物,對生產(chǎn)操作和環(huán)境污染影響極大。70年代中后期,我國自行設(shè)計并建造了135 KA中間下料預(yù)焙陽極鋁電解槽系列。在1979年貴州鋁廠擴(kuò)建過程中,引進(jìn)了日本當(dāng)時還處于試驗(yàn)階段的160 KA中間下料預(yù)焙陽極電解槽技術(shù)。從此,中國電解鋁工業(yè)的技術(shù)水平開始有了很大的提高。
第二階段從80年代改革開放到90年代初,是中國電解鋁工業(yè)步入常規(guī)發(fā)展時期。1982年在國家“優(yōu)先發(fā)展鋁”的方針指導(dǎo)下,一些建于60一70年代的鋁廠開始紛紛進(jìn)行改擴(kuò)建,以提高生產(chǎn)規(guī)模和效率。如貴州鋁廠與貴陽鋁鎂設(shè)計研究院合作開發(fā)了186 KA大容量、高效能預(yù)焙槽;包頭鋁廠興建了135 KA預(yù)焙槽系列;青海鋁廠在吸收消化貴州鋁廠技術(shù)的基礎(chǔ)上建成了20萬噸電解鋁廠等。這一系列項目的相繼建成,預(yù)示著中國鋁工業(yè)開始向規(guī)模化大生產(chǎn)方向發(fā)展。與此同時,在市場利益的驅(qū)動下,一些具有電力優(yōu)勢和鋁土礦優(yōu)勢的地區(qū)也紛紛投資興建了一批小型60KA白焙槽電解鋁廠。這段時期,全國電解鋁的產(chǎn)員由70年代末的36萬噸發(fā)展到1992年的109萬噸,使中國電解鋁生產(chǎn)首次突破廠100萬噸大關(guān)。
第三階段從1992年到跨入新世紀(jì),是中國電解鋁工業(yè)步入世界鋁工業(yè)生產(chǎn)大國階段。這一階段主要有四個特征:一是發(fā)展速度躍居世界前列。僅用10年時間,中國電解鋁產(chǎn)量就從1992年的109萬噸迅速發(fā)展到2001年的342.46萬噸,形成了中國鋁業(yè)公司、青銅峽鋁業(yè)公司、蘭州鋁業(yè)公司、山東鋁業(yè)公司、包頭鋁業(yè)公司、山西關(guān)鋁公司、焦作萬方鋁業(yè)公司等為代表的大型鋁生產(chǎn)企業(yè)。全球排名從1991年的第六位躍居為2001年第一,成為世界生產(chǎn)大國,并首次由凈進(jìn)口國成為凈出口國;二是技術(shù)趨于先進(jìn)。近幾年中國新建和改擴(kuò)建的電解鋁工程都采用200 KA以上的大型預(yù)焙槽,230KA、280 KA、300 KA預(yù)焙槽型、干法凈化、氧化鋁自動下料和濃相輸送、電解槽智能化控制等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用,2001年160 KA以上電解槽產(chǎn)量超過150萬噸,占全部產(chǎn)量的45%左右,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到或接近國際水平;三是生產(chǎn)
規(guī)模日趨擴(kuò)大。在1995年全國電解鋁生產(chǎn)企業(yè)就達(dá)到了53家,電解鋁產(chǎn)能197萬噸,產(chǎn)量168萬噸。到2001年,中國的原鋁產(chǎn)能達(dá)到了433萬噸,躍居到世界第一位,占全球總產(chǎn)能的15.7%。到2002年中國電解鋁企業(yè)猛增到138家,產(chǎn)能546萬噸,產(chǎn)量432.1萬噸,在全球排名第一。2001-2002年中國電解鋁生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的增長極大程度地彌補(bǔ)了西方世界的原鋁產(chǎn)能關(guān)閉對市場的影響,中國原鋁產(chǎn)量在世界所占份額也不斷上升,1995年份額不足10%,2002年就達(dá)到了20.4%。在2003年產(chǎn)量繼續(xù)增長到541.9萬噸,同比增長25.4%,占世界總產(chǎn)的24.7%。即使如此,中國電解鋁生產(chǎn)和投資在2003年仍然大幅擴(kuò)張,2003年有在建項目47個,建設(shè)規(guī)模約500萬噸,投資額約350億元。四是除國家重點(diǎn)鋁廠迅速發(fā)展之外,以各種渠道集資籌辦的地方鋁廠(私人資本、中外合資、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、地方國營等)發(fā)展更加迅猛。1993年以來中國原鋁產(chǎn)量及占世界原鋁產(chǎn)量份額,由于生產(chǎn)鋁需要消耗大量的電能,所以我國的鋁生產(chǎn)企業(yè)基本上集中在西部地區(qū)。在2002年中國排名前六的鋁生產(chǎn)省份是河南、甘肅、貴州、山東、青海和山西;2003年前六分別是河南、山東、青海。