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全球氧化铝产业链及供需格局分析

铝在自然界中分布极广,在各类金属元素中,铝储量居首位。铝质量轻、合金强度高,具有良好的导电导热性和延展性等众多优良属性,广泛应用于国民经济的各个领域,是国民经济发展的重要基础原材料。对比全球铝土矿和氧化铝产量分布区域来看,全球铝土矿供需格局表现出了资源国进行开采,而消费国进行进口加工的格局。

[氧化铝基本知识]

铝元素是仅次于硅的地壳中第二丰富的金属元素,含量高达8.3%,主要以铝土矿、铝硅酸盐矿石和冰晶石的形式存在,这决定了其上游和中游供应端充裕。然而它是一种相对较新的工业金属,其商业生产仅超过100年。此外,铝的重量约为钢或铜的三分之一,具有延展性,易于加工和铸造,并且具有优异的耐腐蚀性和耐久性,这决定了其下游应用非常广泛。无论从数量还是价值上衡量,铝的使用量都超过了除铁以外的任何其他金属。

从产业链上看,铝产业链为铝土矿-氧化铝-电解铝-铝深加工-铝终端需求。按物理性质不同,通常将工业氧化铝分为砂型、中间型和粉型三种。通常我们所说的氧化铝是一种白色结晶性粉末,没有夹杂和团块,熔点2050℃、沸点2980℃、相对密度3.965,具有易吸潮但不潮解、硬度大等特点,它的硬度仅次于金刚石,熔点高、耐酸碱,常用来制作一些轴承,制造磨料、耐火材料。此外,氧化铝还是优质的电绝缘体且几乎不溶于水及乙醇等非极性有机溶剂,在弱酸或弱碱中溶解度很小,溶于浓硫酸,缓慢溶于碱液中形成氢氧化物。同时氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α-Al2O3和β-Al2O3。自然界存在的刚玉即属于α-Al2O3。

工业氧化铝的主要化学成分是Al2O3,通常还有少量SiO2、Fe2O3、TiO2、Na2O、MgO、CaO和H2O。国家标准《氧化铝》(GB/T 24487-2022)是2022年10月1日实施的一项国家标准,要求工业氧化铝必须有较高的纯度,杂质含量特别是SiO2应尽可能低。氧化铝按主要化学成分、物理性能分为三个牌号:AO-G、AO-I、AO-2。

氧化铝具有良好的烧结性能转化率,是生产耐热、耐磨、耐腐产品的基本原料。生产1吨氧化铝大概需要2.3吨铝土矿、0.5吨煤炭、0.13吨烧碱和0.25吨石灰。氧化铝成本中,铝土矿占比37%,烧碱占比17%,动力及水占比约17%,三费及其他占比约29%。

在用途上,约95%的氧化铝为冶金级氧化铝,用于生产电解铝,5%的氧化铝用于生产非冶金级氧化铝,包括用于红外军事装置、民用航天、军工、高强度激光、条形扫描仪、耐磨轴承的纤维等电学、光学、化学、生物、吸声、热学等领域以及精细陶瓷。

氧化铝是怎样炼成的呢?由铝土矿制备氧化铝的工艺方法,主要分为拜耳法、拜耳—烧结联合法三种。高品位铝土矿采用拜耳法生产,中低品位铝土矿采用联合法或烧结法生产(烧结法的能耗大约是拜耳法的3倍)。拜耳法是当前氧化铝生产中最为主要的一种方法,产量可占全球氧化铝生产总量的90%以上。

[铝土矿储量分布]

铝在自然界中不是以单质状态存在,而总是以化合物的形式存在。在自然界铝矿物和含铝矿物有250余种,其中主要的为铝土矿、高岭土、红柱石、霞石、明矾石、冰晶石等,目前提取原铝用的主要铝矿物是铝土矿。

铝土矿又称高铝矾土,实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称,它通常是一种由铝的三种氢氧化物以不同的比率组成的胶体混合物。从品质上看,三水铝石型最佳,其次为一水软铝石型,一水硬铝石型品质较差。按照铝土矿床的赋存状态,可分为新生代红土型矿床、古生代岩溶型矿床,以及其他型矿床。其中红土型矿床以品质优良的三水铝石型为主,主要分布在赤道附近,如几内亚、澳大利亚、牙买加、巴西、印度等。岩溶型矿床以品质次之的一水硬铝石型为主,主要分布在温带地区,如中国、南欧、加勒比海等地区。

全球铝土矿探明储量为320亿吨,主要分布在几内亚、越南、澳大利亚等地,这三个地区储量占全球总储量的57%。全球铝土矿产量3.9亿吨,其中澳大利亚、几内亚、中国三国产量占比高达72.1%。中国以3.1%的储量贡献了21.8%的产量。全球铝土矿贸易流向主要包括:印尼、澳大利亚、几内亚、印度流向中国;巴西、牙买加流向北美;几内亚流向欧洲。

中国铝土矿资源匮乏,经过几十年野蛮的发展,贫化现象严重,矿石中杂质含量较多。2022年,中国铝土矿产量6781万吨,同比下滑24.5%。2022年,中国铝土矿进口量1.25亿吨,同比增长43.8%,进口依赖度不断上升,2022年我国铝土矿进口依赖度达65%。

烧碱可以使铝土矿中的氧化铝转变成铝酸钠溶液,然后解析出氢氧化铝,经分离、洗涤后煅烧,获得氧化铝。氧化铝是烧碱最大的下游品种,生产1吨氧化铝需要烧碱130kg,烧碱占氧化铝生产成本的16%—20%。

2022年,全球烧碱产能约10353万吨,主要集中于中国、北美和西欧,前三个地区产能合计占比达73%。中国烧碱产能约占全球总产能的46%,产量约占全球总产量的47.9%,是全球最大的烧碱生产与消费大国。我国烧碱基本上实现自产自销,2011—2021年,我国烧碱年进口量最高为7万吨,不及国内消费总量的0.2%,2021年出口量148万吨,占国内总产量的3.8%。

2021年,中国烧碱产能为4542万吨,产量3891万吨。烧碱消费区域主要集中于华北、华东地区。2021年,中国烧碱消费量约3748万吨。生产企业分布于全国27个省(自治区、直辖市),产区主要集中于华北、华东、西北地区。

[氧化铝供需对比]

数据显示,2022年,全球氧化铝产量约1.4亿吨,其中前四大生产国中国、澳大利亚、巴西、印度占比分别达到55%、14%、8%、5%,累计占比达82%。其中澳大利亚、巴西、印度基本实现自给自足,中国原料铝土矿进口依赖度65%。几内亚、澳大利亚、印尼为全球原料最大输出国。2022年,全球电解铝产量约6900万吨,全球氧化铝基本维持供需平衡。

中国氧化铝进口依赖度逐年下降,2022年中国氧化铝进口依赖度仅为2.3%,主要来自于澳大利亚、印尼、越南等地。2022年,中国氧化铝建成产能9950万吨,产量7280万吨。相较于电解铝4500万吨的天花板,产能过剩。我国氧化铝产能扩张追随电解铝扩张的脚步。原料为国产铝土矿的氧化铝厂多依矿而建。我国氧化铝地域集中度较高,山东、山西、广西、河南占全国总产能82.5%,供应充裕,外送至新疆、内蒙古、云南等地。

[氧化铝下游产业]

从产业上看,电解铝是氧化铝最大的下游。供给侧改革规定了电解铝产能天花板4500万吨。近年来,氧化铝产能快速扩张,当前供应过剩。2022年电解铝产能较2017年增加约88万吨,氧化铝产能新增约1830万吨,产业集中度较高,中铝、宏桥、信发、锦江、东方希望、博赛、国电产能占全国80%以上。

我国电解铝产量占全球57.2%,消费量占比为58.2%。截至2022年年底,我国电解铝产能4450万吨,产量4003万吨。生产1吨电解铝通常需要1.92吨氧化铝、13500千瓦时电、0.55吨阳极,冰晶石、氟化铝等原料,其中电费和氧化铝是最大的成本支出,占比分别达到38%和35%。因此电解铝产能主要集中在电力资源富裕地区,如煤炭资源丰富的内蒙古、新疆等地,西南地区水电资源丰富,吸引电解铝产能转入,新疆、内蒙古、云南电解铝产能占比40.9%,但西南地区枯水期水电资源使用率下滑影响生产。山东地区凭借优质的港口、自备电及庞大的铝加工优势,电解铝产能依旧占到全国第一。

电解铝深加工集中在山东、河南、广东、江浙等地,占全国铝消费的近60%。加工产品主要包括铝型材、铝板带箔、铝线缆等,终端应用体现在建筑、交通、电力、耐用消费品、机械设备、包装等领域。

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