一、氧化鋁定義及分類(lèi)

氧化鋁是鋁的穩(wěn)定氧化物，化學(xué)式為Al?O?，相對(duì)密度 3.5克/立方厘米，熔點(diǎn) 2054℃，沸點(diǎn) 2980℃，高溫狀態(tài)下可電離的離子晶體。從物理性質(zhì)來(lái)看，氧化鋁為難溶于水的白色固體，外觀呈無(wú)定形粉末狀或砂狀，無(wú)臭無(wú)味、質(zhì)極硬、易吸潮而不潮解（灼燒過(guò)的不吸濕）。從化學(xué)性質(zhì)來(lái)看，氧化鋁是典型的兩性氧化物，能溶于無(wú)機(jī)酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水與非極性有機(jī)溶劑。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氧化鋁》是 2022 年 10 月 1 日實(shí)施的一項(xiàng)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氧化鋁的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存、質(zhì)量證明書(shū)及訂貨單（或合同）內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)適用于由鋁土礦、再生氧化鋁原料等作為原料生產(chǎn)的、用作熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁用的氧化鋁，也適用于生產(chǎn)剛玉、陶瓷、耐火制品及生產(chǎn)其他氧化鋁化學(xué)制品用原料的氧化鋁。

根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，氧化鋁牌號(hào)分為三類(lèi)，分別是 AO-G、AO-1 和 AO-2。

二、氧化鋁用途

根據(jù)用途不同，氧化鋁可分為冶金級(jí)氧化鋁和非冶金級(jí)氧化鋁。兩者生產(chǎn)工藝無(wú)差，但一般非冶金級(jí)氧化鋁純度較冶金級(jí)氧化鋁更高。冶金級(jí)氧化鋁主要用來(lái)生產(chǎn)電解鋁，而非冶金級(jí)氧化鋁主要用于制作剛玉、陶瓷、耐火制品及其他氧化鋁制品。其中，冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)量約占氧化鋁總產(chǎn)量的 95-97%。上期所即將上市的氧化鋁期貨合約的標(biāo)的物為冶金級(jí)氧化鋁。

（一）冶金級(jí)氧化鋁

一般用作生產(chǎn)金屬鋁原材料的氧化鋁被稱(chēng)為冶金級(jí)氧化鋁?？紤]到冶金級(jí)氧化鋁的質(zhì)量對(duì)金屬鋁質(zhì)量、生產(chǎn)能耗、環(huán)境保護(hù)具有重大影響。因此，要求冶金級(jí)氧化鋁的粒度較粗且均勻、流動(dòng)性好、具有良好的吸附能力并易溶于鋁電解質(zhì)中。目前煅燒程度較低的“砂狀”氧化鋁已成為生產(chǎn)主流，粒度細(xì)而煅燒程度高的“面粉狀”氧化鋁已趨于淘汰。

（二）非冶金級(jí)氧化鋁

非冶金級(jí)氧化鋁是重要的無(wú)機(jī)非金屬材料，也是當(dāng)前世界上重點(diǎn)發(fā)展的新材料之一，主要是指除冶金級(jí)氧化鋁以外的氧化鋁和氫氧化鋁的差異化產(chǎn)品或延伸產(chǎn)品，也稱(chēng)為精細(xì)氧化鋁、特種氧化鋁、多品種氧化鋁或化學(xué)品氧化鋁。非冶金級(jí)氧化鋁具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，是一種市場(chǎng)需求較大的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，與先進(jìn)陶瓷、石油催化、無(wú)鹵阻燃、汽車(chē)尾氣凈化等方面關(guān)系密切，其應(yīng)用領(lǐng)域廣、產(chǎn)品品種多、附加值較高。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，非冶金級(jí)氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，新能源、新光源和環(huán)保等高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)ζ湫枨罅坎粩嘣黾印?

目前非冶金級(jí)氧化鋁已經(jīng)細(xì)分超過(guò) 400 個(gè)品種，包括擬薄水鋁石、沸石、高純氧化鋁、活性氧化鋁、特種氫氧化鋁等，在新材料領(lǐng)域和傳統(tǒng)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。從用途上來(lái)看，非冶金級(jí)氧化鋁可以作為吸附新材料，有效吸附 SO?、CO?、氮氧化物、H?S 等有毒、有害氣體，分離空氣中的氧氣和氮?dú)?；也可以作為耐火、耐磨材料，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鑄造、石化、陶瓷、玻璃等行業(yè)的高性能耐火材料中；而作為阻燃材料，非冶金級(jí)氧化鋁可以添加到高分子材料或橡膠中，用于制作電纜材料顆粒，使電纜達(dá)到阻燃的效果。此外，非冶金級(jí)氧化鋁還可以作為催化劑，主要有常溫水解催化劑、中溫水解催化劑等。

20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，在鋁土礦供應(yīng)緊張、冶金級(jí)氧化鋁生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)利潤(rùn)低等因素的影響下，國(guó)際上不少冶金級(jí)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)將部分或全部產(chǎn)能轉(zhuǎn)向精細(xì)氧化鋁生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球精細(xì)氧化鋁總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到 775 萬(wàn)噸，其中英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和美國(guó)是傳統(tǒng)的精細(xì)氧化鋁生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。

自 2010 年來(lái)，中國(guó)精細(xì)氧化鋁產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速。2016 年以后，中國(guó)精細(xì)氧化鋁產(chǎn)量已占世界年產(chǎn)量的 40%以上，成為世界精細(xì)氧化鋁產(chǎn)量最大的國(guó)家。但與國(guó)外先進(jìn)精細(xì)氧化鋁企業(yè)相比，我國(guó)精細(xì)氧化鋁在化學(xué)純度、顆粒形貌、產(chǎn)品穩(wěn)定性、應(yīng)用性能等方面需要進(jìn)一步改善。

三、氧化鋁生產(chǎn)工藝

氧化鋁生產(chǎn)已有一百余年的發(fā)展歷史，由于氧化鋁具備兩性屬性，即既可以用堿性溶液也可以用酸性溶液使鋁土礦中氧化鋁溶出。因此，氧化鋁的生產(chǎn)方法大致可分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法，但目前在工業(yè)上得到應(yīng)用的只有堿法。

堿法是用工業(yè)燒堿或純堿來(lái)處理鋁土礦，使鋁土礦中氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸鈉溶液。鋁土礦中鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的硅則成為不溶解的化合物進(jìn)入殘?jiān)ǔ嗄啵?，將殘?jiān)c溶液分離，從凈化后的鋁酸鈉溶液中分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁與母液分離、洗滌后進(jìn)行焙燒，從而得到氧化鋁產(chǎn)品。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，堿法生產(chǎn)氧化鋁可以分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法，聯(lián)合法又包括并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)聯(lián)合法等。但不管采用哪一種生產(chǎn)方法，生產(chǎn)氧化鋁的實(shí)質(zhì)始終是為了將鋁土礦中氧化鋁與雜質(zhì)分離。

世界上第一種氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)方法是燒結(jié)法，首先應(yīng)用的是碳酸鈉燒結(jié)法，但該方法只適合處理低硅優(yōu)質(zhì)鋁土礦，處理高硅鋁土礦時(shí)容易損失大量氧化鋁。之后在碳酸鈉燒結(jié)法基礎(chǔ)上，添加石灰石從而演變出堿石灰燒結(jié)法，該法有效地解決了碳酸鈉燒結(jié)法難以處理的高硅鋁土礦問(wèn)題。

后來(lái)隨著拜耳法面世后，氧化鋁進(jìn)入了工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)階段，目前世界上 95%以上氧化鋁都是通過(guò)拜耳法生產(chǎn)出來(lái)的。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，拜耳法由間斷連續(xù)生產(chǎn)逐漸改進(jìn)為連續(xù)操作，生產(chǎn)設(shè)備也逐步實(shí)現(xiàn)了大型化、自動(dòng)化、高效化和節(jié)能化。

選擇何種氧化鋁生產(chǎn)方法主要由鋁土礦的性質(zhì)決定。目前鋁土礦主要有三大類(lèi)，分別是三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石。其中三水鋁石中的氧化鋁最易溶出，基本采用低溫拜耳法生產(chǎn)，國(guó)外大部分氧化鋁生產(chǎn)都采用低溫拜耳法。而我國(guó)目前所發(fā)現(xiàn)的鋁土礦幾乎全部為一水硬鋁石型鋁土礦，是拜耳法溶出性能最差的一種水鋁石礦物，因此采購(gòu)國(guó)產(chǎn)鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁基本只能選擇高溫拜耳法或者燒結(jié)法。