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烧碱与铝土矿之间联系

最新高手视频! 七禾网 时间:2025-03-13 13:32:11 来源:正信期货 作者:黄益

一、氧化铝生产工艺以拜耳法为主


拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的工艺过程。1887年由奥地利工程师卡尔·约瑟夫·拜耳发明,其基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠,通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出,剩余的氢氧化钠溶液重新用于处理下一批铝土矿,实现了连续化生产。目前世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝。


拜耳法在处理低硅铝土矿(一般要求A/S>8),特别是用在处理三水铝石型铝土矿时有流程简单、作业方便、能量消耗低、产品质量好等优点。除了受原料条件限制的某些地区以外,大多数氧化铝厂都采用拜耳法生产氧化铝。拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时工艺条件要苛刻一些。


拜耳法最主要的缺点是不能单独地处理氧化硅含量太高的矿石。相比之下,碱石灰烧结法则适用于处理高硅铝土矿,该方法将铝土矿、碳酸钠和石灰按比例混合,在回转窑内烧结,随后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠,通过适当控制溶出条件将赤泥排出,经过专门的脱硅过程净化溶液,最后通过通入CO2气体、加入晶种搅拌等步骤,得到氢氧化铝沉淀物和碳酸钠母液,再经煅烧成为氧化铝成品。


拜耳—烧结联合法作为一种创新的生产模式,充分融合了两者的优点,能够更有效地利用铝硅比较低的铝土矿。该联合法包括串联法、并联法和混联法等多种工艺流程,为生产氧化铝提供了更多的选择和灵活性。


中国针对本国铝矿资源特色,探索出多种氧化铝生产方式。自20世纪50年代初开始,便采用碱石灰烧结法处理铝硅比仅为3.5的纯一水硬铝石型铝土矿,从而建立了独具特色的氧化铝生产体系,实现了对低品位矿石的有效利用。后来进一步建立了拜耳烧结混联法氧化铝厂,显著提高了Al2O3的总回收率,并降低了碱耗,此外在单纯采用拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面也积累了丰富经验。



二、铝土矿供应对氧化铝生产影响较大


1、国内铝土矿进口依赖度较高,几内亚是主要进口国


从储量来看,全球铝土矿资源较为丰富,2024年全球铝土矿基础资源储量290亿吨,产量接近4.5亿吨,基础资源保有年限超过60年。全球铝土矿主要分布在几内亚、澳大利亚、巴西、越南、印度尼西亚、牙买加等国,分布广泛但集中度较高。中国储量占比仅为2%左右。


从产量来看,几内亚、澳大利亚、中国的铝土矿产量靠前,共计占比70%左右;澳大利亚和几内亚是铝土矿储量最高的两个国家,而中国虽然不具备非常丰富的铝土矿资源,产量却位居第三,储量和产量存在矛盾,国内需要寻求新的矿石来源。



受限于国产矿品位及产量的问题,我国铝土矿对外依存度逐年提升,2014年前印尼是主要的进口来源,2016年后几内亚成为主要的进口地,在2024年我国铝土矿进口依存度在63%附近,进口主要来源于几内亚和澳大利亚,分别占比70%、25%。几内亚供给仍有进一步提升空间,根据SMM预测2025年几内亚铝土矿增量预计2400万湿吨,在国内进口窗口打开下几内亚发运量将继续走高。


从国内供应上看,铝土矿主要集中在广西、河南、贵州和山西四省,合计占据了全国产量的九成左右。而国内环保政策和安全生产趋严的背景下我国铝土矿产量仍会受到影响,如前期山西区域铝土矿受安全问题导致大面积停产整顿、河南区域受环保问题停产,目前山西、河南矿山无明显复产进展,此外由于新矿山审批严格,区域紧张延续。作为氧化铝前四大主产省份中的两个,山西、河南产量下降对氧化铝市场影响较大。


在矿权分布方面,铝土矿权限在河南、山西、广西和贵州等地布局复杂。中铝和国家电投等大型集团在北方设有自备矿山,但开采过程需经过繁琐的审批。广西自备矿比例较高,山西、河南仅为30%-40%,广西、贵州比例在60%-70%之间。随着国产矿产量面临下滑趋势,未来可能会转向沿海地区开发。目前山西和河南的氧化铝工厂则需大量使用进口矿石,假设选用70美金的几内亚进口矿,其成本将大约落在3100-3200元区间。


总体看随着进口铝土矿的增加,预计国内2025年铝土矿供需压力将得以缓解,进口货源将填补国产矿复产困难的缺口,几内亚的铝土矿供应预计在未来30年内将持续为中国提供稳定支持,但前提是几内亚地缘政治保持稳定、几内亚港口运力提升以及降低雨季对发运影响。尽管氧化铝企业产能已达高位,但扩建趋势仍在持续,主要归因于近两年氧化铝价格的优异表现,而沿海企业凭借其地理优势,可能会对内陆市场,特别是河南等的高成本生产企业带来竞争压力。



2、进口矿凭借优势正逐步替代国产矿,但供应稳定性需关注


(1)矿石类型与化学成分存差异


国产铝土矿以一水硬铝石型为主(占比超98%),其特点是铝硅比(A/S比)低(通常为4-5)、氧化硅含量高,导致溶出难度大。而进口铝土矿以三水软铝石型为主(如几内亚、澳大利亚矿),铝硅比普遍高于6,部分可达10以上,且氧化铁、氧化钙等成分更优,更易通过低温工艺生产氧化铝。例如,国外三水软铝石溶出温度仅需140-160℃,而国产一水硬铝石需250-280℃,能耗差异显著。


(2)生产工艺与成本对比


国产矿采用高温拜耳法或烧结法,需添加石灰,能耗高(约10Gj/t.AO)、碱耗高(150-250kg/t.AO),生产成本较进口矿每吨氧化铝高0.5吨标准煤。


进口矿采用低温拜耳法工艺可降低能耗(9Gj/t.AO)和碱耗(50-100kg/t.AO),且无需添加石灰,但矿耗较高(2.4-3.0t/t.AO)。例如山东氧化铝厂使用进口矿时,成本优势可达200-350元/吨。


(3)资源分布与供应稳定性


中国铝土矿资源高度集中于广西、河南、贵州和山西,但近年来因环保限产、资源枯竭等问题,产量持续下滑,进口依赖度提升。进口矿主要来自几内亚、澳大利亚,其中几内亚政治风险、基础设施薄弱等问题威胁供应稳定性。


(4)物理特性与使用挑战


进口矿多呈粉状、含水率高,雨季易堵塞输送系统,但可磨性好,磨机产能高;有机物含量较高,可能引发草酸盐积累,需额外脱除处理。


国产矿多以块状为主,但高硅、高铁钛特性增加冶炼难度,且河南、山西等地矿石品位显著下降,进一步抬高生产成本。


(5)未来趋势与行业影响


国内铝土矿静态可采年限仅剩7.6年,政策限制下新增矿山困难,而进口矿凭借成本优势成为主流。沿海氧化铝厂布局加速,以降低物流成本(如山东港口运费仅20元/吨,内陆达160元/吨),然而对几内亚等国的依赖风险仍需警惕。


总体看进口铝土矿凭借资源品质、工艺优势及成本竞争力,正逐步替代国产矿,但供应链稳定性风险和政策限制仍是行业关键挑战。


3、铝土矿供应问题仍是制约氧化铝生产的主要因素之一


从氧化铝下游看,电解铝产能已逼近4500万吨产能红线,后续产能增量多以国内新项目产能置换的形式落地,加之目前电解铝产能利用率已持续维持在95%的高位,产量上限导致氧化铝需求空间不足。


从氧化铝上游看,由于铝土矿供不应求,大量从海外进口原料,我国铝土矿对外依存度自2019年以来维持在60%左右,进口铝土矿成为影响氧化铝供应、价格预期的主要因素之一。如在2023年12月中旬,由于几内亚油库爆炸导致市场对几内亚铝土矿出货量产生缩量担忧,国内氧化铝期货上行,此后氧化铝价格中枢明显上移,在利润驱动下国内氧化铝企业生产积极性提升,但受制于原料供应等问题,开工同比偏低。在2024年氧化铝价格呈现上涨行情,主要在于国内铝土矿资源紧缺以及海外进口因不可抗力而受阻,氧化铝供应趋紧而下游电解铝厂停产产能不断复产,供需紧平衡局面下提振氧化铝价格上涨。



三、氧化铝对烧碱有较强议价能力


1、氧化铝厂报价对烧碱有指引作用


从氧化铝自身产能及装置看,截至2024年底我国氧化铝产能为10500万吨/年,分布前四是山东、山西、广西、河南,合计占比超8成。前四大企业为别为中铝集团、魏桥集团、信发集团和三门峡铝业,合计占比超过60%;前十大企业产量占比超过85%。其中魏桥产能主要集中在山东滨州;信发分布在山东、山西及广西;中铝分布较散涵盖河南、贵州、山东、山西以及广西等。氧化铝行业集中度高且在烧碱主要产销区域的产能比重大,导致在烧碱定价中具有较强的议价能力。


如魏桥、信发由于自身体量规模大且集中,对山东烧碱需求影响大。对于烧碱而言低浓度碱运输性价比不高,省内直供下游需求通常为优选项,产销半径内进一步强化了氧化铝企业在需求端的话语权。因此氧化铝企业可根据自身开工及对原料采购意愿和价格预期更新烧碱采购报价,其中山东区域烧碱价格有指引作用。



2024年12月中旬以来烧碱上涨,主要是基于行业供需错配预期,2025年烧碱实际新增投产最后落地预计160-200万吨左右,且实际产能放量在2025年下半年及2026年上半年。在2025年氧化铝计划投产产能超过1000万吨,在上半年山东及周边因氧化铝扩产,需要提前备货液碱,需求预期阶段性增加,从而烧碱走出了近强远弱的格局。


从历史表现上看,烧碱与氧化铝价格存在一定相关性,氧化铝价格变动先于烧碱。今年以来氧化铝价格持续回落中,而未来氧化铝供应增量将依托于新产能的释放,若盈利空间持续减少下,可能会影响到新产能的如期投放,此外国内铝土矿进口依赖度依旧较大,进口矿石来源是否稳定也需关注。氧化铝厂对于烧碱厂是有较强的议价能力的,若氧化铝自身利润大幅减少甚至亏损,是可能调节开工来降低原料需求的,当前一方面关注氧化铝新产能投放节奏,另一方面需关注利润端对存量氧化铝厂开工的影响。


从氧化铝成本上看,主要包括原材料价格、能源成本、人工成本、设备折旧等,一般而言,原料成本中生产1吨氧化铝大约需要2.3-2.5吨铝土矿(成本在1500-1700元)、需要0.13吨烧碱(平均成本300-500元,烧碱占氧化铝生产成本的15%—20%,进口矿耗碱量更低)、需要0.25吨石灰(成本约70元);能源成本在300-1000元之间;设备和人员成本(设备投资每吨在300-1500元,人工成本每吨在100-300元);其他相关成本如开采运输、点电热、污水处理等合计约400元/吨。铝土矿在氧化铝的生产成本中占比通常达到40%左右,因此氧化铝厂成本存在地区差异,北方如山东因临近海岸成本较低,而山西与河南的成本则相对较高。广西凭借自备矿山成本最低,贵州则逐步与河南成本接轨。由于氧化铝厂提升或降低负荷是较为容易,因此利润是影响开工的重要因素之一。


总体看,除了氧化铝产量高低对烧碱需求造成直接影响外,从成本角度看氧化铝利润高低同样影响烧碱价格预期。



2、进口铝土矿较国产矿耗碱量更少


从单吨氧化铝耗烧碱量看进口与国产铝土矿存在差异,主要原因是它们的铝硅比和硅含量不同。国产铝土矿多为一水硬铝石型,铝硅比较低(4-6),这意味着在生产过程中需要更多的烧碱来处理杂质,导致耗碱量较高。具体来说,生产一吨氧化铝时,需要消耗2.3吨国产矿以及耗碱量170-200公斤。相比之下,进口铝土矿如几内亚矿和澳大利亚矿通常具有更高的铝硅比和更低的硅含量,因此在生产氧化铝时所需的烧碱量相对较少,如几内亚矿的单吨耗碱量约为50-70公斤,澳大利亚矿的单吨耗碱量约为110-140公斤。而这种差异对氧化铝生产有直接影响,2024年上半年由于进口矿替代国产矿,氧化铝生产中的烧碱使用量预计减少30万吨左右,9-10月由于几内亚铝土矿出港量减少,原料价格上涨导致国内氧化铝价格大幅上行,进而带动烧碱价格上涨。


随着几内亚铝土矿出港量增加,原料供应端稳定以及新增产能投产预期,氧化铝价格在2024年12月开始持续回落。总体来看由于国产矿供应受限,未来依旧需要依赖进口矿大量补充,沿海氧化铝厂将增加进口矿使用。2025年氧化铝新增产能主要集中于山东、广西、河南(进口矿补充)区域。由于国产矿耗碱量更高,而使用进口矿时耗碱量,由于我国铝土矿进口依存度超过60%,未来随着进口铝土矿使用比例的提升,烧碱的需求可能会进一步减少,继续关注进口矿大量替代后对烧碱用量的影响。


综合来看,判断阶段性氧化铝对烧碱需求的影响,需关注氧化铝原料供应问题是否得到解决,进口铝土矿在其中扮演着重要角色。


四、两种假设下铝土矿供需对烧碱影响


1、假设进口矿来源稳定,烧碱存在博弈


氧化铝原料供应不受影响,但下游电解铝有产能天花板,在需求确定而供应增加下,氧化铝价格预期回落,那么存量氧化铝开工可能受利润端影响,新增产能是否能如期投放也会存在不确定性。同时氧化铝对烧碱有较强的议价能力,届时降低烧碱的采购价格也会出现,因此这种情况下需要考虑氧化铝产量增加带来烧碱需求增加从而推高烧碱价格,以及氧化铝下跌后对烧碱的压价的两种可能性下的博弈。从实际案例上看可用2024年12月至今烧碱及氧化铝价格表现验证,在2024年11-12月进口矿稳定后,氧化铝开始交易新产能投产预期导致价格回落,而烧碱则开始交易氧化铝投产之后的需求预期价格上行,在2025年2月开始,随着氧化铝价格跌至低位,对于烧碱供需讨论市场开始出现分歧,期现走势逐步分化。


整体来看,氧化铝的新增产能投放以及存量开工增加会带来烧碱需求的增加,但同时需要注意几点,其一进口矿若稳定且占比增加,其实际耗碱量是会低于国产矿,那么对于需求端实际增加量要重新估算;其二氧化铝产量增加后价格利润大概率会下滑,而亏损时氧化铝厂是可以调节开工降低原料烧碱采购,或者降低烧碱采购价。也就是说进口矿稳定下,铝矿—氧化铝—烧碱之间是存在博弈的。


2、假设进口矿来源不稳,可能利多烧碱


由于铝土矿对外依存度较高,国产矿不足满足需求,若几内亚发生不可抗逆因素,将导致氧化铝原料供应受到影响。回顾近10年氧化铝价格上涨阶段表现,2016-2018年上涨行情中:2016年国内商品普遍上行,2018年俄铝制裁,国外氧化铝供应出现鲜有的短缺局面,国内价格在跟随国外涨势;2020-2021上涨行情:受疫情影响,国内运输受限以及矿石延迟复工导致北方氧化铝企业规模性减产,氧化铝价格温和上涨,在2021年氧化铝生产成本和供需基本面是影响价格上涨的主要因素;2023-2024年上涨行情:由于进口铝土矿供应受到影响,铝土矿价格上涨增加氧化铝成本,而下游电解铝需求较好,氧化铝价格上行。


氧化铝的生产成本和供需关系是决定氧化铝价格的主要因素,氧化铝市场的过剩终将导致价格的下跌,而市场短缺也伴随着价格的上涨。其中成本或者政策因素带来的供应端变化对短时的价格波动更加明显。在目前超过60%铝土矿对外依赖程度下,进口货源的稳定性尤其是几内亚的国内稳定与否对国内氧化铝供应起到较为明显的影响。


整体来看,进口矿源不稳定将导致国内氧化铝供应存扰动,进口矿价格升高以及国产矿耗能增加均会导致氧化铝成本抬升,而成本的上涨必然会在一定程度上对氧化铝价格形成支撑。当氧化铝价格上涨,利润改善下,对于原料的价格容忍度会增加,例如在2024年四季度氧化铝价格大幅上行,由于烧碱占总成本不到20%,为保证生产会提高烧碱的采购的价格。同时由于进口货源不稳定,国产矿源使用比例增加下实际的耗碱量也会有所增加。 


3、总结


(1)国内铝土矿进口依赖度超过60%,其中几内亚是主要的进口来源;


(2)国产铝土矿与进口铝土矿存在品质差异,进口铝土矿耗碱量更低,其中几内亚铝土矿耗碱量低于澳大利亚,在分析氧化铝的耗碱量时候,需要区分国产矿以及进口矿;


(3)铝土矿与烧碱更多在工艺使用量有联系,而价格相关性不明显,更多通过氧化铝价格传导,其中铝土矿价格抬升会影响到氧化铝生产成本,进而影响到烧碱的采购价,但氧化铝的供需关系以及烧碱的自身供需格局会影响到实际的价格波动幅度。一般情况下,氧化铝价格会先于烧碱价格波动,氧化铝上涨阶段烧碱多数会跟涨,而当氧化铝下跌至利润空间较小甚至亏损时候,烧碱则可能面临压力。

责任编辑:七禾编辑

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