알루미늄은 가장 널리 사용되는 비철금속입니다.- 가볍고, 부식에 강하고, 전도성이 높으며, 무한히 재활용 가능합니다. 이러한 특성 중 어느 것도 무료로 제공되지 않습니다. 보크사이트 광석에서 완성된 코일까지 금속이 이동하는 과정에는 업계에서 가장 에너지 집약적인-화학이 필요합니다. 이 기사는 일반적인 공정 매개변수를 사용하여 -채광, 정제, 제련 및 압연-의 각 단계를 살펴보고 구매자가 주문하기 전에 확인해야 하는 품질 표준으로 마무리합니다.
주요 시사점
- 알루미늄 생산은 보크사이트 채굴, 알루미나 정제(바이엘 공정), 1차 제련(Hall-Héroult 전기분해) 및 다운스트림 압연 및 성형의 4단계를 거칩니다.
- 전기분해는 에너지 병목 현상입니다. 알루미늄 1톤당 대략 13,000~15,000kWh(일반적인 산업 범위)가 소요되며, 전기는 일반적으로 생산 비용(업계 추산)의 30~40%를 차지합니다.
- 중국은 2022년 전 세계 1차 알루미늄 생산량의 약 57%를 생산했습니다(업계 추정). 수요는 건설, 운송, 전자 분야가 주도합니다.
- 재활용(2차) 알루미늄은 1차 생산 에너지의 약 5%(일반적인 업계 추정치)를 사용하므로 스크랩 공급이 점점 더 전략적으로 이루어지고 있습니다.
- 구매자는 합금 및 템퍼, 게이지 공차, 표면 상태 및 해당 표준(예: 잉곳의 경우 GB/T 1196, 시트 및 플레이트의 경우 ASTM B209, 포일의 경우 GB/T 3198)을 확인해야 합니다.
1. 알루미늄 가치 사슬
광석에서 완제품까지의 체인은 다음과 같이 실행됩니다.
보크사이트 채굴- 알루미늄 광석을 함유한- 개방형- 구덩이 추출.
알루미나 정제- 바이엘 공정은 보크사이트를 알루미나(산화알루미늄)로 변환합니다.
1차 알루미늄 제련- Hall–Héroult 전기분해는 알루미나를 액체 알루미늄 금속으로 환원합니다.
주조 및 압연- 금속은 합금화되어 잉곳이나 슬래브로 주조된 후 압연되거나 압출되어 호일, 코일, 시트, 로드 및 프로파일로 만들어집니다.
최종 사용 및 재활용- 포장, 자동차, 건설 및 전자제품; 스크랩은 2차 알루미늄으로 루프로 반환됩니다.
보크사이트 채굴
보크사이트는 알루미늄의 주요 광석이다. 일반적으로 노천광산에서 추출한 후 운송하기 전에 세척하고 분쇄합니다. 가장 큰 매장지는 호주, 기니, 베트남 및 중국에 있습니다. 광석 등급에 따라 1톤의 알루미나를 생산하려면 대략 2~3톤의 보크사이트가 필요합니다(일반적인 비율).
알루미나 정련 - 바이엘 공정
정제는 보크사이트의 다른 광물로부터 산화알루미늄을 분리합니다. 바이엘 공정에서 파쇄된 광석은 광석 등급(일반적인 범위)에 따라 약 150~250도의 고온 및 압력 -에서 뜨거운 가성소다(수산화나트륨)로 분해됩니다. 알루미늄은 알루민산나트륨으로 용해되는 반면, 산화철과 실리카 불순물은 레드머드로 알려진 잔류물로 침전되며, 이는 줄이 있는 저장 공간에서 관리해야 합니다. 그런 다음 정화된 용액은 수산화알루미늄으로 침전되고 고온에서 하소되어 물을 제거하여 제련할 수 있는 흰색 알루미나 분말을 남깁니다.
1차 알루미늄 제련 - Hall-Héroult 공정
알루미나는 Hall-Héroult 전지에서 전기분해를 통해 알루미늄 금속으로 환원됩니다. 알루미나는 대략 950~970도(일반적인 수조 온도)에서 용융된 빙정석에 용해되며 탄소 양극과 음극 라이닝 사이에 직류가 흐릅니다. 용융된 알루미늄은 셀 바닥에 모여 주기적으로 두드려집니다. 셀 전압은 일반적으로 4~5V이며, 잘 실행되는-포틀라인의 전류 효율은 일반적으로 90~95%(일반적인 수치)입니다.
이 단계는 업계의 에너지 프로필을 정의합니다. 알루미늄 1톤을 생산하는 데 일반적으로 13,000~15,000kWh의 전기가 소비됩니다(일반적인 산업 범위). 이로 인해 저비용 수력 발전 근처에 위치한 제련소는 구조적 비용 이점을 갖는 반면, 석탄-기반 그리드에 의존하는 공장은 탄소 배출량이 더 크고 연료-가격 변동에 더 많이 노출됩니다.
2. 공정 변수
| 단계 | 핵심 방법 | 일반 매개변수(업계-일반) |
|---|---|---|
| 보크사이트 채굴 | 노천 채굴장-추출, 세척, 파쇄 | 알루미나 1톤당 보크사이트 2~3t, 등급-에 따라 다름 |
| 알루미나 정제 | 바이엘 공정: 가성 소화 → 침전 → 하소 | 소화 150-250도 ; 1,000도 등급의 하소 |
| 전기분해 | Hall–Héroult, 용융 빙정석 욕조, 탄소 양극 | 목욕 ≒950-970도 ; 셀 4-5V; 전류 효율 90~95%; 전력 13,000~15,000kWh/t |
| 주조+압연 | 합금화, DC 주조, 열간 및 냉간 압연 | 호일은 대략 6~20μm로 굴립니다. 합금당 코일/시트-템퍼 사양 |
| 재활용 | 스크랩 분류, 재용해, 합금화 | 기본 경로의 에너지 ≒5%(일반적인 추정치) |
위의 모든 수치는 계획 및 비교에 사용되는 일반적인 산업 범위입니다. 특정 식물에 대한 보증은 아닙니다.
3. 에너지, 비용 및 탄소 문제
전기는 1차 알루미늄의 가장 큰 단일 비용 요소로, 일반적으로 생산 비용의 30~40%로 추산됩니다(업계 추산). 두 가지 결과가 따릅니다. 첫째, 에너지 가격과 전력{4}}공급원 결정에 따라 어느 지역이 수익성 있게 생산할 수 있는지가 결정됩니다. 수력 발전이 풍부한 지역(예: 아이슬란드, 노르웨이 또는 캐나다 일부 지역-)은 저렴하고 안정적이며 저탄소 전기를 사용하기 때문에 제련 능력을 유인합니다. 둘째, 금속의 탄소 발자국은 주로 전기에 관한 이야기입니다. 대부분의 제련 배출은 전력망에서 발생하는 간접적이며, 전기분해 중에 탄소 양극이 소비됨에 따라 추가로 직접적인 CO2가 방출됩니다.
업계에서는 다방면으로 반응하고 있다. 불활성(비{1}}소모성) 양극 기술은 시험 단계에 있습니다. 상용화되면 탄소 양극에서 방출되는 직접적인 CO2를 제거하고 전지 에너지 수요를 어느 정도 줄일 수 있습니다. ASI(Aluminium Stewardship Initiative)와 같은 인증 프로그램과 함께 태양광 및 풍력에 대한 전력-구매 계약은 생산업체가 저탄소 금속을 문서화하는 일반적인 방법이 되고 있습니다.- 이들 중 어느 것도 빠른 해결책은 아닙니다. - 그리드 탈탄소화가 결정적인 요인으로 남아 있습니다.
4. 생산능력 및 시장구조
중국은 세계 최대의 1차 알루미늄 생산국이다. 업계 추산에 따르면 2022년 전 세계 생산량의 약 57%를 차지할 것으로 예상됩니다. 그 동인은 구조적입니다. 즉, 해당 부문에 대한 장기-정책 지원, 건설, 운송 및 전자 분야의 막대한 국내 수요, 반제품 알루미늄 제품을 수출하는 대규모 가공 산업이 있습니다.-
동시에 해당 부문이 통합되고 있습니다. 용량 한도, 환경 규칙 및 탄소 중립 약속으로 인해 생산업체는 작고 비효율적인 전력망을 폐기하고 청정 전력 근처에 새로운 용량을 배치하게 되었습니다. 다른 생산 지역의 성장은 재생 가능한 전기에 대한 접근 및 장기-알루미나 공급 계약과 관련이 있습니다. 구매자에게 실질적인 의미는 다음과 같습니다. 글로벌 공급은 충분하지만 비용 곡선은 가파르고 - 가장 저렴한 금속이 항상 가장 깨끗한 것은 아닙니다.
5. 재활용과 지속가능성
재활용은 알루미늄 산업이 대부분의 환경 문제를 해결하는 분야입니다. 2차 알루미늄을 만들기 위해 스크랩을 녹이는 것은 1차 생산에 필요한 에너지의 약 5%를 소비하며(일반적인 업계 추정치), 재활용 금속은 합금화 및 용융 제어가 올바른 경우 동일한 물리적 특성을 유지합니다. - 이것이 알루미늄이 무한히 재활용 가능하다고 설명되는 이유입니다. 포장 포일, 자동차 주물 및 건물 프로필은 오늘날 가장 큰 재활용 흐름입니다.
설계 선택이 중요합니다. 분류 및 재용해가 쉬운 합금, 용융물을 오염시키지 않는 코팅, 공정 스크랩을 낮게 유지하는 롤링 방식 모두 원형성을 향상시킵니다. 탄소-포집 연구와 수소- 기반 제련 개념은 기술 문헌에 등장하지만 상업적 규모는 여전히 제한적입니다. 대부분의 구매자에게 가장 실용적인 지속가능성 수단은 애플리케이션에서 허용하는 경우 재활용-컨텐츠 또는 ASI-인증 소재를 지정하는 것입니다.
6. 구매자가 알아야 할 품질 및 표준
알루미늄 품질은 구성, 공정 및 치수 제어에 의해 정의됩니다. 1차 잉곳은 일반적으로 알루미늄 잉곳을 순도 등급에 따라 분류하는 중국 국가 표준 GB/T 1196에 따라 공급됩니다. 압연 제품 - 시트 및 플레이트 -는 합금 구성, 성질, 기계적 특성 및 공차를 설정하는 ASTM B209에 광범위하게 지정됩니다. 산업용 포일은 중국에서 GB/T 3198에 따라 보호됩니다. 공급업체의 밀 테스트 인증서에는 합금, 성질, 게이지, 폭, 표면 등급 및 적용된 표준이 명시되어야 합니다.
압연 제품에서는 게이지 공차(두께가 얼마나 촘촘하게 유지되는지- 포일 및 라미네이션에 매우 중요함), 표면 상태(핀홀, 오일 얼룩, 긁힘), 합금{1}}템퍼 조합(예: 일반 성형의 경우 3003-H24, 해양용의 경우 5052) 등 세 가지 세부 사항에 주목할 필요가 있습니다. 이는 체인의 마지막 단계인 압연 단계-에서 결정됩니다. 이것이 바로 당사가 호일, 코일 및 시트에 대해 하는 것처럼 압연 및 마무리를 직접 제어하는 생산업체와 협력하여 사양 위험을 줄이는 이유입니다.
체인을 이해하면 구매자가 시장을 읽는 데도 도움이 됩니다. 에너지 가격은 1차 금속 비용을 결정하고, 스크랩 가용성은 2차 공급을 결정하며, 전력원 결정은 구매하는 금속의 탄소 인증에 점점 더 영향을 미칩니다.
자주 묻는 질문
알루미늄 생산은 에너지를-집약적으로 생산하나요?
네, 주로 제련 단계에서요. 전기분해는 일반적으로 알루미늄 1톤당 13,000~15,000kWh의 전기를 사용하며(일반적인 산업 범위), 전기는 일반적으로 생산 비용의 30~40%를 차지합니다(업계 추산). 재활용은 기본 경로의 약 5%(일반적인 추정치)에 비해 에너지가 훨씬 적습니다.-배고픈 -
알루미나 정제와 알루미늄 제련의 차이점은 무엇입니까?
정제(바이엘 공정)는 가성소다 화학을 사용하여 보크사이트 광석을 알루미나 분말로 변환합니다. 제련(Hall-Héroult 공정)은 전기 분해를 사용하여 알루미나를 액체 알루미늄 금속으로 환원합니다. 이는 두 개의 별도 단계입니다. 혼동하는 것은 일반-시청자 기사에서 흔히 발생하는 오류입니다.
알루미늄에 전기 위치가 중요한 이유는 무엇입니까?
제련은 전기가-지배적이기 때문입니다. 수력 발전소 근처의 생산자는 더 저렴하고 안정적인 전력 비용과 더 적은 탄소 배출량을 누릴 수 있습니다. 석탄-이 많은 그리드를 사용하는 생산자는 배출량과 연료 가격 노출 모두에서 더 많은 비용을 지불합니다.
알루미늄 잉곳, 시트 및 포일에 적용되는 표준은 무엇입니까?
중국에서는 GB/T 1196이 알루미늄 잉곳에 사용되고 GB/T 3198은 산업용 포일에 사용됩니다. ASTM B209는 합금, 성질, 특성 및 공차를 정의하는 시트 및 플레이트에 대한 국제 벤치마크입니다. 항상 해당 표준에 대한 밀 테스트 인증서를 요청하십시오.
재활용 알루미늄은 1차 금속과 동일한 성능을 발휘합니까?
대부분의 응용 프로그램에서는 그렇습니다. 2차 알루미늄은 합금화 및 용융 제어가 올바른 경우 동일한 물리적 특성을 유지하므로 포장 및 자동차 용도에서 스크랩- 기반 공급이 계속 증가하고 있습니다.
