盘点影响铝工业发展的十大技术突破

创业 2024-11-21 10:20 重庆

铝土矿的发现和利用

铝土矿是生产金属铝的最佳原料，其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。铝土矿1821年首次被法国地质学家发现。从铝土矿生产铝，首先需制取氧化铝，然后再电解制取铝。铝土矿的开采始于1873年的法国，从铝土矿生产氧化铝始于1894年，采用的是拜耳法。到了1900年，法国、意大利和美国等国家有少量铝土矿开采，年产量才不过9万吨。

随着现代工业的发展，铝作为金属和合金应用到航空和军事工业，随后又扩大到民用工业，从此铝工业得到了迅猛发展，到2016年，全世界电解铝产量已经达到了5700多万吨，2016年所开采的铝土矿增至2.62亿吨。据美国矿业局2017年资料，全世界铝土矿储量为280亿吨，地球所赋予人类的铝土矿资源为世界及中国铝工业提供了原料。

拜耳法生产氧化铝

拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的方法，于1887年由奥地利的工程师拜耳所发明，目前世界上95%的氧化铝公司都在使用拜耳法生产氧化铝。

霍尔-埃鲁法生产电解铝

1886年美国人霍尔和法国人埃鲁分别独立发明了冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产铝，到目前为止，世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。

铝合金熔炼

熔炼是使金属合金化的一种方法。它是采用加热的方式改变金属物态，使基体金属和合金化组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定要求的一种工艺过程。熔体的品质对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，如果熔体品质先天不足，将给制品的使用带来潜在的危险，因此，熔炼又是对加工制品的品质起支配作用的一道关键工序。

铝熔体处理技术

金属中的夹杂物、氢气含量对材料的强度、疲劳抗力、耐腐蚀性、应力腐蚀开裂性能以及加工性能等均有重大的不良影响。有效地控制熔体的氢气含量和氧化夹杂物含量，以提高铸棒和轧板的质量已成为各国冶金、铸造及材料工业共同追求的目标。目前广泛采用电磁搅拌，炉内精炼，炉外在线变质，在线除气，在线过滤方法来减少铝合金熔体中氢气含量和夹杂物含量，提高铸锭的力学性能和外观质量。

直接水冷铸锭

美国铝业公司发明了直接水冷铸造的技术，这种技术在20世纪30年代已被美国铝业所有的工厂所采用。在20世纪50年代，直接水冷铸造的锭子可用于制造航空航天，船舶和运输行业所需的大型产品。随着直接水冷铸造技术和设备的进步，铸锭尺寸在不断的增加，目前的板坯可重达45吨，挤压用铝棒的直径可达1.2米。

铝加工和压铸

铝加工，是用塑性加工方法将铝坯锭加工成材，主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等。

铝及铝合金加工材中以压延材(板、带、条、箔材)和挤压材(管、棒、型、线材)应用最广，产量最大，据统计，这两类材料的年产量分别占世界铝材总年产量(平均)的58%和39%左右，其余铝加工材，如锻造产品等，仅占铝材总产量的百分之几。

压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件。

可热处理强化铝合金

德国科学家在1908年发现了铝一铜一镁系铝合金的时效强化现象，大大提高了铝合金的强度，扩大了铝合金的应用领域。

新的合金不断地被各个国家开发出来，目前在美国铝业协会注册的变形铝合金已达到了680个，其中用量最多的是美国铝业公司1954年注册的铝一镁一硅系中的6063铝合金。

铝的表面处理技术

近六十年来，铝制品的表面处理技术发展极为迅速，经过表面处理后的铝合金产品给人以十分美观、精致的外观。化学转化膜处理是我们最常见的一种表面处理技术。像阳极氧化法、复合阳极氧化、微弧氧化法、电泳涂漆处理等都是属于化学转化膜处理。化学转化膜处理相比其他的表面技术处理来说，更加成熟稳定。但现在使用更多的是一种复合技术，复合技术就是集合各种技术的优点,规避其缺点。如加弧辉光技术、离子束联合溅射技术等,离子束联合溅射技术中将磁控溅射与离子注入,离子溅射结合有速度快、温度低、结合力好等优点.还有将激光与溅射结合等。

铝工业的环保技术

铝工业的主要污染物包括氧化铝生产过程中产生的赤泥、电解生产的含氟废气、碳素煅烧和焙烧烟气、电解槽大修废料、铝加工的废水废油等工业废弃物，这些废渣、废气、废水一直以来都是环保监控的重点目标，关系到职业健康安全和社会、生态以及经济可持续发展。

为了使铝行业不断向绿色、低碳化方向发展，相应的环保节能装备不断的被研发出来，力求从环保、智能、集成控制等各个方面，提升铝工业的整体环保水平。

国内外的每个涉铝公司在享受世界铝工业的技术和设备成果的同时，也在为铝工业的发展作出了大小不同的贡献。

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