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氧化铝相变众多，具有十几种过渡相及一种热力学稳定相，即α-氧化铝。α-氧化铝由于其特殊的结构，具有耐高温、硬度大等特点，同时也具有较高的化学稳定性，常用于各种产品的补强增韧以提升耐磨度、致密性、断裂韧性等。其作为催化载体、耐火材料、集成电板基、宇航机翼前缘等，稳定的性能带来多变的用途，具有很高的应用前景。

α-氧化铝属三方晶系，氧离子按六方紧密堆积排列，铝离子位于八面体中心，填充了2/3八面体间隙，且互相间距保持最远以符合泡利不相容原理。这种结构使得α-Al2O3具有很强的结构稳定性。氧化铝晶型之间相互的转变径与制备条件有关，在温度升高的过程中，晶型在各个阶段一定程度混合存在于形式中。直到1200℃以后，物质获得足够的能量完成宏观体积变化及内部结构重排，晶格从Fcc转换至Hcp，最终变成热力学稳定相α-Al2O3。

但在实际产品中，α-Al2O3作为常温下的固体物质，表面通常具有一定的不饱和结构和缺陷。悬挂键和的铝、氧原子给α-Al2O3带来了一定的易斯酸及碱性质，同时，也给α-Al2O3带来了一些表面吸附能力，可作为催化载体的改性吸附点，以便接上各种功能的活性中心，构建完整的催化体系。正因其表面结构如此，α-Al2O3颗粒的水相分散度不高，添加分散剂，改良球磨和超声等方式可以增大其在水溶液中的分散性。

目前，国外常采用拜耳法来进行原矿三水铝石处理。我国由于铝土矿与国外的差异（多为一水硬铝石），常采用烧结法进行铝矿处理，此外，还有拜尔—烧结联等工业生产方法。国内一些企业还通过提高溶出温度、延长溶出时间、提高磨矿细度等一系列操作对一水硬铝石与拜耳法进行适配，高效进行氧化铝生产。

氧化铝工业常用对冰晶石—氧化铝熔体进行电解的生产方式，生产方法也从碱法拓展到了酸法、酸碱联和热法等其他方法。作为氧化铝的高温稳定相，α-Al2O3则常在1200 ℃焙烧温度以上获得。

拜耳法为目前世界上最主要的氧化铝生产方法。其主要步骤为：铝土矿粉与氢氧化钠溶液混合后，在160 ℃~170 ℃及304 kPa~405 kPa条件下反应，得到铝酸钠溶液及固态杂质（主要为赤泥）。将固液分离后，取滤液加水稀释，降温并降压至常压，加入氢氧化铝晶核引发晶体成核生长，此时持续搅拌得到结晶的Al(OH)3。将结晶的Al(OH)3进行高温煅烧，可以获得α-Al2O3。该方法使用的NaOH可以回收以循环利用，降低生产成本。

片状氧化铝常采用熔盐合成法进行生产，其为六方片状、形貌均一，具有一定的表面活性、较好的附着性及显著的屏蔽效应，因而常用于提高聚合物的导热性、增韧剂、耐火材料和珠光颜料等等。通过调整煅烧温度、助剂种类、熔盐用量及反应时间可以调整该类片状氧化铝中α-Al2O3的含量，以获得性能更佳的氧化铝材料。

球形氧化铝粉体因具有形貌规则、粒度均匀、表面光滑和颗粒磨损小等优点，在催化剂及其载体、表面防护涂层和陶瓷添加剂等领域已成为不可或缺的材料。目前市场上常用火焰熔融法来制备球形氧化铝，主要采用约2050℃的温度将氧化铝多晶体熔融并收缩成球形，其形貌球形度高，流动性良好。

不同形貌的α-Al2O3的制备，本质上就是在对晶型转变的控制因素进行调整的同时，引入物理或化学方法对最后成型结构进行定型，以达到协同或者的效果。

高纯度α-Al2O3也是一种应用广泛的材料，其常常应用于集成电等领域，作为LED蓝宝石衬底来使用，半导体领域精密陶瓷部件也常常对制品有纯度要求，需要采用高纯氧化铝粉来制备。

高纯度α-Al2O3可以使用间歇式箱式电炉进行制备，工业上也使用隧道窑来代替间歇式箱式电炉。该隧道窑采用多孔白色高铝质耐高温材料制作，炉体及物料间隙极小，结构紧凑且生产出的产品均匀度高。除此之外，α-Al2O3(5N)粉末及多晶生产技术也在工业上使用，其本质为醇盐水解法。

α-Al2O3颗粒由于相对其他氧化物来说，比表面积较小，表面悬挂键较少，在某些需要较高活性的场合表现不佳。例如：浇注料等材料领域对α-Al2O3的粒径有较高要求，粉末粒度较大导致加水量增加，材料体密度下降，显气孔率降低，使得材料达不到性能要求。为降低粉末的粒径、增强表面活性，通常采用水热法制备具有一定活性的α-Al2O3微粉，例如某些经处理后获得的易烧结氧化铝粉产品。

另外α-Al2O3由于具有较好的耐火性能，作为助剂能提高材料强度的优势，在耐火材料行业的需求量较大。但是，国内煅烧的α-Al2O3通常含钠量较高，影响耐火材料的耐火性能。高端耐火材料长期被外资企业垄断，低钠α-氧化铝的制备也是我国工业技术及产业化的热门研究内容。此外，α-Al2O3用于电子领域也通常会有低钠要求。

纳米α-氧化铝——纳米球、纳米片/带及纳米线由于其特殊的结构及物理化学性能，常用于工业填料、催化等应用领域。α-Al2O3较差的表面活性通常可以通过提升比表面积来改善，将其制备成纳米级材料为较好的改良策略。

原料的MgO及Na2O含量尽可能低，防止制备过程中MgO、Na2O生成铝酸盐，形成空间位阻，影响α-Al2O3形成。合成制备的温度尽可能低，防止添加剂促进晶体生长或者因能量升高晶体加快生长。同时，添加剂与原料需混合均匀，防止偏析。在对α-Al2O3理论成核温度的作用大小及一次晶体生长促进作用上，添加剂NH4F效果最优，AlF3次之。此外，α-Al2O3最高相变速率点Tm在1150℃左右，低于该温度时，温度越高，晶体相变速率越大；高于该温度后，温度越高，相变速率越慢。

许多研究还将纳米氧化铝制备为纳米带、纳米线等不同状态，从而具备更多特殊性质。例如，由5N或4N铝片及二氧化硅纳米颗粒反应可合成纳米带及纳米线℃下则形成纳米线，反应时需惰性气体。1150℃温度下，Al与SiO2颗粒的接触部位或者少量非接触部位生成α-Al2O3纳米带，生长机制类似于普通Al2O3微带生长方式，为气固生长机制。α-Al2O3纳米线在液体Si-SiO中过饱和而来，属于气液固生长机制。应用上，纳米线和纳米带可用作催化载体及复合材料载体等，纳米带还可用于改善复合材料的摩擦性能，提升抗氧化性及抗酸性。

也有将纳米氧化铝制备为中空的纳米氧化铝空心球结构，由于这种特殊的结构，与相同粒径的其他材料相比较，具有高比表面积、低密度、表面渗透性、热绝缘性及其光散射能性能，空心球材料作为一种新型功能材料广泛的应用于压电转换、材料科学及其催化学等领域。同时，空心球材料由于其壳层折光指数远高于核层的折光指数，便于形成反射电及其“黑洞”隔离，基于这一性能，其可以应用于高性能的雷达隐身材料。

相较于纳米线、纳米带等类似“加法”的合成方式来说，α-Al2O3纳米空心球的合成更倾向于使用模板法“减法”：采用易除去的模板做球心，将原材料吸附在球面上，再通过加热等方式对模板进行去除，剩余均匀且较薄的α-Al2O3球壳。这种方法通常具有比较复杂的合成步骤，且反应时间较长。水热法也能够进行α-Al2O3纳米空心球的合成，且合成步骤较前者更为简单，但对于合成设计有较高的要求。

α-Al2O3作为催化载体，多数以较高纯度的上述形态存在，但是表面通常需经过各种处理，以具有更佳的活性中心负载能力。水合氧化铝粉与造孔剂、粘结剂各种添加剂相结合，再经过高温焙烧得到比表面积较大、抗烧结、导热良好的乙烯氧化催化剂载体。该方法制备而成的α-Al2O3，成本低、磨耗低、纯度及强度高。

α-氧化铝具有稳定的性质，同时也具有多变的性能及应用。归因于其精良的合成设计及完整的工业化体系，使得其在石油化工、耐火材料、建筑材料、军工兵器等领域都有着广泛的应用。α-氧化铝的应用已经涉及生活、生产及科学研究的方方面面，其商品逐渐开始追求更小的粒度、更均匀的粒径分布、更优的活性和更性的功能化性能。因此，α-Al2O3的合成及工业化研究转向功能化领域，以获得性能更佳的材料。低温煅烧技术、助剂协同、颗粒细化、纯度提高是α-氧化铝行业目前的主旋律。

大家都知道，电解铝厂和玻璃厂钢厂并称为三大永远不能停炉的行业企业。他们的生产工艺要求连续生产，可以减产，可以焖炉，但闷不久，因为一旦停火再起炉，巨额的起停会加大成本，再就是会提升风险安全事故的概率，以及设备的损坏，折旧，磨料的补充。所以对于这个品种来说，氧化铝一般来说在电解铝企业的安全储备要保持在二十天以上。而现在由于氧化铝过剩，很多企业已经把这个所谓的安全储备一降再降，降到10天甚至8天。如果降到五天，下游出现断供，那问题可就大了，毕竟氧化铝是电解铝不可或缺的原料。

对于氧化铝来说，最重要的一个属性是什么？首先它是一个半成品，看不见，摸不着，吃不到，因为它主要集中在工业领域的冶炼使用，冶炼电解铝原材料，95%就是电解铝的直接原料。大家随处可见的陶瓷、瓷砖、耐火材料很多时候都需要用氧化铝，同时氧化铝还能做成刚玉，也就是经常看到的人造蓝宝石，人造宝石当中相当一部分材料是氧化铝。所以氧化铝本身是一种原料，承接的是铝土矿，下面承接的是电解铝应用。作为大原料，市场不可或缺，而产业链相对又简单，上中下游紧密关联，几乎是90%以上的完全绑定关系。

另外一方面，氧化铝做成电解铝，电解铝做成铝加工产品白刚玉和氧化铝的使用，铝板带箔终端应用领域，有大家耳熟能详的建筑、汽车、电子和包装。所以氧化铝或者说整个铝产业其实是我们生活当中不可或缺的。缺了就不行，包括现在的全铝车身，火箭、高铁轻量化的应用，以及飞机也大量的使用了铝合金高强度材料。而氧化铝本身属于铝产业链的上游，加上电解铝及下游加工的共同构架，构筑了整个铝产业链，这是一个非常有意思的品种。

氧化铝化学性质上来看，氧化铝是典型的两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。于纯度要求高的Al203，一般用化学方法制备。

物质上来看，其熔点为2054℃，沸点为2980℃，是一种高硬合物及在高温下可电离的离子晶体，状态上呈难溶于水的白色固体状，无臭、无味、质硬，易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。

氧化铝按照不同的生产用途可分为冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝(化学品氧化铝)两类。

冶金级氧化铝，占氧化铝总产量的95%左右其主要用途是作为生产电解铝的原料(生产1吨电解铝平均需要消耗1.9-2万吨氧化铝，氧化铝占电解铝生产成本的30-40%)。即将上市的上期所氧化铝期货交割品即为冶金级氧化铝。

生产氧化铝的铝土矿主要有三种类型:三水铝石，一水硬铝石、一水软铝石。由于三种铝土矿的特点不同，各氧化铝生产企业据此，采取了不同的生产工艺，方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联和热法。目前用于工业生产的几乎全属于碱法。

碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳法-烧结法联等多种流程。通常高品位铝土矿采用拜耳法生产，中低品位铝土矿采用联或烧结法生产。拜耳法由于其流程短，能耗低，产品质量高，已成为了当前氧化铝生产中应用最为主要的一种方法，其产量约占全球氧化铝生产总量的95%左右。

电解铝是一种应用广泛的基本金属，主要用于生产各种不同用途的铝加工材。电解铝产业链完整，分为上游铝土矿的采矿，中游对氧化铝及电解铝的冶炼以及下游的铝材的加工和应用。目前最重要的下业为房产建筑行业、交通运输业、电力电子行业以及包装行业，合计对铝金属的消耗量约占总量的80%。

蓝宝石是一种氧化铝a-Al203的单晶，其作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作。蓝宝石晶体具有独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能。其主要用途如下:(1)用外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。

(2)用于半导体照明产业，如LED，LED是新一代光源，被为是21世纪最具发展前景的高技术领域。(3)用干民用航天、军工等，如透波窗口、整流置、光电窗口、护板、陀螺、耐磨轴承等部件。军用光电设备，如:光电吊舱、光电仪、红外警戒系统、潜舰光电桅杆等。

(4)在民用领域的应用，如条码扫描仪的扫描窗口，永不磨损型雷达表的表蒙纺织工业的纤维导丝器，机外护镜头，耐磨轴承。

从功能方面看，高纯氧化铝具有电学、光学、化学、生物、吸声、热学、力学等多种功能，主要应用领域如下:

以纳米氧化铝为主要原料制得的纳米氧化铝精细陶瓷，因具有多种功能，在高科技术领域及许多行业都已得到应用，主要应用领域如下:

活性氧化铝对氟有很强的吸附性，主要用于高氟地区饮用水的除氟，除此之外还用作干燥剂;活性氧化铝可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气;并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。

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氧化铝是一种难溶于水的白色粉状或砂状物体，理化性能稳定。氧化铝是生产电解铝的基本原料，全球产量的95%左右用于生产电解铝，氧化铝也可用于制作各种耐火砖、陶瓷、阻燃剂。在全铝完整产业链版图中，氧化铝处于偏上游，是冶炼电解铝的直接原材料，占电解铝生产成本超30%。

供求关系、宏观经济形势、电解铝价格、氧化铝生产成本（烧碱、铝土矿和能源价格）、进出口政策和汇率变动等都是影响氧化铝价格波动的因素。

据SMM数据显示，中国氧化铝产量在全球总产量中的占比从2013年的47%已经抬升至2022年的58%。2013-2023年中国氧化铝的年产量由4653万吨增加至7807万吨，年均复合增长率为5.9%。中国氧化铝产能格局的变迁，在最近5年内呈现出明显的“西退东进”趋势，东部沿海区域已经逐渐成为氧化铝供给边际的主力军。按照国内氧化铝新增产能项目规划，2023年及以后规划产能共计约为1730万吨，且大部分投产时间集中于2023年。可以看到，未来国内氧化铝行业的供应能力依然强劲，且产能相对更多落地在沿海临近港口的地方，以进口铝土矿作为生产原料。

我国氧化铝生产较为集中，主要分布在山东、山西、河南、广西，这四个省份产量合计占据了全国的85%以上。这些省份均为上游铝土矿资源富集地。

山东、、新疆和云南是我国电解铝生产大省，相对应冶金氧化铝消费量位居全国前4位，2022年以上四个省份占比分别为19.8%、15.2%、15.2%和10.6%。

我国氧化铝输出数量排名前五的省份分别为山西、山东、广西、河南和贵州；输入数量排名前五的省份分别为新疆、、云南、甘肃和青海。在全球贸易流向上，氧化铝具有明显的资源导向特征，主要是从铝土矿资源储量丰富地区向资源储量薄弱地区流动。

铝产业链为铝土矿-氧化铝-电解铝-铝深加工-铝终端需求。铝土矿是生产氧化铝的主要原材料和成本来源。中国铝土矿资源匮乏，经过几十年的发展，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％。目前国产铝土矿资源保障形势日趋紧张。为确保铝土矿资源供应链安全，行业逐步加强和海外资源的开发合作，加快在几内亚、印度尼西亚等铝土矿资源国建设氧化铝厂。目前，华青铝业、天山铝业、浙江华友、中方力勤等企业在印度尼西亚在建或者拟建氧化铝和电解铝项目。

截至2021年底，国内氧化铝企业为48家，如果以集团为单位计算，氧化铝企业仅有27家。国内前十大氧化铝企业的产量合计在国内占比达84.3%。2021年全球前十五大氧化铝生产企业产量为1.1亿吨，占全球总产量的85%。其中中国企业占据了七个席位，包括中国铝业、中国宏桥、信发集团、锦、东方希望、国电投和南山铝业，产量共计6240万吨，占全球总产量的48%。整体来看，氧化铝行业企业数量近年来无较大增长，但出于规模经济的考虑，氧化铝产能愈加集中于特大型企业，行业集中度在逐步提升。

当前国内氧化铝存在供应过剩现象。按照电解铝4500万吨的年产能进行测算，对应氧化铝需求量为8730万吨，当前氧化铝建成产能已显著过剩，再加之行业内不断新建产能，使得矛盾不断加剧，氧化铝价格上涨受到，而价格下行业利润空间也较为有限，产能过度投资或危及产业健康长久发展。

应重点关注烧碱-氧化铝上下游的产业链期货工具拓展。这主要是考虑到烧碱大约可占到氧化铝生产成本的15-20%，比例不算低，烧碱是铝土矿-氧化铝生产链条中比较重要的辅料之一。此外，氧化铝行业也是烧碱下游占比最大的需求领域，比重接近33%。待氧化铝期货和烧碱期货双双上市后，氧化铝企业在日常管理其产业上下游的采销风险时，将拥有更多选择，辅料采购和成品销售都将有对应的期货品种可以进行保值管理。

氧化铝研磨球用途：具有高强度、高硬度、高耐磨性，比重大、体积小、耐高温、耐腐蚀、无污染等优异特性而被广泛的运用于不同类型的陶瓷、瓷釉、玻璃、化工工厂的厚硬材质精加工和深加工，是球磨机、罐形磨机、振动磨机等细粉碎设备的研磨介质，其粉碎研磨效率和耐磨损大大优于普通球石或天然鹅卵石。

（1）该产品主要成分为优质氧化铝，白度高，对被研磨物料的品质没有影响。（2）该产品采用滚动和等静压成型，比重大，能大幅度提高研磨效率，降低研磨时间，同时有效增加球磨机有效容积,从而增加研磨物料的加入量。