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氧化铝系列专题(一)——生产与消费

主要观点

  氧化铝,铝产业链准核心。金属铝因其良好的物理、化学性能而被广泛应用于各工业领域,是全球使用量第二多的金属。在复杂的铝产业链之中,原铝(电解铝)是核心产物,而氧化铝是必要中间产物,因此氧化铝是产业链的准核心。氧化铝可用在矿业、制陶业等领域,其中用于冶炼电解铝的称为冶金级氧化铝。目前生产氧化铝的工艺主要分为拜耳法和烧结法。

  产能分布较广,但产业集中度较高。从全球范围来看,氧化铝产能分布较为广泛,在亚、欧、非、北美、南美、大洋六大洲均有分布,其中中国建成产能占全球的53%,大洋洲和南美洲分别占14.95%和12.77%。同时产业集中度较高,据统计全球前十大氧化铝生产商合计产量占全球总产量的80%,中国和海外企业各5家,海外冶炼厂分布基本围绕铝土矿丰富的地区进行建厂。国内氧化铝生产则主要集中在8个省份地区,其中山西、山东和河南三省产能就占全国总产能的8成左右,同时近年来我国企业逐步走出国门,在海外建设氧化铝厂。

  消费单一,产销区域错配。冶金级氧化铝用途单一,基本用于电解铝生产当中,氧化铝消耗量与电解铝产量增长趋势保持一致。然而全球范围来看,氧化铝产销存在错配情况,贸易走向是由大洋洲和南美洲向欧洲和亚非地区进行输送。从长期来看,我国也是氧化铝净进口国之一,但随着国内产能快速扩张,净进口量有所下滑。产销错配现象在国内同样表现显著, 电解铝产能分布较氧化铝生产分布范围更广,根据2018年统计来看,目前我国氧化铝主要输出省份是山西、广西、河南和贵州,而氧化铝输入省份主要是新疆、内蒙古、青海、甘肃和宁夏。

  高集中度导致定价机制不完善,期货上市有利于价格市场化。由于供需错配现象以及企业集中度较高的客观事实存在,目前国内氧化铝定价机制尚不完善,产业利润分配失衡,所以将氧化铝引入期货品种,有利于定价机制的市场化,产能分布、利润分配更加合理,促进铝产业健康有序发展。鉴于品种上市在即,我们将针对氧化铝产业知识、价格运行逻辑等内容推出专题系列报告,为广大投资者、产业认识提供参考。

  正文

  一、走进氧化铝的世界

  1.1 铝产业中准核心

  铝元素,地壳中含量最多的金属元素,金属铝及其合金因具有良好的物理、化学性能而被广泛应用在各工业领域,包括电力、建筑、包装材料、机械制造、航天航空等,因此铝的消耗仅此于钢材,是人类使用量第二大的金属。

  众所周知,地球上金属元素通常以化合物的形式聚集在矿石中,因此提取金属元素通常需要经过采矿—选矿—冶炼的过程,最终得到我们人类所需的高纯度金属。不同于常用金属的提取过程,原铝的获得必须经过中间产成品的制备,这一中间产成品就是氧化铝,可以说哦氧化铝是整个铝产业中的准核心。

  1.2 初识氧化铝

  氧化铝是铝的稳定氧化物,化学式Al2O3,在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土,是一种无毒、无臭、无味的白色粉状或砂状物,其密度3.9—4.0g/cm3,熔点2050℃,沸点2980℃,不溶于水,为能溶于无机酸和碱性溶液的两性氧化物。工业上一般通过拜耳法或烧结法等工艺对铝土矿进行一系列处理进而得到氧化铝。根据主要用途可以将其分为冶金级氧化铝(Smelter grade alumina)和非冶金级氧化铝,其中冶金级氧化铝即作为电解铝冶炼原材料,非冶金级氧化铝主要用于刚玉、陶瓷、耐火制品及其他氧化铝化学制品。(鉴于上海期货交易所即将上市氧化铝品种只针对冶金级氧化铝,因此本文后续所提氧化铝及相关数据皆专指冶金级氧化铝。)

  根据国家标准(GB/T 24487-2009),将氧化铝按化学成分和物理性能分为AO-1、AO-2、AO-3三个牌号,其化学成分应符合表1-1的规定。

  1.3 氧化铝的生产工艺

  氧化铝的生产已有100余年的发展历史,尤其在拜耳法被创造出来后,氧化铝进入了工业规模化生产的阶段,生产能力及效率得到极大提升,目前世界上95%以上的氧化铝都是通过拜耳法生产出来的。经过多年的发展,拜耳法由间断连续生产逐渐改进为连续操作,设备上也逐步实现了大型化、自动化、高效化和节能化。由于世界各地生产所用铝土矿具有差异性,在基本拜耳法原理的基础上,逐渐衍生出适用于不同条件的拜耳法,在我国,拜耳法便发展出低温拜耳技术、选矿拜耳法以及石灰拜耳法。

  在拜耳法面世之前,世界上第一个氧化铝工业生产的方法是烧结法。首先应用的是碳酸钠烧结法,该方法只适合处理低硅优质铝土矿,处理高硅铝土矿则会损失大量氧化铝;随后在碳酸钠烧结法基础上,添加石灰石而演变成碱—石灰烧结法,该法有效地解决了碳酸钠烧结法难以处理高硅铝土矿的问题。尽管烧结法相比拜耳法而言,流程复杂、投资大、能耗高、产品质量略差,但其生产特点有利于利用中国低品位铝土矿,因此碱石灰烧结法在我国得到一定的应用和发展。

  随着技术的发展,在铝土矿的品位和铝硅比等条件多样化的情况下,氧化铝企业将拜耳法和烧结法进行联合形成了联合生产法,并根据联合方式的不同细分为并联、串联和混联,其中并联和串联法主要应用在海外氧化铝厂,混联法则是我国氧化铝企业开发并应用的生产工艺。

  二、氧化铝生产情况概述

  2。1世界氧化铝产能分布情况

  氧化铝生产分布较为广泛,在亚洲、欧洲、非洲、美洲及大洋洲均有分布,目前约有30个国家氧化铝生产记录在案。根据国际铝业协会统计,截至到2016年底,全球除中国外氧化铝生产产能为6613万吨,较2010年底提高了297。4万吨,同时根据阿拉丁统计,2016年底,我国氧化铝产能为7496万吨,约占全球的53%。到了2018年底,我国氧化铝产能进一步提高至8387万吨,提高了891万吨。

  根据国际铝业协会统计,2018年全球氧化铝产量为1.22亿吨,2010—2018年期间世界氧化铝产量年平均增长率为5.53%。其中,中国是产量增速的主要动力,年平均增速达到14.85%,2018年更是占世界总产量的55.76%,相比之下,南、北美洲产量和占比则逐渐下滑。

  球氧化铝生产企业集中度比较高,根据阿拉丁统计,2018年全球前十大氧化铝生产商合计产量为9740.5万吨,占据全球总产量的80%左右,其中5家为中国企业,5家为海外企业,境外企业分别是美国铝业、力拓加拓、俄罗斯铝业、挪威海德鲁以及南拓32,其冶炼厂主要建设在铝土矿较为丰富的地区,例如澳大利亚和巴西,详细产能及分布如表所示。

  2.2我国氧化铝产能分布情况

  随着我国铝业的快速发展,氧化铝产能也进入快速扩张阶段,根据阿拉丁统计,截至2018年12月,我国氧化铝建成产能为8387万吨,较2010年同期相比提高了4262万吨,产能实现了翻倍,也占据了全球产量的半壁江山。分地区来看,我国氧化铝生产较为集中,主要分布在山东、山西、河南、广西、贵州、重庆、云南、内蒙古等八个省份,其分布特点基本满足产业链需求,即分布在上游铝土矿资源富集地以及下游电解铝厂的所在地,其中山东、山西和河南产能占比分别为32.9%、29.3%和15.4%,三省合计占据了全国近8成的产能,集中度非常高。

  与海外相对应,我国氧化铝生产企业也较为集中,其中中国铝业、魏桥集团、信发集团、锦江集团和东方希望同样列于全球十大氧化铝生产商,其中中国铝业和魏桥集团更是在2018年位居前两位,据统计,上述五家企业控股的氧化铝建成产能占全国总产能的82%左右。

  尽管我国氧化铝产能庞大,但随着电解铝产能的不断提升和国内铝土矿品位及储量的下降,我国氧化铝产能或将遇到一定瓶颈,为了更好地利用海外资源,近年来我国铝企逐渐走出国门,在铝土矿资源发达的国家进行投资开矿,并设立氧化铝厂,为此我们对国内企业在海外建设氧化铝厂情况进行了梳理,如表4所示。

  三、氧化铝消费情况

  3.1全球氧化铝消费情况

  就冶金级氧化铝而言,用途较为单一,基本用于电解铝的生产当中。根据英国金属导报统计,2018年,世界电解铝产量为6373万吨,较2010年电解铝产量增长51.61%,而全球氧化铝消费量为12435万吨,较2010年氧化铝消费量增长51.23%,两者增长趋势基本一致。由于两者的密切关系,研究氧化铝情况消费即研究电解铝全球生产分布。据国际铝业协会统计,2018年中国电解铝产量占据全球总产量的56.7%,其次是除中国外亚洲及非洲地区,第三位是欧洲地区,通过对比氧化铝产量分布和电解铝产量分布,可以发现两者存在区域错配的现象,因此每年全球氧化铝贸易市场较为活跃。

  地区来看,亚非地区(包括中国)和欧洲自身氧化铝产能未能满足区域内电解铝生产所需,而大洋洲和南美洲地区电解铝产能无法消化区域内氧化铝产量,因此在全球氧化铝贸易大方向上看,是由大洋洲和南美洲向欧洲和亚非地区进行输送,其中大洋洲主要输出国家为澳大利亚,南美洲主要为巴西。

  我国是电解铝生产大国,多年来氧化铝进出口方面以进口为主,但随着2016年电解铝行业供给侧改革,电解铝产能增长受到抑制,而氧化铝却不存在这样的情况,此消彼长下,我国氧化铝进口量有下滑趋势,而在2018年,由于挪威海德鲁巴西Alunorte氧化铝冶炼厂因尾矿库事件而意外停产,导致海外氧化铝形成较大缺口,在利润驱使下,我国2018年氧化铝表现为净出口。根据海关总署统计数据,我国氧化铝进口来源较为广泛,主要来源国包括澳大利亚、印度尼西亚、牙买加、印度、美国、法国、德国、越南和日本,2018年我国从上述国家进口量占总进口量的98。7%,其中澳大利亚一国占比高达49%。

  3.2国内氧化铝消费情况

  就国内消费而言,氧化铝产能和电解铝产能也存在区域错配的现象,如前文所述,我国氧化铝产能主要集中在8个省份,但电解铝生产分布相对较广,将各省电解铝产量占比与氧化铝产量占比进行比较得出,我国氧化铝输出量前四的省份是山西、广西、河南和贵州,而输入量排名前五的省份是新疆、内蒙古、青海、甘肃和宁夏。

  四、小结

  铝作为全球应用第二多的金属品种,其产业重要性不言而喻,作为原铝冶炼的最主要原料,氧化铝在产业链中地位显著。当前氧化铝年产量高达一亿吨以上,冶炼产能分布较广,遍布六大洲,但企业集中度较高,世界前10大氧化铝生产企业的产量合计占全球的80%。而我国则是氧化铝生产的第一大国,近年来,随着产能的迅速扩张,我国年产量占全球产量比重已超过一半,境外产能多分布在铝土矿资源较为丰富和电解铝生产较为集中的国家和地区。这一特点也适用于国内,我国氧化铝产能主要分布在8个省份,其中山西、山东和河南三省产能占比则超过80%。

  冶金级氧化铝应用较为单一,基本用作电解铝生产的原材料,正是因为这一特点, 使得海外及国内都存在氧化铝产销错配的现象,具体而言,海外大洋洲以及南美洲氧化铝产能较大,通常销往欧洲、亚非地区以及北美洲;而对于国内,贸易方向主要是由山西、河南、广西等地向新疆、内蒙和青海等地输送氧化铝,同时我国又是氧化铝净进口国。

  由于供需错配现象的存在,氧化铝贸易是铝产业链重要的一环,正如前文所述,无论国内外,氧化铝企业集中度较高,在现货市场上存在较强的议价权,使得市场定价机制尚不完善,因此将氧化铝引入期货上市品种,有利于定价机制的市场化,产能分布、利润分配更加合理,促进铝产业健康有序发展。

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