“数”说工业化：中国的电解铝工业是如何发展起来的？

“数”说工业化：中国的电解铝工业是如何发展起来的？

#用数字讲述中国工业化的历程

铝是现代社会使用最多的有色金属，在人类社会使用的所有材料中，电解铝的使用量仅次于水泥、钢铁、塑料位居第四。

铝的用途广泛，不仅用于制造飞机、高铁、新能源汽车等高端机械设备，也用于制造门窗、餐具等我们日常生活中的物品。

全球电解铝的年消费量已经达到6000万吨以上。

铝是有色金属中唯一一个制造属性大于资源属性的金属，这是铝与其它有色金属的重大区别。

有色金属中以铜为代表，其供应完全取决于资源储量而不是冶炼能力，这些金属是强资源属性的金属。

与之相反，铝土矿储量丰富，因此电解铝的产量主要不是受制于原料供应，而是取决于生产技术和冶炼能力。

电解铝在很长一段时间内被国家列为战略物资——铝是制造战斗机的主要材料，只有高级机械设备才能使用铝。

建国初期的电解铝厂和与电解铝厂配套的氧化铝厂都有自己的番号，比如抚顺铝厂代号301厂，贵州铝厂是302厂，山东铝厂代表501厂。

虽然现在中国是全球最大的电解铝生产国，电解铝产量占据全球的半壁江山，但是2000年前中国的电解铝生产规模并不大。

中国的电解铝产业是如何发展起来的？

一、中国电解铝工业发展历程

旧中国基本没有电解铝工业，仅有一座日本侵略者为掠夺中国的资源而建立的电解铝厂——抚顺铝厂。

抚顺铝厂成立于1936年，生产设备十分落后，最高年产量只有8000吨。

到1945年日本投降时，抚顺铝厂一共生产了4.5万吨电解铝。

由于抚顺铝厂在1945年遭到彻底破坏，中国失去了境内唯一的一座电解铝厂，1950年中国电解铝产量为0。

图1：中国电解铝产量

新中国的电解铝工业是在苏联援助下发展起来的，在苏联援助的“156项工程”中，铝工业有3个项目：抚顺铝厂、哈尔滨铝加工厂和吉林电极厂。

在原址重建的抚顺铝厂分两期建设了3.0万吨的电解铝产能，两期工程共安装了144台54kA电解槽。一期工程1952年5月动工，1954年10月投产；二期工程1955年11月动工，1957年上半年投产。

在苏联援助的基础上，我们又进行了抚顺铝厂的第三、第四期建设工程，电解铝的规模达到10万吨左右，并在技术和设备上有所改进。

抚顺铝厂是我国电解铝厂的母厂，以后我国建设的许多电解铝厂，都是以这个厂为蓝本。

直到80年代我国从日本引进技术建设了贵州铝厂8万吨电解铝工程，才从根本上更新了我国电解铝的工艺和设备。

由于掌握了苏联援助的电解铝生产技术，中国在五十和六十年代先后建设郑州铝厂和贵阳铝厂，七十年代末期建设了山西河津铝厂等一批电解铝厂。

1960年中国的电解铝产量达到了12.1万吨，70年代基本维持在20~30万吨的水平（1970年受文革冲击电解铝产量仅有3.5万吨），电解铝产量总体规模较小，无法满足本国工业的需求。

图2：中国电解铝产量

1980年，中国电解铝产量达到40万吨。虽然电解铝产量相比解放前有了极大的增长，但是在全球1539万吨产量中的占比仍然微不足道。

中国最大的电解铝厂是抚顺铝厂，电解铝的规模只有10万吨左右。

建国以后一直到20世纪八十年代，电解铝一直都属于短缺产品，长期依赖进口。

从新中国成立到1995 年中国累计生产铝1681万吨, 累计进口铝为528万吨, 累计耗用外汇12.8 亿美元, 进口量占生产量的32%。

中国虽然掌握了苏联援助的电解铝技术，但是苏联的电解铝生产技术水平较低，能耗高、劳动条件差。

为了提高中国电解铝工业的技术水平，改革开放后我们开始从国外引进技术。在技术专家姚世焕等人的建议下，我国引进了日本轻金属公司160kA的电解铝技术，建设了贵州铝厂8万吨电解铝工程。

贵州铝厂8万吨电解铝工程于1981年11月竣工，12月第一批电解槽正式通电试生产，1982年元旦铸造出第一批普通铝锭。

通过技术引进和我国科研工作者的自主发展，中国电解铝工业的技术有了显著进步，中国电解铝产量增长速度开始加快。

2000年中国的电解铝产量达到299万吨，生产规模已经跃居世界前列。

从1980年到2000年，中国电解铝工业不仅完全掌握了引进的日本轻金属公司电解铝生产技术，而且完成了基础理论的攻关，实现了电解铝生产技术的不断升级并达到全球领先。

正是由于中国电解铝生产技术水平达到全球领先，中国电解铝的产量才开始快速发展，中国才能超过美国、加拿大和俄罗斯等国成为全球最大的电解铝生产国：

2010年，中国电解铝产量达到1577万吨；

2020年，中国电解铝产量达到3708万吨；

2023年，中国电解铝产量达到4198万吨，在全球电解铝产量中的占比超过50%。

二、中国是如何掌握电解铝生产技术的？

图3：中国电解铝产量增量

从1949年到1980年，中国电解铝产量在31年中只增加了40万吨，中国电解铝工业的规模还十分弱小。

从八十年代开始中国电解铝产量的增长速度开始显著加快，80年代十年产量增加了46万吨，90年代十年产量增加了213万吨。

2000年后，中国电解铝产量的增长速度显著加快：2001~2010十年产量增加了1278万吨，2011~2020十年产量增加了2131万吨。

2011~2015年这五年间（十二五时期），中国电解铝产量增速达到了前所未有的高度：平均每年的增长速度都超过300万吨，2011~2020十年间每年电解铝产量增长超过200万吨。

为什么2000年后中国电解铝产量的增长速度会显著加快？

为什么中国电解铝产量的增长速度是不均匀的？

因为不同水平的电解铝生产技术对产量增长的作用是不同的。

中国掌握了最先进的电解铝生产技术，实现了电解铝产业的自主发展。

现代电解铝工业的生产技术“冰晶石－氧化铝熔盐电解法”是美国人霍尔（Hall）和法国人埃鲁特（Herult）发明的，两人同时在1886年申请了专利。

霍尔和埃鲁特两人作为创始人分别创办了两个电解铝生产企业，就是今天世界著名的两大铝业公司：美国铝业公司（Alcoa，前身为匹兹堡冶金公司）和法国铝业公司（Pechiney，前身为法兰西电力冶金公司(SEMF)）。

美铝和法铝一直引领着全球电解铝生产技术的发展，直到21世纪才被中国企业赶超。

电解铝生产技术从1886年发明至今，基本技术路线没有发生改变，技术的主要演进方向是提高电解槽的电流容量，提高电流效率，降低生产过程中的污染状况。

提高电解槽的电流容量，可以显著增加单个电解槽的产量，降低投资总额。

改进电解槽的设计，可以显著提升电流效率，降低生产每吨铝的耗电量。

将自焙阳极电解槽改为预焙阳极电解槽，是控制污染的重要方法。

图4：中国电解铝工业技术演进路线

中国电解铝生产技术的发展，主要经历这四个阶段：

1、苏联援助的60-70kA自焙阳极电解槽技术；

2、1978年引进的日本轻金属公司160 kA预焙阳极电解槽技术；

3、90年代自主开发的300 kA级预焙阳极电解槽技术；

4、2000年后自主开发的400-600 kA级预焙阳极电解槽技术。

在前面两个阶段，中国的电解铝生产技术处于学习和追赶阶段。

300 kA级预焙阳极电解槽技术开发成功后，中国的电解铝工业首次在技术上与美铝、法铝等国外先进企业并驾齐驱。

400-600 kA级预焙阳极电解槽技术的开发，则是中国电解铝工业在技术上实现了超越。

中国电解铝产量在2000年后的大爆发，前提就是中国在电解铝生产技术上实现了突破，不会在技术上受制于人，并使全球电解铝工业的竞争从技术竞争转向了成本竞争。

中国的技术人员在改革开放前就已经完全掌握了苏联教给我们的技术，表现在两个方面：

第一是用苏联技术建设新的电解铝厂，即有能力复制苏联的技术。

复制能力是很重要的，既是掌握技术的第一步，也是掌握技术的重要表现之一。

20世纪60年代至70年代初中国铝工业从只有一个抚顺铝厂发展到兰州、山东、连城、包头、青铜峡等几十家铝厂，这些铝厂基本都是以苏联援建的抚顺铝厂为模板，采用了基本相同的电解铝生产技术。

第二是对苏联技术进行改进。

1956 年抚顺铝厂进行第三期扩建，担任工艺设计负责人的姚世焕与设计人员对苏联技术进行了改进，提高了整流器的利用系数，简化了电解槽的操作，电流上升到70 ~72kA，系列规模达到年产电解铝30000 吨。

此后这种槽型成为中国六七十年代建设5000 ~30000 吨铝厂的标准模式。

改革开放后在技术专家姚世焕等人的建议下，我国引进了日本轻金属公司160kA的电解铝生产技术，建设了产能达到8万吨的贵州铝厂第二电解铝厂。

贵州铝厂引进的技术以日本轻金属公司当时最新试验的4台电解槽为原型，成套引进技术和设备在贵州铝厂建设中国第一个低电耗和密闭性好的中间下料预焙槽系列。

这个项目由贵阳铝镁设计研究院（贵阳院）负责配合引进工程的设计，中国第七冶金建设公司承担建设安装任务，系列共安装电解槽208台。

日本轻金属公司160kA电解系列是当时我国第一个大型预焙槽系列，在国际上属于70年代先进水平。1981年12月18日，这个当时国内单系列产能最大装备最先进的铝电解工程正式试车投产。

在引进日轻的电解技术后，中国的技术人员踏踏实实地从基础研究做起，研究并掌握了电解槽的各种物理特性，建立了相关的数学模型并开发出仿真设计软件。

中国的技术人员利用自己开发的模型和软件，能够重现“日轻”技术的计算结果，这标志着对电解铝生产技术我们不仅做到了知其然，也做到了知其所以然。

在掌握技术的基础上，贵阳院联合贵州铝厂开发了4台180kA级铝电解试验槽（实际电流186kA）。该项目被国家经委和有色总公司列为“七五”重点攻关项目，于1990年下半年建成。

180kA级铝电解试验槽的技术等级与日轻技术属于同一等级，但这是我国自主开发的、拥有完全技术知识产权第一代大型预焙阳极电解槽。

图5：美铝技术演进路线

1986年法铝G系列120台AP28（后发展为AP30）特大型槽开始工业化生产；同一时间，美铝在澳大利亚Poltland铝厂的Aloca-817也投入运行，运行电流均达到275～300kA，国际铝电解技术大型化发展的步伐进一步加快。

1987年9月，在贵铝180kA试验槽技术方案顺利通过专家评审的背景下，我国电解铝工业的专家们高瞻远瞩，从赶超国际先进水平的战略角度出发积极建议：由轻研院牵头，联合贵阳院、沈阳院在河南省内建立“国家大型铝电解试验基地”，开发试验我国自己的280kA以上特大型铝电解槽，直接瞄准国际最先进技术。

“280kA特大型铝电解槽工业试验”是国家计委“七五”、“八五”重点攻关项目，该项目由中国有色金属工业总公司组织实施，郑州轻研院、贵阳院和沈阳院共同承担了该项目的开发设计、施工建设及工业试验任务。

从1988年开始筹建大型铝试验基地，经过8年的攻关，成功地开发了4台280kA特大型铝电解试验槽。经过一年半的运行，考核测试结果：试验槽取得了电流效率93.44%，直流吨铝电耗13114度。

1996年11月通过了有色总公司组织的国家科技成果鉴定。

280kA试验槽的开发成功，标志着我国大型铝电解槽技术已进入世界领先行列，其高效、低耗、运行可靠、投资省等优点，所完成的各项试验，成为我国更大容量电解槽的基础和模板。

280kA试验槽的开发为我国铝电解生产的规模化提供了成套先进技术，被誉为我国铝电解技术发展的里程碑，也成为中国电解铝工业高速发展的转折点和强大引擎，并且孕育了此后又一个20年电解铝一波又一波发展浪潮！

1998年9月，平果铝320kA超大型铝电解槽技术示范项目开始实施，项目由平果铝业公司和贵阳院联合承担。

320kA铝电解槽技术的开发和建设仅用时1年。

为什么新技术的开发时间越来越短？

因为我们掌握了技术，中国的电解铝工业进入了技术自由王国的阶段。

往后中国400~600kA超大型铝电解槽技术的开发同样十分顺利，并且领先于国外电解铝企业。

图6：电耗国际比较

320kA等级的电解槽技术是电解铝工业技术发展的一个重要节点。

在320kA技术之前，提高电解槽的电流容量可以显著减少电解铝的单位投资和吨铝电耗，技术进步的收益显著。

在320kA技术之后，提高电解槽的电流容量在电解铝的单位投资和吨铝电耗方面的收益并不显著。例如中国后来又开发了400~600kA等级的电解槽技术，但是这些新技术相比320kA等级的电解槽技术优势并不显著，因此未能大规模推广开来并取代320kA等级的电解槽技术。

320kA等级的电解槽技术可以称得上是电解铝工业在当前条件下技术达到成熟的标志。

由于中国的电解铝产能主要是2000年后建设的，因此采用的都是320kA以上等级的电解槽，这使得中国电解铝生产的技术水平是全球最先进的。

从电解铝生产的耗电量来看，中国生产电解铝的耗电量最低！

根据IAI的数据，2020年中国生产电解铝的耗电量是13543千瓦时/吨，显著低于北美15008千瓦时/吨和欧洲15499千瓦时/吨的水平。

图7：魏桥电解铝产量

在2000年前后，中国的电解铝工业已经基本掌握了320kA等级的电解槽技术。

既然技术成熟了，那么行业的竞争重点就发生了根本改变。2000年后行业竞争的重点不再是技术，而是成本。

2000年前，电解铝行业属于高技术产业，美铝、法铝、中铝等老牌大型企业是行业的佼佼者。

中国电解铝工业技术的突破，给国内民营电解铝企业带来了机会，哪家企业能够以最低的成本生产电解铝，哪家企业就能获得成功！

魏桥铝业是2000年后才进入电解铝产业的民营企业，2010年后魏桥集团仅用了7年时间就将电解铝产量从100万吨增加到700万吨，成为全球最大的电解铝企业。

魏桥700万吨的电解铝产量，不仅超过了整个北美的电解铝产量，也超过了整个西欧和中欧的电解铝产量。

魏桥铝业使用的电解铝生产技术主要就是320kA电解槽技术——技术对企业发展的影响体现得淋漓尽致。

2000年后中国电解铝产量能够高速增长并达到全球第一，基础是中国掌握的电解铝生产技术，中国新建电解铝产能都是国内设计、使用的设备都是国内制造的。

正是在这样的背景下，山东魏桥铝业从2010年开始能够在10年左右的时间就建设了将近1000万吨的电解铝产能并达成为全球最大的电解铝生产企业。

技术是中性的，技术的演化是客观的，掌握技术才能实现产业的发展。

三、全球电解铝产业格局的演变

图8：全球电解铝产量

1980年，全球的电解铝产量为1539万吨。北美以573万吨的产量成为全球电解铝产量最大的地区，中西欧以360万吨的产量位居第二，两者合计生产了全球60.1%的电解铝。

2000 年全球电解铝产量增长到 2466 万吨，比1980年增加了927万吨，20年电解铝产量增长了69.2%。全球电解铝产能集中在发达国家，北美和中西欧仍然是全球电解铝产量最大的两个地区。

进入21世纪，全球电解铝产量的增速显著加快，2020年全球电解铝产量达到了6533万吨，比2000年增加了4067万吨，20年产量增加了164.9%。

2022 年，全球电解铝产量进一步增长至 6833 万吨。

图9：2000年生产结构

2000年北美是世界上最大的电解铝生产地区，电解铝产量为 604 万吨，占世界总量的 24.5%；西欧和中欧是全球第二大电解铝生产地区，产量为380万吨，占世界总量的 15.4%；俄罗斯和东欧是电解铝的第三大生产地，产量 369 万吨。

2000年中国电解铝产量是 279 万吨，低于北美、中西欧以及俄罗斯东欧，仅占世界总量的11.3%。

在2000 年电解铝的生产仍然由西方发达国家主导，其中仅北美和欧洲的电解铝产量加起来就占世界总产量的 55%。

实际上，拉美、非洲和亚洲等地区的电解铝生产也大多掌握在欧美大企业手中，电解铝工业仍然专属于少数发达国家的高端工业。

全球最先进的电解铝生产技术掌握在以美国铝业公司、法国铝业公司为代表的大企业手中。

中国是唯一的例外，中国的电解铝工业不仅掌握了生产技术，同时也建成了一定规模的产能。但此时中国电解铝的生产规模还小，对全球电解铝工业格局的影响十分有限。

图10：2020年生产结构

2020年，全球电解铝工业格局发生了翻天覆地的变化！

中国取代北美和欧洲成为全球最大的电解铝生产国，中东地区电解铝工业崛起，而北美和欧洲的电解铝工业则不断萎缩。

2020年，中国电解铝产量达到3734 万吨，占世界总量的57.1%。2022 年中国电解铝产量增长至4030 万吨，占世界总量比例进一步上升至 59.0%。

东地区成为全球第二大电解铝产地，2020 年生产了583万吨电解铝，占全球总产量的比例为9%。

2020年，北美的电解铝产量减少至398万吨，仅占世界总量的 6%；同期西欧和中欧的电解铝产量减少至333万吨，占全球总产量的比例仅有5%。

俄罗斯和东欧仍然是电解铝的第三大生产地，产量小幅增长至415 万吨。

图11：2000~2020年各地区电解铝产量变化

从2000年到2020年，全球电解铝产量增加了4067万吨，其中中国电解铝产量增加了3454万吨，在全球增量的84.9%。

毫不夸张地说，2000年后全球电解铝产量的增长主要是中国贡献的。中国不仅贡献了最多的产能增长，而且还发展中国家输出了电解铝生产技术，带动了发展中国家电解铝工业的发展。

与此相反，欧美发达国家的电解铝产量却不断减少：从2000年到2020年，北美的电解铝产量减少了207万吨，西欧和中欧的电解铝产量减少了47万吨。

正是中国和欧美发达国家电解铝产量的一升一降，使得2020年全球电解铝工业格局与2000年相比发生了彻底的改变。

由于俄乌战争爆发大幅推高了能源价格，导致欧美电解铝生产的能源成本上升，北美、西欧和中欧以及俄罗斯和东欧的电解铝产量在2022年进一步下降。

中西欧是受能源价格上升影响最严重的地区，2022年电解铝产量比2020年减少了 43 万吨，同期北美电解铝产量减少了 14 万。

2000-2022 年，包括北美、欧洲、亚洲其它地区（不包括中国和中东）和澳大利亚在内的发达国家的电解铝产量减少了 67 万吨。

北美电解铝产量从 2000 年的 604 万吨下降至 2022 年的 374 万吨，减少了 230 万吨。

西欧和中欧的电解铝产量从 2000 年的 380 万吨下降至 2022年的 291 万吨，减少了 89 万吨。

2022 年中国电解铝产量达到4030 万吨，占世界总量比例进一步上升至 59.0%。

图12：2000~2022全球电解铝产量

为什么全球电解铝产量增速从 2000 年起显著加快？

主要有以下两个原因：

一是电解铝生产技术逐步趋于成熟，技术不再是产量增长的瓶颈；

二是中国掌握了电解铝生产技术，成为全球电解铝产量增长的主要来源。

毫无疑问，21世纪中国对电解铝产量增长的贡献最大，促进电解铝产量增长的两个因素都有中国的贡献。

欧美发达国家掌握技术，只是将技术作为获取垄断利润的手段，只有中国掌握技术才最能够释放生产力！

21世纪以来电解铝工业最大的变化是美国和欧洲电解铝产量的减少！

2000 年以来，全球电解铝生产中心从西方发达国家转移到中国和中东，中国更是成为最大的电解铝生产国，其产量远超其它国家。

发达国家电解铝产量减少背后的原因是电解铝生产技术不再有垄断性，这使得欧美国家生产电解铝失去优势，无法与中国竞争。

这也是欧美国家在钢铁、有色、纺织等诸多工业逐步丧失优势的原因，是欧美发达国家去工业化背后的逻辑！

四、中国电解铝工业发展的启示

中国电解铝工业与电力工业、钢铁工业、乙烯工业、煤炭工业等重要产业发展的故事基本相同：奠定基础——引进技术——掌握技术——扩大产能——全球领先。

改革开放前，中国电解铝生产的技术水平仍然是苏联在50年代援助的水平，与世界先进水平仍有较大的差距。

改革开放后，中国从日本引进了160kA大电流电解铝生产技术，并通过扎实的基础研究完全掌握了日本的技术。

在掌握引进技术的基础上，中国通过自主研发持续改进技术，在2000年左右成功研发了320kA大电流电解铝生产技术，至此达到全球领先。

中国掌握电解铝生产技术后，通过产能的扩张彻底改变了全球电解铝工业的格局。

电解铝工业不再是发达国家垄断的产业，中国成为全球最大的电解铝生产国，同时中国也向其它发展中国家输出电解铝生产技术。

中国的技术发展和技术输出使得发达国家电解铝产量在21世纪不断减少，发展中国家取代发达国家成为电解铝工业的主力。

技术是中性的，技术的演化是客观的。

任何国家都无法干预技术的发展，但是掌握技术的国家可以发挥主观能动性的。

当只有欧美发达国家掌握技术时，通常将技术优势当作获取垄断利润的手段；而中国通过自己的努力掌握技术后就不断扩大生产规模，并且以低成本向发展中国家扩散。

中国的技术扩散使得更多的人可以享受到技术进步的成功，而事物的另一方面是中国的技术扩散消耗了发达国家的优势领域，侵蚀了发达国家高收入、高福利的基础。

从这方面来讲，中国的工业化和技术进步惠及了全球最多的人口，具有极大的进步意义！

为什么日本经济高速发展时不会对欧美发达国家产生这样的冲击，但是中国经济崛起对欧美的冲击却如此巨大？

差别在于是中国和日本的体量！中国的人口规模是14亿，而日本只有1亿多人口。

中国的人口规模、国土面积、自然资源禀赋等多方面因素决定了中国工业化的规模极其庞大。

中国的人口超过了当前所有发达国家的人口总和，如果中国的人均水平达到欧美发达国家的水平那么中国的产品产量超过所有欧美国家总和并不稀奇，例如钢铁、有色金属等大宗商品的产量就是如此。

这是欧美发达国家对中国崛起充满敌意和恐惧的原因！

参考资料：

1、梁学民，《我国铝电解技术40年发展回顾》。

2、《银龙腾飞——贵州铝厂三十年回顾》。

3、《铝业巨擘今远去 留得精魂满乾坤——纪念中国电解铝行业泰斗、贵阳铝镁设计研究院原总工程师姚世焕教授》

4、《中国有色金属工业统计资料汇编》

5、《中国铝镁工业四十年》

6、《当代中国的有色金属工业》

7、International Aluminum Institute