产业链维度,大致可分为上游采矿及冶炼、中游铝型材加工,以及下游应用。
铝产业链概览
资料来源:上市公司公告。
整体来说,上游环节,铝土矿开采业务的资源属性较重,海外进口比例高(70%)+本土采矿(约30%)确保供应,在海外布局铝土矿资源的企业,具备竞争优势;氧化铝、电解铝环节规模效应显著,行业集中度偏高,涌现出中铝、魏桥等国际巨头。中游环节,产品门类多,相关企业众多,集中度较低。下游环节,应用领域非常广泛,其中建筑、汽车、电子、包装用铝量较大,光伏用铝、新能源汽车用铝增速较高。
生产流程上,铝土矿经过洗矿开采后,对破碎铝土矿溶解、过滤、酸化和灼烧等工序提炼出氧化铝,再通过电解熔融的方式制备电解铝;电解铝经过重熔提纯后可进一步加工成各种铝材、铝合金以及铝粉等,以供进一步加工使用。
资料来源:公开资料整理。
铝土矿:主要有一水硬铝石﹑一水软铝石和三水铝石三类,都是炼铝的矿石。衡量铝土矿质量,常用指标有铝硅比(三氧化二铝/二氧化硅)、三氧化二铝含量,以及矿物杂质情况,其中前两项越高越好。2023年,中国铝土矿产量约8500万吨。
氧化铝:又称三氧化二铝,呈白色粉末状,是生产电解铝的唯一原材料。氧化铝生产成本以铝土矿、能源、烧碱等原材料为主,成本占比大致为矿石49%、烧碱13%、能源20%(SMM,2024.9)。当前全球范围内,超过90%的氧化铝都是冶金级氧化铝。氧化铝冶炼工艺大致分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等,主流冶炼方法为拜耳法。生产主要污染物为赤泥。氧化铝冶炼工艺简单,可随开随停,供给弹性大。
电解铝:通过电解得到的铝。现代电解铝工业采用冰晶石-氧化铝融盐电解法,分焙烧、启动和正常生产三个阶段,可获得99.5%~99.85%纯度的原铝。电解铝冶炼,需要重型的固定资产投资,重启电解槽的成本很高且会影响电解槽寿命,除检修及不可抗拒因素外,通常连续性生产、不会停止。成本结构上,氧化铝、电力和预焙阳极成本占比分别约为32%、31%和14%。
铝锭:原铝进入铸造铝锭模型体内冷却处理,得到铝锭。按成分不同分高纯铝锭、铝合金锭和重熔用铝锭三种;按形状和尺寸又可分为圆锭、板锭、条锭、T形锭等几种。
综合来看,在铝的采矿和冶炼中,能耗大,生产1吨电解铝需要至少4吨标煤,但全生命周期看,铝残值高、回收体系完善、循环利用率高,并非传统认知上的高耗能金属。该环节最大的环保风险是赤泥:生产1吨氧化铝会产生1-2吨固废赤泥,具有强碱性,目前没有成熟的处理方案,只能堆存为主,国内外曾多次发生赤泥库泄漏或垮塌事故,造成企业停产。
2.中游铝加工
铝加工是用塑性加工方法将铝坯锭加工各种形状和尺寸的材料的过程,主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等。铝加工产业链的直接上游是电解铝和再生铝的生产行业。铝加工质量特点主要体现在高精度、轻质高强度、耐腐蚀性好、导热性好以及易于加工等方面。在该环节,加工技术和设备水平直接影响到铝材的性能和品质。
根据加工工艺的不同,铝加工产品可分为两大类:
(1)铝型材。使用熔铸-挤压工艺生产,主要应用于建筑和工业领域。铝棒挤压成铝型材采用的热挤压工艺,在热锻温度下借助于材料塑性好的特点,对金属进行各种挤压成形,热挤压成形塑性好,是最早采用的挤压成形技术。当前,热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒材及各种机器零件等。一般情况下,机器零件热挤压成形后,再采用切削等机械加工来提高零件的尺寸精度和表面质量。
(2)铝板带及铝箔。使用热轧-冷轧工艺生产,主要应用于家电、食品饮料和电池领域。加工工艺上,用连铸板坯或初轧板坯作原料,经步进式加热炉加热,高压水除磷后进入粗轧机,粗轧料经切头、尾、再进入精轧机,实施计算机控制轧制,终轧后即经过层流冷却和卷取机卷取、成为直发卷。将直发卷经切头、切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后,再切板或重卷,即成为:热轧铝板、平整热轧铝卷、纵切带等产品。一般冷连轧板、卷均应经过连续退火(CAPL机组)或罩式炉进行去退火处理,表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板。
我国铝加工行业1954年起步,起步较晚但发展迅速。产量上,2023年中国铝加工材总产量为4695万吨,同比增长3.9%。结构上,根据中国有色金属加工工业协会联合北京安泰科联合发布数据,铝加工材综合产量为4695万吨,比上年增长3.9%,其中:铝挤压材2340万吨、铝板带材1350万吨、铝箔材510万吨、铝线材455万吨、铝粉15万吨、铝锻件和其他25万吨。
2023年铝加工材各类型比重
来源:中国有色金属加工工业协会。
伴随着汽车轻量化、光伏、风能电站、特高压等新兴行业的快速发展,叠加国家大力倡导拓展用铝替代钢铁、铜、木、纸、塑料等非环保节能材料的应用,很大程度上推动了新产品、新工艺、新用途的铝加工材不断出现。
铝加工厂商分布上,主要分布在东部地区,西部地区相对较少。其中,山东省数量最多,河南、江苏、浙江、广东、新疆等地厂商也较多。各地代表性企业包括河南的焦作万方、明泰铝业;江苏的鼎盛新材、常铝股份;山东的宏创控股(魏桥旗下公司);新疆的特变电工、新疆众和;广东的万顺新材、华峰股份。
第一梯队:产量超过100万吨:南山铝业、明泰铝业和云铝股份等。
第二梯队:产量在40万吨至100万吨:宏创控股、中孚实业和鼎胜新材等。
第三梯队:产量小于40万吨:亚太科技和万顺新材等。
3.下游应用
不同的铝加工材下游应用差异较大。铝挤压材方面,以铝型材为主,可细分为工业铝型材和建筑铝型材,前者较大比例用于光伏,另外新能源车用型材增长较快;后者受制于地产需求承压,2023年大致持平。铝板带材方面,主要用于铝箔坯料、建筑装饰板材、易拉罐/盖料。铝箔材应用以包装及容器箔、空调箔为主。
铝加工材下游应用情况
来源:中国有色金属加工工业协会
增速维度,2023年光伏型材、新能源汽车型材、汽车车身薄板、电池箔的品类增速都超过了28%,体现了强劲动能。
资料来源:中国有色金属加工工业协会,整理制表。