Điện phân nhơm là q trình sản xuất nhơm ngun chất (ký hiệu Al) từ nguyên liệu đầu vào là oxit nhơm (Al2O3) bằng dịng điện phân một chiều.
Nhà máy điện phân nhơm bao gồm phân xưởng chính là phân xưởng điện phân, đây là dây chuyền quan trọng nhất của nhà máy, trực tiếp sản xuất ra nhôm từ oxit nhôm. Bên trong phân xưởng là hệ thống bể điện phân. Các bể điện phân này được đấu nối nối tiếp nhau bằng hệ thống thanh cái dẫn điện một chiều thành một chuỗi mạch điện nối tiếp nhau. Quá trình điện phân xảy ra trong các bể điện phân trên sau khi nguyên liệu chính alumina được đưa vào từng bể bằng hệ thống vận chuyển tự động siêu đậm đặc.
Năng lượng cần thiết để cho q trình điện phân xảy ra là dịng điện một chiều từ trạm chỉnh lưu tới các bể điện phân bằng hệ thống thanh cái dẫn điện tới các cực dương trên mỗi bể điện phân. Dòng điện chạy từ cực dương của bể điện phân tới cực âm của bể. Giữa cực âm và cực dương là chất điện phân alumina và các chất xúc tác cần thiết khác như (Cryolit, AlF3). Trong q trình điện phân, dưới dịng điện một chiều tạo ra nguồn nhiệt rất lớn khoảng 960oC. Ở nhiệt độ này, alumina chuyển từ thể rắn thành thể lỏng, và dưới tác động của dòng điện một chiều các ion Al3+ và O2- tách khỏi phân tử oxit nhôm, các ion Al3+ sẽ tiến về cực âm và kết hợp với nhau tạo thành nhôm dưới dạng thể lỏng và được các xe chuyên dụng hút ra và đưa về bể phân xưởng đúc. Các ion O2- sau khi được tách ra khỏi oxit nhơm dưới tác dụng của dịng điện một chiều chuyển tới các cực dương, kết hợp với nguyên tử cácbon từ cực dương tạo thành khí CO2 và các khí khác như HF. Bụi được thu gom bằng hệ thống xử lý khí trước khi thải ra mơi trường.
Quá trình điện phân được thực hiện theo phản ứng hóa học sau: 2Al2O3 + 3C 4Al + 3CO2
Để hồn thành q trình điện phân trên, nhà máy điện phân nhơm ngồi phân xưởng điện phân như đã đề cập, còn bao gồm các hệ thống cung cấp và xử lý các nguyên liệu đầu vào, cung cấp năng lượng, xử lý các nguyên vật liệu đầu ra của quá trình điện phân trên, vì vậy nhà máy điện phân nhơm bao gồm các hệ thống chính như sau:
- Trạm điện: chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện để cung cấp năng
lượng cho quá trình điện phân, đồng thời cung cấp năng lượng cho các hệ thống phụ trợ khác.
- Phân xưởng điện phân: là phân xưởng chính bao gồm các bể điện phân.
- Hệ thống xử lý khí: trong q trình điện phân có thải ra một lượng khí CO2, HF, và
bụi alumina. Tồn bộ hỗ hợp khí này rất cần thiết cho q trình điện phân vì vậy vừa để đảm bảo cho q trình điện phân vừa khơng bị ảnh hưởng tới môi trường xung quanh, hỗn hợp khí này được thu gom bằng hệ thống ống dẫn tới hệ thống xử lý khí. Tại hệ thống xử lý khí, phần lớn lượng khí HF và bụi alumina được thu gom và quay lại trong quá trình điện phân, một phần nhỏ còn lại được dẫn bằng ống khói có độ cao 35m để thải ra mơi trường. Lượng khí thải ra có nồng độ HF là ≤ 1 mg/Nm3; nồng độ bụi ≤ 5 mg/Nm3.
- Hệ thống sản xuất cực cacbon: Trong bể điện phân có hệ thống cực dương được
sản xuất bằng cacbon (cacbon là nguyên vật liệu vừa đảm bảo tính dẫn điện và không ảnh hưởng tới độ ngun chất của nhơm). Trong q trình điện phân, các ion O2- sau khi tách khỏi oxit nhơm di chuyển về phía cực dương. Dưới môi trường nhiệt độ cao, nó kết hợp với nguyên tử các-bon của cực dương tạo thành khí CO2. Vì vậy cực dương sau quá trình điện phân sẽ bị hao mịn, do đó cần phải có nhà máy sản xuất và lắp ráp cực dương để phục vụ cho quá trình điện phân.
- Phân xưởng đúc: Nhôm lỏng sau khi được hút ra khỏi bê điện phân dưới dạng
lỏng, được chuyển về phân xưởng đúc bằng các phương tiện vận chuyển chuyên biệt. Tại phân xưởng đúc, nhôm lỏng sẽ được đúc thành các sản phẩm theo yêu cầu dưới dạng thể rắn như nhôm thỏi, nhôm cuộn, nhôm thanh...
- Ngoài ra trong nhà máy điện phân nhơm cịn các hệ thống phụ trợ khác như:
o Hệ thống trạm nén khí
o Hệ thống xử lý cấp và thoát nước
o Hệ thống lưu trữ và vận chuyến alumina
o Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Phụ lục 3 : Dự báo của Ngân hàng Thế giới giá nhôm giai đoạn 2016 - 2025 (chưa điều chỉnh lạm phát)
Năm Giá (USD/tấn) Chênh lệch
2013 1.847 2014 1.867 1,08% 2015 1.925 3,11% 2016 1.946 1,09% 2017 1.968 1,13% 2018 1.990 1,12% 2019 2.012 1,11% 2020 2.034 1,09% 2021 2.057 1,13% 2022 2.080 1,12% 2023 2.103 1,11% 2024 2.126 1,09% 2025 2.150 1,13% Bình quân 2.008 1,28%
Nguồn: World Bank (2015), “Commodity Markets Outlook”, World Bank Group, truy cập ngày 07/4/2015 tại địa chỉ: http://www.worldbank.org/content/dam/Worldbank/GEP/GEPcommodities/
GEP2015a_commodity_Jan2015.pdf 1,847 1,867 1,925 1,946 1,968 1,990 2,012 2,034 2,057 2,080 2,103 2,126 2,150 1,650 1,700 1,750 1,800 1,850 1,900 1,950 2,000 2,050 2,100 2,150 2,200 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
Giá nhôm thế giới (USD/tấn)
Phụ lục 4 : Ba kịch bản giá bán nhơm (tài chính) trên thị trường Ln Đơn, Anh giai đoạn 2015 - 2045
Nguồn: Tính tốn của tác giả dựa vào số liệu của Thuyết minh Báo cáo Đầu tư Dự án (2014) và dự báo của Ngân hàng Thế giới (2015).
Trong đó:
- Phương án 1: Giá bán nhơm (tài chính) LME do chủ đầu tư dự báo với mức giá khở điểm năm 2016 là 1.960 USD/tấn, sau đó
tăng trưởng 2%/năm trong giai đoạn 2016-2030, sau đó giảm tốc độ tăng xuống cịn 1,5% cho giai đoạn 2031-2045.
- Phương án 2: Giá bán nhôm LME do Ngân hàng Thế giới dự báo giai đoạn 2015-2025 (World Bank, 2015). Giai đoạn 2026- 2045, tác giả giả định tốc độ tăng giá nhơm bằng đúng tốc độ tăng bình qn giá nhơm trong giai đoạn 2015-2025.
- Phương án 3: Giá bán nhôm LME thực tế, tăng trưởng bằng đúng lạm phát đồng USD (1,7%).
o Giá bán nhôm thực tế LME năm 2014: 1.867,42 USD/tấn (World Bank, 2015)
Với giả định lạm phát USD không đổi 1,7%/năm, giá nhôm năm 2015 là: 1.867,42 * (1 + 1,7%) = 1.899,17 (USD/tấn)
Năm 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Phươngán1 1.867 1.960 1.999 2.039 2.080 2.122 2.164 2.207 2.251 2.296 2.342 2.389 2.437 2.486 2.535 2.586 2.625 2.664 2.704 2.745 2.786 2.828 2.870 2.913 2.957 3.001 3.046 3.092 3.138 3.186 3.233 Phươngán2 1.925 1.946 1.968 1.990 2.012 2.034 2.057 2.080 2.103 2.126 2.150 2.177 2.205 2.233 2.262 2.291 2.320 2.349 2.379 2.410 2.440 2.472 2.503 2.535 2.567 2.600 2.633 2.667 2.701 2.735 2.770 Phươngán3 1.899 1.931 1.964 1.998 2.032 2.066 2.101 2.137 2.173 2.210 2.248 2.286 2.325 2.364 2.405 2.446 2.487 2.529 2.572 2.616 2.661 2.706 2.752 2.799 2.846 2.895 2.944 2.994 3.045 3.096 3.149
Phụ lục 5 : Xác định giá bán nhôm kinh tế tại cửa nhà máy theo ba phương án giá:
- Phương án 1: Giá bán nhơm (tài chính) LME do chủ đầu tư dự báo
Đơn vị tính: USD/tấn
Năm 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Giá tài chính (Giá danh nghĩa)
Giá FOB tài chính LME 2016 dự kiến 1.867 1.960 1.999 2.039 2.080 2.122 2.164 2.207 2.251 2.296 2.342 2.389 2.437 2.486 2.535 2.586 2.625 2.664 2.704 2.745 2.786 2.828 2.870 2.913 2.957 3.001 3.046 3.092 3.138 3.186 3.233
+ Chi phí CIF về Việt Nam 200 203 207 210 214 218 221 225 229 233 237 241 245 249 253 258 262 266 271 276 280 285 290 295 300 305 310 315 321 326 332 Giá CIF (tài chính) về đến Việt Nam 2.067 2.163 2.206 2.250 2.294 2.339 2.385 2.432 2.480 2.529 2.579 2.630 2.682 2.735 2.789 2.844 2.887 2.931 2.975 3.020 3.066 3.113 3.160 3.208 3.257 3.306 3.356 3.407 3.459 3.512 3.565
+ Chi phí bốc xếp nhơm tại cảng 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 23 23
+ Thuế nhập khẩu nhôm - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+ Thuế tiêu thụ đặc biệt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Giá tài chính nhơm tại cảng Gò Dầu 2.081 2.177 2.220 2.264 2.309 2.354 2.401 2.448 2.496 2.545 2.595 2.647 2.699 2.752 2.806 2.862 2.905 2.949 2.994 3.039 3.086 3.133 3.180 3.228 3.277 3.327 3.378 3.429 3.481 3.534 3.588
+ Chi phí vận chuyển cảng đến thị trường 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19
Giá tài chính nhơm tại thị trường 2.092 2.189 2.232 2.276 2.321 2.367 2.413 2.461 2.509 2.559 2.609 2.661 2.713 2.766 2.821 2.876 2.920 2.965 3.010 3.055 3.102 3.149 3.197 3.245 3.295 3.345 3.396 3.447 3.500 3.553 3.607 - Chi phí vận chuyển từ nhà máy đến thị trường 46 47 48 49 49 50 51 52 53 54 55 56 56 57 58 59 60 61 62 64 65 66 67 68 69 70 72 73 74 75 77 Giá bán nhơm (tài chính) tại cửa nhà máy 2.046 2.142 2.185 2.228 2.272 2.317 2.362 2.409 2.457 2.505 2.555 2.605 2.656 2.709 2.762 2.817 2.860 2.903 2.947 2.992 3.037 3.083 3.130 3.177 3.226 3.275 3.324 3.375 3.426 3.478 3.531
Giá kinh tế (Giá thực)
Giá CIF nhập khẩu nhôm về đến Việt Nam 2.170 2.234 2.240 2.246 2.252 2.258 2.264 2.270 2.276 2.282 2.288 2.294 2.300 2.306 2.313 2.319 2.315 2.311 2.306 2.302 2.298 2.294 2.290 2.286 2.282 2.278 2.274 2.270 2.266 2.261 2.257 + Chi phí (kinh tế) bốc xếp, lưu kho tại cảng 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Giá kinh tế của nhơm tại cảng Gị Dầu 2.181 2.245 2.251 2.257 2.263 2.269 2.275 2.281 2.287 2.293 2.299 2.305 2.312 2.318 2.324 2.330 2.326 2.322 2.318 2.314 2.309 2.305 2.301 2.297 2.293 2.289 2.285 2.281 2.277 2.273 2.269
+ Chi phí vận chuyển từ cảng đến thị trường 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
Giá kinh tế của nhôm tại thị trường 2.190 2.253 2.259 2.265 2.271 2.277 2.283 2.289 2.295 2.301 2.308 2.314 2.320 2.326 2.332 2.338 2.334 2.330 2.326 2.322 2.318 2.314 2.309 2.305 2.301 2.297 2.293 2.289 2.285 2.281 2.277 - Chi phí vận chuyển từ nhà máy đến thị trường 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 Giá kinh tế của nhôm tại cửa nhà máy 2.157 2.220 2.226 2.232 2.238 2.244 2.250 2.256 2.263 2.269 2.275 2.281 2.287 2.293 2.299 2.306 2.301 2.297 2.293 2.289 2.285 2.281 2.277 2.273 2.269 2.264 2.260 2.256 2.252 2.248 2.244
Hệ số chuyển đổi giá nhôm: 1,054
- Phương án 2: Giá bán nhôm LME do Ngân hàng Thế giới dự báo giai đoạn 2015-2025. Giai đoạn 2026-2045, tác giả giả định
tốc độ tăng giá nhơm bằng đúng tốc độ tăng bình qn giá nhơm trong giai đoạn 2015-2025.
Đơn vị tính: USD/tấn
Năm 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Giá tài chính (Giá danh nghĩa)
Giá FOB tài chính LME 2016 dự kiến 1.925 1.946 1.968 1.990 2.012 2.034 2.057 2.080 2.103 2.126 2.150 2.177 2.205 2.233 2.262 2.291 2.320 2.349 2.379 2.410 2.440 2.472 2.503 2.535 2.567 2.600 2.633 2.667 2.701 2.735 2.770
+ Chi phí CIF về Việt Nam 200 203 207 210 214 218 221 225 229 233 237 241 245 249 253 258 262 266 271 276 280 285 290 295 300 305 310 315 321 326 332 Giá CIF (tài chính) về đến Việt Nam 2.125 2.149 2.175 2.200 2.226 2.252 2.278 2.305 2.332 2.359 2.387 2.418 2.450 2.482 2.515 2.548 2.582 2.616 2.650 2.685 2.721 2.757 2.793 2.830 2.867 2.905 2.943 2.982 3.022 3.061 3.102
+ Chi phí bốc xếp nhơm tại cảng 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 23 23
+ Thuế nhập khẩu nhôm - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+ Thuế tiêu thụ đặc biệt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Giá tài chính nhơm tại cảng Gò Dầu 2.139 2.163 2.189 2.215 2.241 2.267 2.294 2.321 2.348 2.375 2.403 2.435 2.467 2.500 2.533 2.566 2.600 2.634 2.669 2.704 2.740 2.776 2.813 2.850 2.888 2.926 2.965 3.004 3.044 3.084 3.125
+ Chi phí vận chuyển cảng đến thị trường 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19
Giá tài chính nhơm tại thị trường 2.150 2.175 2.201 2.227 2.253 2.279 2.306 2.334 2.361 2.388 2.417 2.449 2.481 2.514 2.547 2.581 2.615 2.650 2.685 2.720 2.756 2.793 2.830 2.867 2.905 2.944 2.983 3.022 3.062 3.103 3.144 - Chi phí vận chuyển từ nhà máy đến thị trường 46 47 48 49 49 50 51 52 53 54 55 56 56 57 58 59 60 61 62 64 65 66 67 68 69 70 72 73 74 75 77 Giá bán nhơm (tài chính) tại cửa nhà máy 2.104 2.128 2.153 2.179 2.204 2.229 2.255 2.282 2.308 2.335 2.362 2.393 2.425 2.456 2.489 2.521 2.555 2.588 2.622 2.657 2.692 2.727 2.763 2.799 2.836 2.873 2.911 2.949 2.988 3.028 3.067
Giá kinh tế (Giá thực)
Giá CIF nhập khẩu nhôm về đến Việt Nam 2.231 2.219 2.208 2.196 2.185 2.173 2.162 2.151 2.140 2.128 2.117 2.109 2.101 2.094 2.086 2.078 2.070 2.062 2.055 2.047 2.039 2.032 2.024 2.016 2.009 2.001 1.994 1.986 1.979 1.972 1.964 + Chi phí (kinh tế) bốc xếp, lưu kho tại cảng 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Giá kinh tế của nhơm tại cảng Gị Dầu 2.243 2.230 2.219 2.208 2.196 2.184 2.173 2.162 2.151 2.139 2.129 2.121 2.113 2.105 2.097 2.089 2.081 2.074 2.066 2.058 2.050 2.043 2.035 2.028 2.020 2.013 2.005 1.998 1.990 1.983 1.976
+ Chi phí vận chuyển từ cảng đến thị trường 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
Giá kinh tế của nhôm tại thị trường 2.251 2.239 2.227 2.216 2.204 2.193 2.182 2.170 2.159 2.148 2.137 2.129 2.121 2.113 2.105 2.097 2.090 2.082 2.074 2.066 2.059 2.051 2.043 2.036 2.028 2.021 2.013 2.006 1.998 1.991 1.984 - Chi phí vận chuyển từ nhà máy đến thị trường 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 Giá kinh tế của nhôm tại cửa nhà máy 2.218 2.206 2.195 2.183 2.172 2.160 2.149 2.138 2.126 2.115 2.104 2.096 2.088 2.080 2.072 2.065 2.057 2.049 2.041 2.034 2.026 2.018 2.011 2.003 1.996 1.988 1.981 1.973 1.966 1.958 1.951