电解铝节能技术篇1
【关键词】电解铝；节能；技术应用
近年来，党中央、国务院高度重视企业节能减排工作，企业节能考核工作已纳入对省级人民政府的节能目标责任评价考核内容当中[1]，要求铝锭综合交流电单耗到2015年降至13300千瓦时/吨，较2010年下降713千瓦时/吨[2]。电解铝企业作为有色行业中的耗能大户，企业的能耗管理不只是简单的技术实践过程，而是企业生存的重要途径。
目前，国内各家企业的能耗指标参差不齐，各家采取的节能措施也不尽一致。企业的能耗管理策略要综合自身的特点，合理实施节耗技术，最大化发挥管理效益。
1.节能工艺技术的应用
电解铝企业的节能措施主要分为电解铝工艺技术改进措施、用电设备技术改进措施、资源重复利用等。
1.1铝电解槽的新型结构技术
电解槽内衬新型结构技术主要有非平面阴极、异型钢棒、阴极底部垂直出电、独立补偿母线、开沟/开孔阳极等。以下主要针对非平面阴极与异型阴极钢棒技术作以介绍。
（1）非平面阴极（异型阴极、曲面阴极、导流阴极等）。国内当前各类非平面阴极层出不穷，但其核心思路都是为了减缓铝液波动，降低铝液流速，从而实现低电压节能。例如：
异型阴极的工艺思路是在阴极炭块表面形成若干凸起，可以减缓电解槽内阴极铝液的流动速度和降低铝液的波动高度，实现有效提高金属铝液面的稳定性，减少铝液溶解损失，实现节能降耗。
异型阴极示意图
导流槽技术特点是在阴极上延长轴方向开汇流沟槽，在端头设有与汇流沟槽联通的蓄铝池，共同构成一个导流系统，使生产的铝水随时流入蓄铝池，有效降低极距，降低电解槽能耗。渗流槽技术特点是在阴极炭块间设有藏铝暗沟，暗沟设在阴极炭块的间缝处，可以在阳极下的任何位置；电解槽阴极炭块上开有数个凹槽，电解槽的大面和端部也开有凹槽，阴极炭块上的凹槽以及电解槽上的凹槽深度均低于或平齐于阴极炭块间的藏铝暗沟，这些凹槽和藏铝暗沟相互连通。
两者皆为无铝液生产，阴极炭块直接作为阴极参与电解，阴极上表面为tiB2涂层或复合阴极，电解过程产生的铝都汇集到蓄铝池中；两者的区别在于导流槽为单个或多个聚铝沟，故对铝液的容量有限，造成出铝负担；聚铝沟的出现，将会大大降低阴极导电面积的利用率；渗流槽具备多个藏铝沟，对铝液的容量大大提高，且阴极的有效导电面积无明显降低。
（2）异型钢棒技术（含开槽钢棒、双钢棒、复合钢棒等）。
由于越靠近阴极钢棒出口（即靠近槽大面边部）电流流经的路径上电阻越小，因此进入铝液的电流因“自动选择电阻最小的道路”而在铝液和阴极中斜向流动，故沿着槽短轴方向产生了水平电流分量，形成垂直磁力，引起铝液面变形和铝液波动。异型钢棒技术原理是沿着钢棒长度方向调整“电流通道”的电阻，使铝液中电流从阴极炭块表面任意点进入阴极时电阻都基本相同，以减少铝液中水平电流，提高铝液稳定性。
国内几种异型钢棒对于炉底压降、铝液水平电流的影响对比
1.2低电压工艺控制技术
低电压控制技术目前是国内铝行业普遍应用的工艺技术之一。实施低电压电解工艺的关键是：通过改变电解槽运行特性来改变电流效率与极距的关系曲线，降低临界极距，使电解槽在低电压下获得高电效。传统工艺下的临界极距约：4.0～4.5cm；先进的低电压工艺下的临界极距可降至：3.5～3.8cm。
电流效率-积距变化曲线示意图
低电压工艺实施的主要措施有：
（1）低温+低过热度+较窄的温度变化范围（即较窄的热平衡变化范围）。
（2）低氧化铝浓度（实现干净的炉底）+较窄的氧化铝浓度变化范围（防止阳极效应发生，并实现较窄的物料平衡变化范围）。
（3）较高的阴极电流密度（可采取“适当强化电流+收缩炉膛”两个措施实现）。
（4）较高的槽电压稳定性（前提：规整的炉膛+干净的炉底+较窄的热平衡和物料平衡变化范围）。
2.高压变频技术的应用
随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。在电解铝企业中电解槽生产工艺用电为直流电，即铝液直流电耗。铝锭综合电耗中还有部分交流电耗为高压电机用电，电解铝企业中高压电机主要有电解槽净化排烟风机，空压站水泵，配套炭素系统的大窑引风机，除尘风机等设备。变频技术的特点如下：
（1）变频技术改造具有明显的节能效果。以风机为例，风机在改造前流量通过调节阀来控制，在使用变频后通过调节电源频率按需输出流量，大大降低风机的功耗，起到明显的节能效果。
（2）变频技术的软启动作用可降低启动时的功耗，同时延长设备的使用寿命。
（3）变频技术可以提高功率因数，通常功率因数可提高至0.95以上。
（4）变频技术的投运可以减少电机在非正常条件下工作的时间，保证设备不损坏。降低设备的维修费用。
3.工业余热利用
工业余热利用是工业节能重要途径，是工业二次能源的开发利用。余热资源可分为高温烟气余热、高温炉渣余热、高温产品余热、冷却机余热、可燃废气余热、冷却水余热等。
随着铝电解工艺的发展，与其配套的炭素系统预焙阳极生产工艺也逐渐完善。在铝用炭素行业中，石油焦在煅烧工序中排出大量高温烟气，烟气温度约在900-1100℃，大量的高温烟气为余热发电提供了稳定的余热资源。可在回转窑窑尾安装余热锅炉，回收余热进行发电，从而避免了能源浪费。
余热发电的工艺介绍。
阳极煅烧回转窑中产生的高温烟气通过引风机负压引入余热锅炉，与锅炉给水进行热交换，余热锅炉产生的过热蒸汽大部分通过汽轮机发电，少部分通过减温减压设备后用于厂区生产用汽和生活供暖。
余热发电工艺流程图
余热发电一般以自发自用为原则，以满足炭素系统自身用电量为主，发电机输出电压为10kv，直接并入动力10kv配电系统。
4.结语
电解铝企业的节能降耗工作是企业生存与发展的长期工作，本文针对目前行业内主要应用的节能技术作了介绍。铝电解节能技术是一项系统工程，依靠单项工艺控制技术改进难以取得持续、稳定的节能效果。在制定企业节能管理策略时首先从优化设计入手，在设计初期应用成熟的先进技术创造节能的先天条件，对于已经投运已久的企业主要从技术改造方面创造节能的条件。其次是选择应用最适宜的后天技术（电解槽工艺条件摆布、电解槽控制及电解槽的管理等）。
【参考文献】
电解铝节能技术篇2
计算机技术高速发展的成果，已渗透到各个行业领域。计算机控制技术已被广泛应用于大型预焙槽生产运行过程中。计算机利用模拟技术、智能控制程序，在线采集铝电解槽的相关运行信息，并离线录入数据，然后进行信息处理后，发出控制和操作指令。对于已属技术集合的电解槽技术体系，每项技术都会影响生产体系的故障诊断效率和平稳运行态势。生产槽体系平稳运行就意味着高效生产，高效生产就是节能。
2惰性阴极技术。
可润湿性阴极可以有效提升阴极和铝水之间的润湿性能，延长槽寿命，节能降耗，同时配合惰性阳极，可以开发出新的电解槽和电解工艺。tiB2能被金属铝液良好润湿，是当前发现的可润湿性阴极中最理想的铝电解材料。以无机物溶胶或树脂作为粘结剂，利用tiB2与铝液的良好润湿性以及良好的导电性，利用电化学技术在铝电解槽炭阴极表面涂覆tiB2，降低炉底压降，改善阴极工作状态，可以实现节能增效、延长电解槽寿命。此外，由于tiB2能够增强铝液和阴极表面的湿润性，降低阴极炭块的化学、电化学腐蚀，这些均有利于电解槽的运行稳定性，也能有效延长槽寿命，这些都能直接达到节能增效。惰性阴极材料的主要优点：有优良的导电性使铝离子直接在惰性阴极材料上放电而生成铝。此时将不再需要保证槽内一定的铝液液位水平，由于铝液涌动减弱了波峰，阳极和阴极之间距离可以明显缩小到2~3cm，从而降低了在电解质中的电压损耗，最终节省电能。抵抗熔融电解质渗透能力强，导热系数小，同时结合实用惰性阳极和惰性阴极，可以重新设计电解槽，惰性阴极的使用可以提高电流效率和电能效率，进而大幅度降低了铝电解生产对电能的消耗。
3惰性阳极技术。
惰性阳极是指在目前通用的冰晶石-氧化铝熔盐电解中不被消耗或微量被消耗的阳极材料。针对惰性阳极材料的研究报道很多，目的都是为了取代现在通用的碳阳极。惰性阳极电极材料不参与电解反应过程，阳极气体o2为非有害气体，能做到无公害排放，不仅节省至少20%电能，生产工艺得到稳定。由此可以看出，将惰性电极材料参与电解铝生产，将在有效降低能耗的同时减少污染。
4室温离子液体铝电解研究。
离子液体作为金属电沉积的电解质，有许多优良的理化性质，其优点为：（1）离子液体有着可到达4V的很宽的电化学窗口；（2）离子液体熔点低，所以其操作温度可以在室温左右，比高温熔盐更节能；（3）由于没有析氢反应等副反应，许多水溶液中难沉积的金属可通过此方法而被沉积出来，包括碱金属、过渡区金属及其合金。于先进等利用溴化1-丁基-3-丁基甲基咪唑（Bmim）Br和alCl3制成（Bmim）Br-alCl3铝基离子液体，采用三电极体系进行铝的电沉积应用研究，铝基离子液体将开辟崭新的铝电解领域。
5低温熔盐铝电解研究。
低温铝电解工业可以在较低铝的溶解度下，拥有较高的电流效率。处于一定的温度范围内的工业电解槽，温度每降低10℃，其电解电流效率将提高1%。目前研究出的很多降低铝电解温度的方法：（1）使用轻电解质，即低分子比电解质，铝液下沉。（2）铝液上浮低温铝电解法，利用钡盐的重电解质体系。（3）采用氧化铝悬浮的电解质，铝液下沉。氧化铝作为炼铝的原料，电解温度降低到900℃以下，配合惰性阳极、惰性阴极和绝缘侧壁，每吨铝电耗可降低到12000kw•h以下是可行的。
6结语
电解铝节能技术篇3
【关键词】铝电解槽;改造途径;破损原因
0.引言
现代铝电解槽改造从哪些方面着手，早期破损槽中存在的设计、施工质量、焙烧启动等问题，可以给改造的过程指引一个方向，这一直是我们关注的重点。所以要认真探索电解槽改造途径，进而有效实现延长槽寿命达到节能减排，增加效益的目的。
1.铝电解槽现状
二十世纪八十年代，因为国家提出的“优先发展铝”方针，使我国的电解铝工业得到了迅猛的发展。2000年，全国电解铝厂约130家，相当于世界其它所有国家的电解铝厂数量。2007年，我国电解铝产量已达到1318万吨，居世界首位，同时，电解铝技术取得了很大的突破。在大型预焙阳极电解槽的设计、制造和生产技术等领域有了自身的大型铝电解技术体系，目前300Ka至400Ka以上的铝电解槽技术已经成熟，达到国际先进水平，得到了普遍的应用。
大型铝电解槽投入生产，紧随而来的是而关于电解槽寿命问题，在160Ka电解槽时期，整体槽寿命就比国外电解槽寿命短，如今该难题尚且存在。铝电解生产中，影响铝电解槽寿命的原因无非就是以下几点：即结构设计，槽内衬材料，筑炉和施工质量的问题，也有焙烧启动的方式、方法问题，更有电解槽早期管理和工艺要求问题。上述各个环节以及在此过程中的优劣，都会对槽寿命造成重大影响。多年前，我国电解铝厂从国外引进了铝电解槽焦粒焙烧干法启动技术，将落后的铝液焙烧技术取代了。虽然焦粒焙烧并不是我国的知识产权技术，但是对于我国的电解铝厂而言应该算得上是技术上的进步。此外，应用铝电解槽焙烧技术，槽寿命并无显著提高。最早使用焦粒焙烧技术的是白银铝厂，而电解槽的寿命海上徘徊在1500天左右。这样不难看出，就目前国内电解铝厂而言，单单用焦粒焙烧干法来启动的方式，想达到提高铝电解槽的寿命的要求是不太现实的。另一方面也证实提高电解槽寿命是一个长期的、复杂的工程。而不光是在石墨化和半石墨化的阴极炭块、硼化钛阴极涂层等技术使用上思考。这些方法对电解槽的寿命改善有好处，但并不是根本措施。
综上所述，我国铝电解槽在大型化的过程中如果需要进行改造，提高设备使用年限和生产效率，就应该从槽的结构设计，内衬材料，筑炉和施工质量，焙烧启动的方式、方法以及启动后早期管理和工艺要求等各个方面上去研究、去改进、去提高。
2.电解槽改造途径
2.1石墨化阴极的应用
阴极炭块是铝电解槽阴极结构的主要组成部分，在铝电解生产中起着阴极导电体的作用。其质量直接影响着电解槽的使用寿命和电能消耗，因此国际铝业界十分重视高质量阴极炭块的应用。这些年，国内也参考和学习国外经验和技术，在阴极碳块方面加大了投入，科研上有了实质性的进展，取得了一定的成效，缩小了与国外的差距。阴极碳块电阻率的高低，决定了炉底压降的多少；阴极结构的差异，也直接影响运行中槽况的稳定，总之，阴极状况能直接反映电解槽的电耗水平。研究和开发节能、长寿型阴极碳块的意义是很明显的。
全石墨化阴极良好的导电性、导热性、抗腐蚀性、抗热冲击、抗震性，该类电解槽具有以下优点：
(1)抗热震性好，钠膨胀或电解膨胀率很小，故热冲击和钠侵蚀不构成主要威胁。
(2)利用全石墨化阴极可大幅度强化电流，提高产能和延长槽寿命。河南万基铝业二分厂15万吨电解槽采用全石墨化阴极后电流从300ka逐步强化至335ka，2007年完成铝锭产量18.36万吨，增加产值3.3万吨，节约投资约2亿元以上。
(3)电解槽在使用石墨化阴极之后，可以强化电流，提高电流效率，达到增产节能的目的，电解槽运行也更稳定，而且这种效果随电解槽槽型越大越明显。而且全石墨化炭块的性能均匀，早期局部破损率低。
2.2优化工艺控制，改善槽平衡
电解铝行业，通过控制好电解槽的热平衡和物料平衡，取得好的技术经济指标和电解槽性能，才能达到理想的效益。电解槽的热平衡是通过凋整电解槽的极距、能量输入来实现的。而电解槽的物料平衡是通过对氧化铝和alF3的合理加料制度来实现,当然物料平衡以及热平衡直接是相互配合，相互关联的。控制电解槽物料平衡稳定(alF3和al2o3加料成份稳定)以及热平衡稳定(温度的稳定)是能够通过电解质初晶温度以及过热度的工艺控制来实现。除了浓度控制以及al2o3加料的软件以外，现今已使用能够稳定地控制电解槽电解质分子比、电解温度的计算机控制软件。该软件监控着初晶温度下限、初晶温度上限和过热度。当然也可以分为初晶温度下限，初晶温度上限，电解温度下限，电解温度上限和过热度。而最终的目的是达到电解质成份的稳定和电解温度的稳定。电解槽热平衡和物料平衡状态的稳定对电解槽寿命是一个很好的帮助，也是我们寻求改造的一个途径。
3.改造过程中电解槽内衬破损分析
广西来宾银海铝业有限责任公司330Ka系列铝电解槽虽然才建成投产4年左右的时间，在电解槽技改之路上已取得了很大的成绩。其镶嵌式异型阴极电解槽的异型阳极发明、大型异形阴极铝电解槽焙烧启动方法应用和铝电解阳极极上料自动加料装置等都取得了国家专利。当然创新的过程中，电解槽内衬方面还是存在许多问题的，诸如以下几点：
3.1自行设计并投入使用的异型侧部碳块（原侧部和伸腿结构上进行整合），在使用过程中缺乏完善的配套管理工艺
参考电解槽内衬热平衡设计的基本原则，初期电解槽要求在侧部能迅速形成一定厚度和形状的凝固电解质保护层，因为迄今没有任何材料能长时间经受电解质和铝的联合腐蚀，都必须借助于凝固电解质层(即槽帮)的保护。而来铝异型侧块，相较老工艺侧块而言，其一采用普通碳素材质，比起氮碳化硅复合块就存在材质上的劣势；在内衬应力方面，整体侧块槽因其结构更加紧凑，少了周围糊伸腿的缓冲，热膨胀和钠渗透所引起的膨胀更容易产生，进而导致早期漏炉和大修槽阴极隆起的现象较多。其二，工艺操作和管理上需进一步的总结和完善，这样才能减少侧块被侵蚀断裂的情况发生。
3.2异型阴极的使用和改造
异型阴极的广泛使用，其可以规整电流，高材质炭块的腐蚀速率明显比较低，同一技术条件下使用寿命长。但是在使用异型阴极的时候，要全面考虑整槽结构和设计，考虑多项平衡原理。
4.结束语
通过创新改造，延长铝电解槽寿命可获得显著的经济效益和环保效益，近年来铝行业对槽寿命一直有着这样的说法，即2000天以上可以接受，3000天以上是基本要求，6000天以上是奋斗目标。本文对过对电解槽现状，引出电解槽改造途径，同时也在改造过程中的破损情况进行分析，希望能对业界同仁有所帮助。
【参考文献】
［1］贾新武，李劼，脱鹏.李贺松铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究[J].金属材料与冶金工程,2011,(2).
电解铝节能技术篇4
关键词：铝冶金；问题；有效措施
中图分类号：p618文献标识码：a
引言
随着世界铝冶金技术的飞速发展，我国电解铝工业也已经由电解铝的纯进口国变为世界第一大产铝国。现代铝冶金技术的发展起源于19世纪80年代后期出现的霍尔一埃鲁特冰晶石氧化铝熔盐电解法，经过一百多年的发展这种方法虽然从原理上没有实质性改变，但是电解槽的结构、阳极形式、容量大小、过程控制等都取得了长足的进展。但由于我国铝冶金发展尤其在电解铝过程中实现了跨越式发展这一特点，大型槽技术在生产实用技术领域缺乏应有的技术积累和支撑，因此仍存在许多突出的技术问题有待冶金技术工作者进一步研究解决。
一、我国铝冶金的发展历程
中国铝工业的起步是在1949年新中国成立后，1954年我国第一座氧化铝厂(501厂)及电解铝厂(抚顺铝厂)相继建成投产，开创了我国铝冶金的新纪元；1956年第一家铝加工厂――东北轻合金加工厂(101厂)建成投产。到1958年，我国初步形成比较完备的铝工业体系，实现了中国铝工业从无到有的发展，我国自此才拥有了自己的铝冶金企业。58年以后相继建成了山东铝厂、郑州铝厂、贵州铝厂三大氧化铝生产基地，抚顺铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂等电解铝生产基地，以及东北轻合金、西南铝、甘肃陇西铝等铝加工生产基地。改革开放以后，中国铝工业紧跟世界先进技术发展潮流，从产业规模、关键技术装备、研发能力和产业竞争力等方面进行了全方位改进与调整，2001年组建中国铝业集团，实现了铝冶金行业的资产及生产技术整合，进入了铝冶金发展的新时期。中国于2002年跻身于全球铝产量第一的大国位置，为新世纪铝工业向世界强国跨越打下坚实的基础。在此期间，电解槽的发展也经历了由小型预焙阳极一侧部导电自焙阳极一上部导电自焙阳极一大型不连续预焙阳极及连续预焙阳极一中间下料预焙阳极的发展历程[1]。
二、目前我国现代铝冶金存在的问题
中国铝冶金经过建国以后60多年的发展，从勘探、采选、冶炼到加工，目前已发展成为上下游齐全、产业链完整的冶金工业体系，铝土矿的开采加工、氧化铝生产、电解铝生产、铝产品加工技术都具备了国际先进水平。尤其是自2002年以来，我国稳居世界第一产铝大国的位置，2010年原铝产量突破l500万吨。
但产能的增长带来原料的不足：2008年，中国铝一次资源对外依存度51．7％，2009年，在政策扶持的推动下，铝业生产迅速恢复，但对外依存度依然居高不下，达到43％；氧化铝生产经过上个世纪90年代的快速发展，在本世纪初又经过了重组、整合及对落后产能的淘汰，目前我国氧化铝的自给能力能达到70％以上。我国的铝土矿的特点是高铝、高硅、低铁及一水硬铝石型，a／S在47之间较多，a／S-g在10以上的优质铝土矿较少。矿物特点决定了我国的氧化铝生产存在山产工序复杂、达产率低、碱耗、汽耗、煤耗居高不下等问题，致使原铝成本高，企业赢利能力低下。
铝电解技术自上个世纪70年代末引进160Ka中间下料预焙槽技术之后，使我国在现代铝冶金技术发展方面迈上了一个新的台阶，通过在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面的研究工作，进入本世纪以来，相继开发成功了320、400、450Ka的特大型电解槽技术，我国铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使我国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。但是由于开发时间短，发展速度快，我国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行过程中还存在很多问题：比如电流效率较低、吨铝电耗平均在13500Kwh以上、焙烧启动时间长、吨铝碳素消耗高于国际水平、阳极效应系数高、电解槽寿命达不到设计指标等。以上问题严重制约着我国铝电解工业的持续发展[1]。
三、加强我国铝冶金技术的有效措施
1、调整产业结构，使上下游铝冶金产业链产能配套
长期以来，铝冶金行业存在下游产能过剩而上游产能不足的状况，表现为铝加工能力大而原铝供应不足，电解铝生产能力大而氧化铝供应不足等状况。大多新建企业都以电解铝为主，而氧化铝靠外购或进口解决，使整个铝冶金产业链没有形成良性循环[2]。针对这种情况，国家应加大宏观调控力度，继续促进大型综合型企业集团的联合，以实现人力、技术、设备等资源共享，形成较合理的产业结构。
2、加快企业重组，淘汰落后产能，形成规模优势
目前，中铝集团是我国铝冶金行业最大的集团公司，在国内同行业具有明显的竞争优势。各地应以中铝为鉴，积极落实国家组建大型企业集团的有关政策，加快对5万吨以下(100Ka)的小型铝冶金产能的淘汰步伐，使单位企业产能水平得以提高，增强企业的国际竞争力；虽然我国自2002年以来已成为世界最大的铝生产国，但在国际上具有竞争力的大型铝业集团只有中铝一家，其它的铝冶金企业都各自为政，生产能力分散，致使单位企业的产能水平远低于国际水平，从而抬高了原铝生产成本，使铝冶金在高能耗、高成本、高污染、低效益的恶性循环中运转。各地应针对性的出台相关政策，顺利实现对落后产能的淘汰计划，加快组建一批大型或跨国铝业集团，使铝冶金行业实现可持续发展。
3、提高产品附加值，加速我国由铝冶金大国向强国的转变进程
我国自2002年以来已成为世界最大的铝生产国，但产品种类少，成本高，附加值低，严重限制了铝冶金企业的进一步发展。纯铝具有优良的导电、导热、耐蚀、低密度、易于铸造和加工成型等特性，但是纯铝的莫氏硬度只有2．75，所以工业应用最多的是铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件，通过这些工业生产方法可以生产种类众多的终端产品。而我国目前市场上铝产品种类较少，应不断研发新品种，延长铝冶金产业链。各企业应加强技术开发力度，开发高附加值、多样化的铝冶金产品，实现我国由大国向强国的转变[3]。
4、通过校企科研合作、提升技术创新能力，实现节能降耗
我国虽然自2002年以来稳居世界铝产量第一的位置，但是产品的附加值不高，国际市场的竞争力不强。由于在铝冶金技术的研发过程中实现了跨越式的发展以及我国铝土矿资源的特点，使我国铝冶金企业在运行过程中存在很多问题。
4.1要通过企业技术创新，解决氧化铝生产中高能耗、高成本问题，运用烧成回转窑模糊逻辑控制、多管间接加热连续脱硅，管道化溶出、一水硬铝石双流法溶出、外流式自由降膜板式蒸发器、流态化悬浮或循环沸腾焙烧炉等技术取代本行业落后的焙烧回转窑，降低氧化铝生产成本，改善氧化铝质量，提高产能水平。
4.2通过铝冶金企业与碳素生产企业、相关高校的技术合作，寻找提高碳素阳极和阴极碳块使用寿命的技术途径，降低吨铝阳极碳素消耗，提高电解槽的使用寿命；通过改进操作工艺条件，缩短电解槽启动周期，降低阳极效应系数等途径节约电耗，稳定电解操作。
4.3通过技术开发降低电解槽无功能耗：预焙槽的导电部件及接触点多，导致无功能耗的欧姆压降很高，有的企业可达0．5～0．6V，实际生产中阳极压降、阴极压降和母线压降是导致生产过程中电能消耗高的重要原因，要寻求降低无功能耗的有效途径，探究降低电解质实际分解电压和增大电解质电导率的有效操作制度及工艺条件，以降低电解槽工作电压，节约成本。
结束语
综上所述，我国铝冶金生产技术与国际先进水平仍然存在差距，如何从整体上提高我国铝冶金生产技术水平，达到大幅度的节能降耗、降低成本和进一步有效降低环境污染的目的，以实现我国由大国向强国的转变和铝工业的可持续发展，仍然是中国冶金工作者的努力方向。
参考文献
[1]马琼.浅谈我国铝冶金技术的发展方向[J].理论探索.1994(7):202+204
电解铝节能技术篇5
一、中铝公司发展循环经济、创建资源节约型企业的做法
（一）以技术进步为动力，走节约型发展道路
中铝公司始终坚定不移地实施“科技兴企”战略，走集约式发展道路。从铝土矿开采、氧化铝制取、电解铝冶炼到铝的深加工，已形成了一整套达到世界先进水平、具有自主知识产权的核心技术，同时引进、消化、吸收了一批关键技术，为企业实现集约式发展奠定了重要基础。
（二）以强化管理为基础，大力推进节能降耗
在推进技术进步的同时，中铝公司不断夯实管理基础，借鉴、吸收国际先进企业的管理体制、管理理念、管理方法，结合实际，大胆创新，逐步形成了一套具有中铝公司特色的管理体系。质量、职业安全健康和环境管理三大管理体系已在中国铝业建立并有效运行，通过完善绩效考核制度、推行标准量化管理、增产节约挖潜等一系列管理手段，生产综合能耗连年下降，在列入统计的23项生产技术指标中，每年都有10多项创历史最好水平。
（三）加强污染治理与综合利用，节约资源、保护环境
公司坚持经济、社会和环境效益的统一，加强以赤泥为主的废渣综合利用研发。加大环境保护的投入力度，2002年以来用于治理污染的投入达25.8亿元。公司各成员企业主要污染物全部实现了达标排放，达到了国家环境保护十五计划的要求。综合利用产品已由传统型向高附加值型转化，再生铝资源综合利用项目也正在起步。
（四）探索铝土矿复垦工艺化，促进了矿山可持续发展
公司在铝土矿开采中注重保护生态，实现采矿复垦一体化，生态保护成效显著，铝土矿复垦技术已达到世界先进水平。
如中国铝业广西分公司的复垦技术研究，成功建成了矿山采矿剥离―洗矿还泥―复垦还田的联合工艺系统。该公司采空区复垦率93.3%，复地率118%，复垦周期1.5―2年，坡地植被覆盖度大于95%，而且采空区植被覆盖率达到甚至超过了采空前的平均水平。
复垦的成功把矿山采空区重新变成耕地，真正走上了一条绿色生产之路。目前中铝公司已有三家企业土地复垦达到国际水平。
二、中铝公司发展循环经济、创建资源节约型企业的规划
中铝公司按照“控制总量、优化结构、合理布局、降低消耗，推动铝工业走新型化工业道路，实现由大到强的转变”的要求。到2010年力争实现：与2003年相比，万元产值能耗下降30%以上；其中，氧化铝综合能耗要降低40%以上，电解铝生产的铝锭综合交流电耗要降低500千瓦时/吨，铝加工材生产能耗要降低20%；每吨粗铜的工艺能耗降低40%。矿产资源综合利用率提高5个百分点；工业固体废物综合利用率提高5个百分点。
围绕这一目标，中铝公司将采取以下措施：
（一）做好组织规划，促进工作扎实展开
加强发展循环经济创建节约型企业工作的组织领导，建立公司循环经济评价指标体系，制定循环经济发展中长期战略目标和分阶段推进计划，建立公司清洁生产规划和实施方案。要重点抓好节能、节水、资源综合利用、再生资源回收利用等循环经济发展重点领域专项规划的编制工作。
（二）夯实基础管理，全面推进节能降耗
建立健全资源节约和有效利用的管理制度，建立有效的激励和约束机制，调动职工节约降耗、综合利用的积极性。建立公司清洁生产中心，完成清洁生产技术专家队伍的组建，建立起公司清洁生产审核指南、评价指标体系和技术导向目录，加快实施企业清洁生产审核试点，以点带面推动公司清洁生产的全面开展。
（三）加强科技进步，发挥科技的先导作用
继续加大对节约资源和循环经济关键技术的攻关力度，推广工业废水和其它废弃物的“零排放”技术、矿山一体化复垦等清洁生产技术，加快我国氧化铝、电解铝、碳素、铝加工生产过程中大型化、高效化、节能化、自动化设备的推广应用，开发和生产高性能、低成本、低消耗的新型铝产品，全面提高公司的技术装备水平。通过科技进步，加强能源的分级利用，不断加强余热利用、热电联产、液固分离、提高产出率、建筑节能、绿色照明、节能监测等重点工作。
（四）加快结构调整，实现产业和技术升级
中铝公司将严格按国家产业政策要求，淘汰技术水平低、消耗大、污染严重的项目，从发展循环经济角度出发，建设和发展技术经济指标先进、生产规模较大、产业链较完善、国际竞争力较强的十二大铝工业基地。
（五）大力改善生产工艺，实现可持续节能降耗
电解铝节能技术篇6
关键词：铝冶炼技术现状发展趋势
我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2006年氧化铝产量达429万吨，铝锭283万吨，我国已成为世界铝生产和消费的大国。这一成绩的取得，与科技的贡献是不可分的。
一、氧化铝生产技术
我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，由于我国铝土矿资源的这一显著特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。
（一）氧化铝生产技术
1.拜耳法强化溶出技术，包括管道化溶出、单管预热—高压釜溶出、管道一停留罐溶出、混联法中的拜耳法不平衡溶出、新型高压隔膜泵；
2.一水硬铝石选矿一拜耳法生产氧化铝技术，该技术将选矿技术和拜耳法有机结合，有效地利用了我国大量的中低品位铝土矿，降低了氧化铝的生产成本；
3.矿石均化和多碎少磨技术，包括矿山块矿石及进厂碎矿石均化，多碎少磨提高了磨矿效率，降低了磨矿成本；
4.烧结法熟料烧成强化技术，包括高品位铝土矿强化烧结技术、铝土矿浮选精矿强化烧结技术、生料浆配料、非饱和配方、石灰配料和高浓度碳酸化分解，生料加煤排硫、窑体改造及操作改进、单枪喂料；
5.烧结法熟料溶出技术，包括低苛性分子比溶出、高碳酸钠浓度二段磨溶出、低碳酸钠浓度一段磨溶出；
6.氧化铝闪速焙烧技术，包括美国闪速焙烧炉、丹麦气体悬浮燃烧炉；
7.粗液脱硅技术，包括高压釜间接加热连续脱硅、管道化间接加热连续脱硅、深度脱硅；
8.分解技术，包括连续碳酸化分解、4400m3大型平底分解槽、245m2立盘过滤机、51m2水平盘式过滤机、270m2大型板式换热器、27m2水平带式真空过滤机；
9.赤泥分离技术，包括絮凝沉降分离、Φ42m×6m大型钢索扭矩沉降槽、100m2辊子卸料真空转鼓过滤机、385m2单筒凯利叶滤机；
10.蒸发技术，包括降膜蒸发器，高效闪蒸器等。
二、电解铝生产技术
目前铝全部采用熔盐电解方法生产，其生产设备从较早的单一侧插自焙槽，发展到拥有侧插自焙、上插自焙、预焙槽等各种槽型。
我国已完成了180ka、280ka和320ka的现代化预焙槽的工业试验和产业化。以节能增产和环保达标为中心的技术改进与改造，促进自焙槽生产技术向预焙槽转化，获得了巨大成功。我国已经成为大型预焙槽开发的先进国家。
（一）电解铝所取得的主要技术成绩
1.计算机控制技术
目前我国主要电解铝厂均采用了计算机控制。自适应控制技术、模糊控制技术和智能模糊控制技术的开发应用使吨铝节电在100kw·h左右。
2.电解槽结构的改进
电解槽结构的改进已先后完成了槽壳结构的改进、槽底保温结构的改进、阴极结构及材料的改进、阳极系统的改进和点下料系统的试验和应用。
3.采用添加剂
电解质中添加氟化镁、氟化铝和锂盐等物质可以改善电解质的某些物化性能，从而提高电解过程中电流效率（约2%左右）。降低电解成本。在电解质中加入添加剂目前已被广泛应用。
（二）存在的技术问题
1.铝电解槽寿命短
现在国际上的大型预焙铝电解寿命在7年以上，有的已达10年，而我国铝电解槽平均寿命仅4年左右。尽管经过几年的生产实践，采取了一系列技术措施，基本克服了电解槽早期破损问题，但槽寿命仍与世界先进水平差距较大。
2.整体机械化装备水平尚待提高
尽管我国在铝电解生产实践中研究开发了一系列专用设备，如多功能联合机组、地爬打壳机、筒式下料器等，但与国际先进水平相比，机械化装备水平尚需进一步提高，主要表现在：
（1）国产多功能联合机组故障频繁，制造质量还不高，关键部件需要进一步开发，如扭拔机构，空压系统及电气控制部分。
（2）相配套的供料系统和槽上部下料系统跑、冒、漏现象严重，多功能机组受料问题需改进提高；对闸刀式下料和插板式下料装置应改造成点式下料。
（3）与工艺操作相配套的设备需研究开发，如出铝及清理抬包的机械化，与电子计算机控制相适应的打壳下料电磁阀的质量及工作性能提高等。
（4）保证大型预焙铝电解槽生产用的压缩空气水分较大，这是目前全国各大铝厂普遍存在的问题，尽管设有气水分离器，但效果不理想，极易损坏各种电磁阀，造成一系列设备故障而影响生产。
（5）与铝电解工艺操作相配套的其它设备需开发，如阳极更换设备，要求不仅能准确地拆卸和安装，而且在更换时能处理残极周围的结壳及掉入槽中的电解质块，现场卫生清理设备及电解槽一系列技术测试设备等。
3.自动控制水平尚待进一步提高
尽管我国大部分铝电解厂采用了电解槽槽控技术，但整体的自动控制水平仍然不高，与国外相比差距较大，主要表现在控制电解槽生产过程的信息取样不完整，电解槽专家系统不完备，与计算机控制技术相配套的设备故障较多以及综合的动态研究不充分等。
（三）铝电解技术的发展
1.完善大型预焙槽技术
在现有开发成功的180ka、280ka和320ka大型预焙槽的基础上，逐步完善。使其各项技术指标进一步提高，达国际领先水平。
2.自焙槽改造技术
电解铝节能技术篇7
关键词：铝冶金；烟气净化；物料稳定；控制
中图分类号：o213文献标识码：a
一、我国电解技术的现状
近年来,随着国民经济高速发展,我国电解铝工业发展迅猛,铝产能与产量不断地增长,电解铝技术也有着快速的发展,概括来说,我国电解铝技术从80年代初期算起至今,经历了两次“飞跃”,第一次“飞跃”是在80年代初引进“日轻”160ka中间下料预焙槽技术,第二次“飞跃”是上世纪末,沈阳、贵阳两个铝镁设计研究院在吸收、消化引进的160ka中间下料预焙槽技术的基础上,通过使用先进的大型电解槽物理场模拟软件,独立开发了具有自主知识产权的190/200ka、230/240ka、280ka、300ka、320ka和350ka等大型先进的预焙阳极铝电解槽,并且应用于国内外的新建及改造的工程中,其各项技术指标,电流效率、直流电耗等得到了大幅的提高。但是,由于设计、施工、材料、控制管理等方方面面的原因,我国的电解铝技术与国外一流的电解铝技术还有一定的差距,达不到世界领先的技术水平。我国现有的最大槽型－350ka电解槽技术与国外的电解槽技术仍存在一定的差距(见下表),处于相对落后状态,中国铝业公司要开拓国际市场、参与国际市场的竞争,必须占领电解槽技术的制高点。因此,发展高效、节能的大容量电解槽(400ka)技术势在必行。
二、电解烟气净化物料稳定普遍存在的问题
2.1新鲜氧化铝下料不稳定，流量计量精度不高或处于失控状态。
主要是由于新鲜氧化铝中会含有一定的沙子等杂质，堵塞溜槽及现有冲板流量计等设备，造成氧化铝给料不稳定。操作人员只能根据贮仓料位的高低大致判断氧化铝的给料量。
2.2新鲜氧化铝在向反应器输送时分料不均。
现有的系统采用一根溜槽向多台反应器分料，分料采用挡板或孔板式，无法实现新鲜氧化铝的均匀给料，造成部分反应器和除尘器内的氧化铝增加，气流分布不均，且氧化铝循环次数差别较大，颗粒破损程度不一。
2.3循环氧化铝流量难以控制。
除尘器分为双漏斗形式和单漏斗形式。无论是双漏斗还是单漏斗，都依靠孔板或阀来控制循环和返回氧化铝的流量。由于氧化铝颗粒的流动特性，工人很难找到除尘器内氧化铝料位的平衡点，即循环氧化铝流量不是多了，就是少了；返回氧化铝流量也存在这样的问题，造成某一粒度的氧化铝集中排放。
2.4返回氧化铝中杂质结块堵塞输送管道。
氧化铝在输送和循环的过程中，会在除尘器、溜槽内产生一定的结块和夹带部分杂质，这些杂质和结块在气力提升机中会堵塞管道，即使经气力提升机到了贮仓内部，也会对超浓相输送系统造成堵塞。
2.5载氟仓出料口排料不均。
载氟仓下部设36个出料口，每18个出料口给一排电解车间供料。现场设计中18个出料口同时泄料，而实际上只有靠近垂直下料管的几个下料口排料，而其它的下料口排料量有限。
由此可知，一区烟气净化系统和超浓相输送系统在设备选型和投料方式上存在一定缺陷，对氧化铝载氟量的均匀性和氧化铝输送的稳定性造成一定影响。本技术通过改变除尘器的结构、新鲜氧化铝的投料方式以及氧化铝储仓顶部和下部的投料方式，最终实现氧化铝载氟均匀和稳定输送。
三、电解烟气净化物料稳定控制技术实施
针对上述问题，我们可以尝试实施如下物料稳定控制技术
3.1新鲜氧化铝给料和计量
在每套净化系统新鲜氧化铝的两个下料口分别设置1台旋转给料器，旋转给料器转速可调。根据系统需要氧化铝的量来调整旋转给料器的转速，基本实现新鲜氧化铝的稳定给料。
在每台旋转给料器上方设置过滤筛，除去氧化铝中的杂质，便于氧化铝在溜槽输送，且不会堵塞下游的VRi反应器。
在给料机的下方设置冲板流量计，对旋转给料器进行校正（此设备在氧化铝物料性质稳定时，或工人掌握了转速与流量的大致关系后也可取消）。
新鲜仓中氧化铝下料口到溜槽之间的距离为2.4米。
3.2氧化铝输送和分料
在新鲜氧化铝溜槽上设置分料箱，对每台除尘器和反应器单独供料，减少人工干预。烟气净化系统每边6台除尘器，可设置一台一分三的分料箱；分料箱到反应器的溜槽设置为120mm宽的溜槽供料。
溜槽及分料箱的供风利用原有的高压离心风机即可满足需要。
3.3．循环氧化铝及返回氧化铝的控制
因除尘器的结构形式不一样，净化系统的改造形式也不一样，但目的都是要做到循环氧化铝和返回氧化铝之间的平衡，循环次数在可控制的范围。
双漏斗的形式，改造在双漏斗的下方增加一台小型的沸腾床，利用氧化铝溢流的原理对除尘器内的物料平衡进行控制。
3.4返回氧化铝的除杂措施
一般流化床的除尘器结构，本身就可以起到除杂的作用，但是除尘器的流化床较小或没有，不能起到除杂的作用，杂质顺着下料管进入返回溜槽。因此在返回溜槽与气力提升机之间设置一台除杂装置，该装置结构简单，操作方便，使杂质在进入气力提升机之前除去，利于后面的原料输送。
3.5仓顶多点下料装置
在每个贮仓顶设置两台多点下料装置，该系统可将载氟氧化铝下下料点由现在的2个增加到5个，并且只利用仓顶现有的留洞情况，而不需要额外开洞，保证仓顶的密封性。
该系统由氧化铝气固分离设备、分料系统、溜槽、供风风机及管路组成。从气力提升机来的氧化铝和气体混合物在分离器中简单分离，气体通过排气管排入贮仓，氧化铝颗粒在分向盘中分成3份。经过溜槽输送到不同的下料点，排入贮仓。下料点利用贮仓原有的一个下料点，仓顶排气的一个下料点和稀相输送的一个下料点。
3.6载氟氧化铝贮仓分区下料
将载氟氧化铝贮仓下的18个下料口分为两个区，每个区9个下料口，交替下料。改变原有仓底的供气系统，在每段风管上分别安装气流单项阀，通过控制阀门的开启来控制下料点的变化。
将原有两排溜槽汇合成一根溜槽，直接进入超浓相下料管。
以上改进措施都是在原有系统的基础上进行的修改，力争利用原有的设备，并对系统的正常运行造成最小的影响。通过以上改进措施，将最大限度解决氧化铝供料不稳、分料不均、循环次数难于控制、载氟氧化铝仓内分级、出料不均等问题，改善载氟氧化铝的超浓相输送过程，促进电解生产。
四、结语
综上所述我国铝冶金技术总体水平目前已达到了国际先进水平，但是生产过程中的某些具体环节仍然存在很多问题，如何从根本上、从源头给料解决物料不均的问题对于维持电解槽的稳定生产至关重要。本文对这个问题的解决方案进行了论述，应用此技术可以有效改善物料稳定，达到降低阳极效应系数，减少能耗的目的。
参考文献
电解铝节能技术篇8
关键词：阳极效应环境工程铝电生产
一、阳极效应的发生机理及对环境的危害
工业铝电解槽里氧化铝含量低于1%时，氟离子和氧离子共同在碳阳极上放电，形成氧氟化合物（CoF），随后和其他吸附化合物一起积聚在阳极表面上。此时，电解质对碳阳极的湿润性变坏，电解质会在更大程度上为阳极所排斥，于是阳极的有效电流密度逐渐增加，达到临界电流密度时，便发生阳极效应。阳极效应是熔盐电解特有的现象，而以电解铝生产表现尤为明显。阳极效应的产生是多种因素耦合产生的结果，主要表现出电解槽在物料和能量转换过程中不相匹配的因素，因此导致阳极效应发生的主要有设备、原料供应、电解槽情况、操作控制等方面的因素。
阳极效应的最大危害在于阳极效应发生过程中产生的全氟化碳（简称pFCs，主要是CF4和C2F6）对环境的影响。CF4和C2F6是高温室潜势气体，其C-F键非常稳定、不易分解，并且具有很强的红外光线吸收能力，能吸收大量的地表及低空热辐射能，对全球温室效应影响很大。铝电解生产中，阳极效应还伴随着对大气臭氧层有破坏性的pFCs气体的产生。当今西方发达国家对铝电解的环保要求极为严格，已从传统的对氟化盐挥发控制，转向效应发生的pFCs=CF4+C2F6的控制，而控制pFCs（CF4·C2F6）气体是极为困难的。因此西方国家将电解铝技术输出到第三世界国家也是由于这方面的原因。随着我国可持续发展战略的倡导和节能减排政策的实施，减少温室效应，严格控制有害气体排放成为当前环境工程面临的重要任务。近些年来我国原铝工业的快速发展，产能、产量均居世界首位，减少pFCs（CF4·C2F6）排放是铝行业面对节能减排的现实问题。
二、控制阳极效应发生的具体措施
阳极效应发生的主要有设备、原料供应、电解槽情况、操作控制等方面的因素，因此，降低阳极效应系数，减少温室气体排放主要可以从重视设备管理、优化技术条件和改变管理观念等方面入手解决生产中存在的具体问题。
1.保证槽内原料的及时补充
电解质中氧化铝的含量是诱发阳极效应发生的关键要素。实现氧化铝的有效补充，氧化铝控制策略优化、氧化铝供配料方式优化、打壳下料机构的适时维护、氧化铝砂状含量的比例控制等都是在生产中要密切注意的内容。对氧化铝浓度的控制是通过分析电解质电阻变化引起的槽电压变化，进而控制槽电压来实现的。一般的控制策略下，物料平衡与能量平衡之间是存在缺陷的：在氧化铝投入量加大时控制电压是下降的，并且在电解质中氧化铝浓度达到最大时控制电压达到最小值。由于客观限制，解决这一缺陷是困难的。因此在控制过程中常出现失控情况。净化系统投料工艺、超浓相输送系统输送、现场包括卡锤头、堵料、冒料、下料器漏料和不下料等，都会对电解槽内氧化铝的补充产生影响。实际生产中，要对净化系统投料工艺、超浓相输送系统输送进行不断优化，针对氧化铝状况进行调整，避免出现载氟不均匀、结块、结渣等影响输送。为避免卡锤头、堵料、冒料、下料器漏料和不下料等影响生产，要指定专门人员通过及时分析电压与下料曲线过欠量的关系，经常进行现场巡查，及时发现问题并迅速处理。
2.改善技术条件，优化控制程序
槽型其技术条件的保持各不相同，要通过不断的实践来摸索本槽型不同阶段各项技术条件之间的匹配关系，寻求最优的技术条件保持范围，有利于降低效应系数。控制程序随着电解铝生产的不断发展在逐步升级，从最初的简单的下料控制到浓度控制、再到物料平衡和能量平衡控制，控制程序逐步科学化、智能化、人性化，操作界面更为友好。通过优化控制程序，能够更好的控制电解槽的物料平衡和能量平衡，降低阳极效应系数。阳极状况也是控制阳极效应一个环节。阳极状况分为阳极物化质量和阳极表面状态两方面。阳极物化质量对阳极掉渣、阳极消耗异常等有直接影响，进而成为阳极效应发生的诱因之一。因此在生产中要尽量使用高质量阳极。阳极表面状态主要是阳极表面的形状，改变阳极气体的溢出性质，目前主要的措施有梯形阳极、开槽阳极、开孔阳极等，采用这些措施的主要目的是减少气泡挠动，降低二次反应而提高电流效率或减小无效极距实现降低电解槽工作电压达到低电耗生产的目的，但实践表明这些措施对控制阳极效应也有贡献。电解工艺技术条件的合理配置是控制阳极效应的重要内容。平稳有序的工艺运行状况对降低阳极效应系数非常必要。铝量及铝水平、电解质高度、电压、覆盖料、分子比、引风量、槽温等技术条件对合理的能量耗散分布规整的炉膛内形有重要影响，同时也直接影响阳极效应的产生，因此在生产中要合理配置并尽可能保持稳定。
3.改变管理理念，经济效益与环保效益并重
摒弃以往对电解槽效应优缺点参半的错误认识，追求零效应系数管理理念。传统的观念认为阳极效应具有消耗炉底沉淀、清理阳极底掌、判定电解槽冷热状态的功能，大型预焙电解槽具有点式定容下料方式炉底沉淀少，单块阳极底掌面积小，炭渣容易排出，可采集和测量的参数多等特点，阳极效应对电解槽的热平衡和炉膛破坏严重，因此要树立零效应控制理念。通过对员工的操作技能和操作方法的培训，使之具备对电压曲线监控、下料系统异常处理、设备运行异常及时发现的能力，从而保证基础管理工作。
三、结束语
铝电生产中产生的阳极效应不仅影响生产，还会对环境造成极大的危害，随着时代的进步，节能降耗已成为大势所趋，愈来愈受到人们的重视。传统的铝电解生产及对阳极效应的理解和管理已经无法适应当前形势的要求，随着我国可持续发展战略的深入，铝电解生产实现零效应管理是今后发展的方向。
参考文献
电解铝节能技术篇9
论文摘要:介绍了氧化铝、电解铝的冶炼技术，并阐述了其存在的问题及发展动向。
我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2006年氧化铝产量达429万t，铝锭283万t，我国已成为世界铝生产和消费的大国。这一成绩的取得，与科技的贡献是不可分的。
一、氧化铝生产技术
我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，由于我国铝土矿资源的这一显著特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。
（一）氧化铝生产技术
1、拜耳法强化溶出技术，包括管道化溶出、单管预热—高压釜溶出、管道一停留罐溶出、混联法中的拜耳法不平衡溶出、新型高压隔膜泵；
2、一水硬铝石选矿一拜耳法生产氧化铝技术，该技术将选矿技术和拜耳法有机结合，有效地利用了我国大量的中低品位铝土矿，降低了氧化铝的生产成本；
3、矿石均化和多碎少磨技术，包括矿山块矿石及进厂碎矿石均化，多碎少磨提高了磨矿效率，降低了磨矿成本；
4、烧结法熟料烧成强化技术，包括高品位铝土矿强化烧结技术、铝土矿浮选精矿强化烧结技术、生料浆配料、非饱和配方、石灰配料和高浓度碳酸化分解，生料加煤排硫、窑体改造及操作改进、单枪喂料；
5、烧结法熟料溶出技术，包括低苛性分子比溶出、高碳酸钠浓度二段磨溶出、低碳酸钠浓度一段磨溶出；
6、氧化铝闪速焙烧技术，包括美国闪速焙烧炉、丹麦气体悬浮燃烧炉；
7、粗液脱硅技术，包括高压釜间接加热连续脱硅、管道化间接加热连续脱硅、深度脱硅；
8、分解技术，包括连续碳酸化分解、4400m3大型平底分解槽、245m2立盘过滤机、51m2水平盘式过滤机、270m2大型板式换热器、27m2水平带式真空过滤机；
9、赤泥分离技术，包括絮凝沉降分离、φ42m×6m大型钢索扭矩沉降槽、100m2辊子卸料真空转鼓过滤机、385m2单筒凯利叶滤机；
10、蒸发技术，包括降膜蒸发器，高效闪蒸器等。
（二）存在的主要问题
1、能耗高
由于混联法既有完整的拜耳法系统，又有完整的烧结法系统，流程异常复杂。接踵而来的是能耗很高，就是处理铝硅比约为10的优质矿石，能耗仍高达38gj／t氧化铝，是国外一般拜耳法的3倍多。很显然，随着矿石品位下降，经济的拜耳法比例减少，昂贵的烧结法比例增加，能耗还要增加。
2、产品质量不高，多为中间状氧化铝
目前国内冶金级氧化铝产品多为中间状氧化铝，产品粒度较细，产品的磨损指数较大，要很好满足现代电解铝工业大型预焙槽的要求，还要加快砂状氧化铝的开发。
3、原料质量差、铝土矿a／s低
我国铝土矿资源与国外三水铝石和一水软铝石相比，原料质量差，铝土矿a／s低，需要高温高压溶出，这给氧化铝生产带来了困难。
（三）氧化铝冶炼技术的发展方向
1、加速铝土矿选矿工艺的产业化步伐
铝土矿选矿工艺研究通过“十五”科技攻关，已经完成了工业试验，形成了一套完整的工艺路线，“十一五”期间要加快该技术的产业化，并开展铝土矿的反浮选技术研究。
2、强化和革新现有生产方法
溶出是拜耳法的关键工序。我国现在已经有了3种强化溶出技术：管道化溶出；单管预热—高压釜溶出；停留罐溶出。
应该在总结生产实际效果的基础上，尽快推广应用。
首先强化熟料烧结过程，如降低烧成温度，改变供料方式，改进窑体结构等，其次是提高溶液浓度，强化湿法各工序。采用各种添加剂，例如沉降絮凝剂、过滤助滤剂、分解添加剂、溶出添加剂等，可以显著强化生产过程，而且很容易被工业上采用。种子搅拌分解是氧化铝生产中贮存液量最多，时间最长的工序，它的强化必将显著提高工厂的生产能力。
3、加快砂状氧化铝生产技术的攻关，提高我国氧化铝产品质量
我国氧化铝工业由于以一水硬铝石型铝土矿为主要生产原料，致使种分和碳分分解原液的氧化铝浓度高、苛性比值也较高，生产砂状氧化铝的技术难度较大。“十一五”期间要重点解决铝酸钠溶液分解过程粒子成核控制技术、铝酸钠溶液分解过程产品粒度控制技术、铝酸钠溶液分解过程产品强度控制技术和添加剂强化分解技术等。通过科技攻关，形成一套适合我国砂状氧化铝生产技术。
4、加快氧化铝技术成果的产业化
加快石灰拜耳法、双流法新技术、间接加热连续脱硅、高效沉降槽、降膜蒸发技术等技术在氧化铝生产过程中的产业化应用，进一步降低生产能耗和生产成本。
二、电解铝生产技术
目前铝全部采用熔盐电解方法生产，其生产设备从较早的单一侧插自焙槽，发展到拥有侧插自焙、上插自焙、预焙槽等各种槽型。
我国已完成了180ka、280ka和320ka的现代化预焙槽的工业试验和产业化。以节能增产和环保达标为中心的技术改进与改造，促进自焙槽生产技术向预焙槽转化，获得了巨大成功。我国已经成为大型预焙槽开发的先进国家。
（一）电解铝所取得的主要技术成绩
1、计算机控制技术
目前我国主要电解铝厂均采用了计算机控制。自适应控制技术、模糊控制技术和智能模糊控制技术的开发应用使吨铝节电在100kw·h左右。
2、电解槽结构的改进
电解槽结构的改进已先后完成了槽壳结构的改进、槽底保温结构的改进、阴极结构及材料的改进、阳极系统的改进和点下料系统的试验和应用。
3、采用添加剂
电解质中添加氟化镁、氟化铝和锂盐等物质可以改善电解质的某些物化性能，从而提高电解过程中电流效率(约2％左右)。降低电解成本。在电解质中加入添加剂目前已被广泛应用。
（二）存在的技术问题
1、铝电解槽寿命短
现在国际上的大型预焙铝电解寿命在7年以上，有的已达10年，而我国铝电解槽平均寿命仅4年左右。尽管经过几年的生产实践，采取了一系列技术措施，基本克服了电解槽早期破损问题，但槽寿命仍与世界先进水平差距较大。
2、整体机械化装备水平尚待提高
尽管我国在铝电解生产实践中研究开发了一系列专用设备，如多功能联合机组、地爬打壳机、筒式下料器等，但与国际先进水平相比，机械化装备水平尚需进一步提高，主要表现在：
（1）国产多功能联合机组故障频繁，制造质量还不高，关键部件需要进一步开发，如扭拔机构，空压系统及电气控制部分。
（2）相配套的供料系统和槽上部下料系统跑、冒、漏现象严重，多功能机组受料问题需改进提高；对闸刀式下料和插板式下料装置应改造成点式下料。
（3）与工艺操作相配套的设备需研究开发，如出铝及清理抬包的机械化，与电子计算机控制相适应的打壳下料电磁阀的质量及工作性能提高等。
（4）保证大型预焙铝电解槽生产用的压缩空气水分较大，这是目前全国各大铝厂普遍存在的问题，尽管设有气水分离器，但效果不理想，极易损坏各种电磁阀，造成一系列设备故障而影响生产。
（5）与铝电解工艺操作相配套的其它设备需开发，如阳极更换设备，要求不仅能准确地拆卸和安装，而且在更换时能处理残极周围的结壳及掉入槽中的电解质块，现场卫生清理设备及电解槽一系列技术测试设备等。
3、自动控制水平尚待进一步提高
尽管我国大部分铝电解厂采用了电解槽槽控技术，但整体的自动控制水平仍然不高，与国外相比差距较大，主要表现在控制电解槽生产过程的信息取样不完整，电解槽专家系统不完备，与计算机控制技术相配套的设备故障较多以及综合的动态研究不充分等。
（三）铝电解技术的发展
1、完善大型预焙槽技术
在现有开发成功的180ka、280ka和320ka大型预焙槽的基础上，逐步完善。使其各项技术指标进一步提高，达国际领先水平。
2、自焙槽改造技术
电解铝节能技术篇10
关键词：铝冶炼，烟气净化，余热利用技术
在铝冶炼生产中，通常以冰晶石-氧化铝熔体为冶炼质，以碳素材料为电极进行冶炼。在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生以Co2为主的阳极气体，同时还散发出以氟化物和粉尘等污染物为主的烟气，与阳极气体统称为冶炼烟气。弥漫在冶炼车间内部的冶炼烟气使劳动条件恶化，影响生产工人的身体健康。冶炼烟气扩散到厂区周围，也会对大气环境造成经常性污染。因此必须将冶炼烟气进行治理并回收氟化盐和氧化铝。
关于铝冶炼烟气净化处理的工艺方法，国内外大都采用干法净化方式，即首先用新鲜的氧化铝吸附烟气中的有害物质，然后通过布袋过滤，最后将低于国家标准的烟气排入大气。由于在烟气净化中一味追求净化和物料回收效果，对利用高温烟气中携带的热能考虑甚少，造成烟气中的大量的热能白白浪费。
一、铝冶炼的烟气净化工艺
（一）工艺流程
干法净化工艺流程从功能上主要包括冶炼槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风五个部分。冶炼槽产生的烟气经密闭集气罩收集，通过直径600mm的支烟管进入水平排烟总管到地下烟道。烟气在地下烟道与来自氧化铝储槽下部电磁振动给料机的新鲜氧化铝接触混合，经文丘里管吸附反应，袋式除尘器捕集后的含氟氧化铝用风动流槽、斗式提升机输送至含氟氧化铝储槽供冶炼槽使用。净化后的烟气由排烟机抽送到70m高的烟囱排入大气。
（二）烟气特征
铝冶炼从槽型上来说分为自焙槽和预焙槽两种。槽型不同，其烟气性质完全不同。自焙槽烟气量大，烟温低，一般不超过200℃；预焙槽烟温较高，一般达到400℃以上，烟气量大幅降低。除与炉型有关外，不同的地区、工艺流程、操作手段、原材料都对冶炼槽的烟气特征产生影响。
二、国内铝冶炼烟气治理存在的问题
铝冶炼烟气温度高，风量大，成分复杂，不同槽型的烟气特征差别很大。同时粉尘的性质比较特殊，粉尘颗粒细，比表面积大，比重轻，同时还具有一定的粘性，难以清灰；粉尘中含有较多的沥青粉尘，磨蚀性比较强；粉尘中的比电阻也比较高，治理难度比较大。
国内铝冶炼行业为治理铝冶炼烟气进行了大规模、长时间、形式多样、坚持不懈的烟气净化试验研究及实践。但铝冶炼烟气净化方面的总体状况堪忧。许多铝冶炼企业只片面追求经济效益，根本没有烟气净化系统；即使已建立了系统的企业，由于投入不足，也存在不少问题。现有系统的净化指标达不到国家标准；大多数企业进行电解系列扩容改造后，没有对净化系统进行相应的改造，更不具有烟气余热利用系统。
1、中铝平果分公司，共有2个电解铝生产系列，3个电解车间，共有288台预焙阳极电解槽，3个净化除尘系统。预焙槽烟气由管道引出各自厂房外，再汇入统一管道混合进入各自的干法烟气净化装置，厂房环境效果良好，没有烟气余热利用系统。硕士论文，余热利用技术。
2、化隆先奇铝业有限责任公司，共有1个电解铝生产系列，2个电解车间，共有108台预焙阳极电解槽，年产量5万t。硕士论文，余热利用技术。设计方案有两套烟气净化系统，但未实际建设。这种情况在国内较普遍，没有烟气余热利用系统。
自焙槽由于烟气疲软度高，无法直接应用袋除尘器或电除尘器，比较好的如长青铝业公司利用烟气烘焦炭后除尘，但也未能达到排放标准。由于自焙槽污染大，烟气治理难，能耗高，“九五”以后国家将通过政策逐步予以淘汰，预计到2006年后将全部关闭。
国内铝冶炼行业，无论是国内自行设计的还是从发达国家引进的，基本没有应用铝冶炼烟气余热利用技术，没有解决节能问题。虽然有少数企业对铝冶炼烟气的部分热能进行了利用，但效果均不佳。我国是一个严重缺能的国家，对如何有效的积极的利用能源，特别是再生能源显得越来越具有经济意义和社会意义。
三、铝冶炼烟气余热的利用
冶炼产生的烟气由导烟管引入余热锅炉进行热交换，温度降至150℃后进入主烟道与氧化铝进行吸附反应，然后进针刺布袋除尘器除尘，净化后烟气由排烟机送入烟囱排放。余热锅槽产生150℃左右的过热蒸汽供生产使用。
该系统由余热锅炉、针刺布袋除尘器、排烟机三大主机设备组成主系统，另外还包括软化水系统、落花流水丸清灰循环系统、过热蒸汽并网系统、针刺袋除尘器反吹风系统、卸灰输送系统、计算机控制系统等辅助系统。关键技术的突破包括锅炉受热面清灰技术、针刺袋清灰技术、温度控制技术、钢结构热应力补偿技术、系统设计技术、引风机耐温防震技术、滤料设计技术等。余热锅炉采用单气包自然循环直立烟道式，用落丸清灰技术有效解决了锅炉受热面的清灰难题；锅炉结构紧凑、热工制度稳定，保证烟气出口温度稳定在150℃以下，满足了袋除尘器的要求。根据铝冶炼烟气特点设计的袋除尘器采用了一些最新技术，重点考虑了气流分布、清灰方式、卸灰方式、温度控制、设备锁风等技术，并考虑了加强的钢结构设计及整体热应力消除技术。由于采用负压流程，进入主风机的烟气已经得到净化，风机运转的可靠性大大加强。硕士论文，余热利用技术。硕士论文，余热利用技术。计算机控制方面实现了各工艺过程主要参数的实时监控，锅炉水位自动调节，锅炉受热面和针刺袋清灰的自动控制，落丸清灰系统过程监控。硕士论文，余热利用技术。主要工艺参数实现了实时曲线或数据显示，并可以根据需要随时查询打印。硕士论文，余热利用技术。
烟气温度必须超过300℃才能产生过热蒸汽；烟气量不能太大，否则经济上没有可行性；烟气中不能有焦油，否则余热锅炉和针刺袋除尘器都将失效；烟气中一氧化碳必须小于一定比例，否则进余热锅炉容易产生爆炸。这样的应用条件对于自焙槽铝冶炼行业来说是无法达到的，该槽型约占总数的15％。另外该技术一次投资太大，以年产10万t的铝冶炼企业为例，烟气净化余热利用系统一次投资约4000万元。
四、小结
铝冶炼行业总体环保与节能的水平较低，如果政府不给优惠电价，铝冶炼生产就要亏本；如果环保标准严格执行，铝冶炼厂就必须停产。所以环保与节能是关系到铝冶炼企业发展的重大问题。
铝冶炼企业烟气净化余热利用系统的应用，能较好地解决铝冶炼生产节能问题，并取得经济效益、环境效益、社会效益三丰收的成绩。这对推动整个铝冶炼行业的技术进行具有重要意义。自焙槽铝冶炼行业几年后会自然淘汰，开发的意义不大。预焙槽铝冶炼虽然尚无应用成功的先例，但技术上解决已经没有任何问题，另外还要开发其它更加经济、能适应不同用户要求的多种技术途径，并尽快实现预焙槽铝冶炼烟气净化余热利用的实际应用。
参考文献：
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