鋁電解槽節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程及特點.doc

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1、學(xué)無止境鋁電解槽節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程及特點摘要：中國是全球最大的原鋁生產(chǎn)國，已經(jīng)連續(xù)數(shù)年電解鋁產(chǎn)量占全球年總產(chǎn)量的一半以上。電解鋁工業(yè)則是有色行業(yè)中的傳統(tǒng)耗能大戶，電解鋁高耗能的現(xiàn)狀與國家提出的綠色發(fā)展以及建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會等發(fā)展理念不吻合。因此，鋁電解節(jié)能技術(shù)受到電解鋁行業(yè)的高度重視并成為本行業(yè)科研工作的重點和難點。本文將對近十幾年比較重要的鋁電解槽節(jié)能技術(shù)做介紹和分析，同時指出了未來鋁電解節(jié)能技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢，以供鋁電解技術(shù)工作者參考。關(guān)鍵詞：鋁電解槽；節(jié)能技術(shù)；特點；發(fā)展方向節(jié)能減排是當(dāng)今中國各工業(yè)領(lǐng)域工作的重中之重，國家高度重視節(jié)能減排工作。電解鋁工業(yè)則是

2、有色行業(yè)中的傳統(tǒng)耗能大戶，因此加強鋁電解行業(yè)的節(jié)能減排顯得尤為重要[1，2]。在節(jié)能減排、綠色發(fā)展成為當(dāng)今世界經(jīng)濟發(fā)展主題的今天，各大鋁業(yè)公司從來沒有停止過在電解鋁領(lǐng)域的研發(fā)工作，一直投入巨資開展節(jié)能技術(shù)開發(fā)研究，以占領(lǐng)鋁電解綠色發(fā)展的制高點。近十幾年來，中國電解鋁產(chǎn)量快速增長，從2005年778萬噸，迅速發(fā)展到2018年的3430萬噸，伴隨著產(chǎn)量的快速增長，鋁電解節(jié)能技術(shù)也在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，國內(nèi)鋁電解科技工作者在降低鋁電解槽電壓方面研發(fā)了多種新的節(jié)能技術(shù)[3-5]，如無效應(yīng)低電壓技術(shù)、異形陰極技術(shù)、雙鋼棒技術(shù)等，槽電壓較之前有較大幅度的降低，取得了良好的節(jié)能效果，這些技術(shù)在不

3、同的階段對推動節(jié)能降耗均發(fā)揮了重要作用。最新出現(xiàn)的新型穩(wěn)流保溫鋁電解節(jié)能技術(shù)及更低能耗鋁電解節(jié)能技術(shù)是目前鋁電解節(jié)能方面最為先進的技術(shù)，使行業(yè)噸鋁直流電耗大幅降低。本文詳細介紹各種節(jié)能技術(shù)，通過對鋁電解節(jié)能特點分析，為以后鋁電解節(jié)能技術(shù)的研發(fā)提供一些參考，同時指出了未來鋁電解節(jié)能技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢。1鋁電解節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀2學(xué)無止境我國的電解鋁產(chǎn)量在國際上處于遙遙領(lǐng)先的地位，鋁電解技術(shù)在國際上也處于領(lǐng)先水平，伴隨著產(chǎn)量的不斷增長，鋁電解節(jié)能技術(shù)同樣取得了巨大進步，形成了一系列先進技術(shù)，這些技術(shù)在節(jié)能降耗方面發(fā)揮了重要作用，下面就對這些有代表性的鋁電解節(jié)能技術(shù)作較為詳細的介紹和分

4、析。1.1無效應(yīng)低電壓技術(shù)。中國鋁業(yè)鄭州研究院和部分電解鋁企業(yè)從2004年開始通過聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，突破了電解鋁等待效應(yīng)及高槽電壓運行的傳統(tǒng)工藝技術(shù)，成功開發(fā)了鋁電解槽長期無效應(yīng)狀態(tài)下高效穩(wěn)定運行的工藝技術(shù)、控制技術(shù)和低電壓鋁電解節(jié)能成套關(guān)鍵技術(shù)[6]。通過對氧化鋁溶解性能和碳渣分離機理的研究，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)氧化鋁濃度處于1.5%~2.5%的低窄范圍時，電解質(zhì)與炭渣具有良好分離性能，且氧化鋁溶解性能良好，爐底不產(chǎn)生沉淀，探明了電解槽不再需要陽極效應(yīng)來熔化清理爐底沉淀和分離炭渣的規(guī)律。通過對氧化鋁濃度與槽電阻關(guān)系的研究，開發(fā)了以一元二次偏拋物線回歸模型為基礎(chǔ)的無效應(yīng)電解鋁控制技術(shù)，解決了

5、氧化鋁濃度精確預(yù)估與控制的技術(shù)難題，取消了效應(yīng)等待的控制策略、提高了氧化鋁濃度控制精度，為無效應(yīng)電解工藝技術(shù)的實施提供了技術(shù)保障。開發(fā)了基于能量平衡為基礎(chǔ)的與低電壓條件相匹配的低溫鋁電解工藝技術(shù)，為降低槽電壓提供了科學(xué)依據(jù)。首次在工業(yè)上實現(xiàn)了鋁電解的無陽極效應(yīng)低電壓工藝生產(chǎn)運行，形成了一整套無效應(yīng)低耗能的鋁電解生產(chǎn)工藝技術(shù)。該技術(shù)2004年在國家大型鋁電解工業(yè)試驗基地進行工業(yè)試驗，試驗槽陽極效應(yīng)系數(shù)平均0.004次/槽.日，推廣后平均陽極效應(yīng)系數(shù)2鋁電解節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向節(jié)能技術(shù)的研發(fā)是鋁電解工作的重中之重，隨著鋁電解技術(shù)的不斷進步，未來鋁電解的直流電耗會逐漸降低。通過降低電解

6、槽各部分壓降來降低槽電壓，以及提高電流效率是節(jié)能的兩個主要方面。在降低槽電壓方面，可開展的工作主要有采用優(yōu)質(zhì)陽極降低陽極壓降，選用高導(dǎo)電材料替代陽極鐵質(zhì)鋼爪和陰極鋼棒，磷生鐵澆注技術(shù)降低陰極壓降以及提高電解質(zhì)導(dǎo)電性能降低極間壓降等等?？梢酝ㄟ^上部結(jié)構(gòu)改造和內(nèi)襯材料優(yōu)選設(shè)計等措施來減少散熱。在提高電流效率方面，可以在陰極穩(wěn)流和降低水平電流方面做研究。降低槽電壓的同時，輔以提高電流效率，二者相結(jié)合最終實現(xiàn)鋁電解的節(jié)能降耗。2