现代铝电解技术发展浅析

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1、现代铝电解技术发展浅析报告人：田应甫周雪娇重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆2015年5月8日1主要内容前言1中国铝电解目前存在的技术难题3现代铝电解技术发展浅析4中国铝电解技术现状2前言从2003年起，我国已是全球最大原铝生产国。2014年中国原铝产量达到2438万吨，约占全球产量的48%。，系列电解槽的容量已达到500KA，600KA的超大型槽已试验成功,2014年全国铝锭交流电耗降为13596Kwh/t-Al[1]，成为世界上铝电解能耗最低的国家。但是，中国铝电解技术并不是尽善尽美。随着电解

2、槽超大型化，仍有许多技术瓶颈需要突破。1中国铝电解技术现状1.1中国铝电解槽中国上世纪70年代末从日本引进160KA大型预焙槽后，经过约15年消化吸收，于上世纪90年代中期开发成功了具有我国自主知识产权的200KA、240KA、280KA、300KA大型预焙槽。近十年中，中国的铝电解槽设计技术已有具大发展，300KA至500KA超大型预焙槽已成为我国电解铝的主产槽型，2013年底，我国又试验成功了600KA超大型预焙槽。1.2电解槽的操作管理随着中国铝电解槽的大型化和产量提高。铝电解槽的操作管理水

3、平也有大幅度提高，集中表现在大型预焙槽运行稳定性和劳动生产率的大幅度提升。现在无论多大的电解槽及系列、再未出现过连续病槽的状况，电解槽完全处于设计的技术条件范围内长期稳定运行，劳动生产率从上世纪八十年代不足20吨/人·年，提高到目前的500吨/人·年左右，个别系列已突破600吨/人·年，达到世界先进水平。1.3电解槽的控制水平铝电解槽的自动化控制，经过近30年研究，已从引进的160KA槽的电压调整，定时下料的简单控制，开发成功了低氧化铝浓度自适应控制技术，使大型预备铝电解槽实现了槽温稳定、炉膛稳定

4、、炉底干净、运行稳定，并有效地将阳极效应系数控制到0.1次/槽·日以下。有些槽基本实现了无效应操作。目前，电解槽控制技术已在向槽热量自适应方向发展。1.4铝电解节能技术及能耗近年来，中国成功开发出了具有显著节能效果的异性阴极、双阴极钢板等一系列阴极节能技术，开槽阳极、穿孔阳极等阳极节能技术，使我国铝电解能耗达到了世界先进水平，比世界平均铝电解能耗低1000Kwh/t-Al左右。1.5铝电解原材物料消耗电解槽的控制水平、操作管理水平的提高，使我国电解槽能长期处于较低的槽温下稳定运行，长时间不出现病槽

5、，生产中物料挥发、高温烧损大大减少，生产每吨铝的各种物料大大降低。如氧化铝消耗达到了1920Kg/t-Al以下，阳极毛耗达到490Kg/t-Al以下，氟化盐消耗达到20Kg/t-Al以下。电解槽寿命已从10年前的不足1500天达到目前平均2300天。既降低了阴板材料消耗，也大大降低了修槽废料的产生。2中国铝电解目前存在的技术难题从中国目前已运行的大型及超大型预备槽看，首要问题是电解电流效率不高。大部分生产系列电解槽运行槽电压在3.90V到4.0V之间。电流效率在90%到92%之间，与国外相比，电流

6、效率相差3到5个百分点；其次是电解槽寿命虽有较大提高，但仍不及国外同类型槽寿命；第三是电解槽设计技术，尤其在磁场、热场、力场的模拟计算方面，与国外存在较大差距，这也许是电流效率不高的主要原因；第四是电解槽控制技术不完善，仅仅依靠系列电流和槽电压两个在线参数，很难准确反映电解槽运行的实际状态；第五是电解槽运行状态仿真模拟及在线技术发展滞后，人们无法知晓电解槽内部实际状态；第六是废槽衬的无害化处理，资源的综合利用技术跟不上电解铝工艺的发展，使得大多槽废料成了企业的心病；第七是电解槽大型化的隐忧，无限大

7、型化的优势在哪？有没有投资、能耗、管理和运行优势？3现代铝电解技术发展浅析中国铝电解技术总体不落后于外国，但仍有许多技术问题需要大力开展科研创新，将中国铝电解技术推向更加高端，为此，下面做些粗浅分析3.1深入物理场研究从现代大型预焙槽技术发展看，电解槽的物理场不再是传统的“三场”，而是“六场”，即电场、磁场、热场、力场、流场和浓度场。而且，对物理场的认识也不再局限于“稳态、均一和固定”的思维中，而是必须以“非稳态、非均一、非固定”的观点，思考物理场在电解槽运行中的状态[2]。电场：不仅要考虑阳极电

8、流分布、阴极电流分布，必须研究电流在电解质层、铝液层中流向及分布，研究阴极炭块中的电流流向及阴极钢棒中电流的分布，更要研究阳极电流分布的非均一性、非稳定性、非固定性，电解槽炉底沉淀或结壳对铝液层及阴极炭块中电流走向及分布的影响[3]，从而设计出电场更趋于理想分布的电解槽来，提出更能保证理想电场状态的操作、管理方法来。磁场：磁场由电场产生，但电场理想并不等于磁场理想。不同方向的电流分布将产生不同方向的磁场和磁场强度。所以，磁场的大小不仅取决于电流的大小，而且取决于电流的方向。磁场的研