铝电解工艺发展分析

2018-01-30韩玉忠黄金贵

世界有色金属 2018年15期

韩玉忠，黄金贵

（青海百河铝业有限责任公司，青海西宁 810001）

1 我国铝电解技术发展现状

据有关统计，我国从事电解铝生产的企业，无论在企业数量还是在产量方面超过了全球电解铝生产企业之和。但是，由于我国人口众多，人均产量规模却达不到世界平均规模的1/2。从生产技术应用方面来看，除了少数的企业的生产技术较为先进以外，大部分企业的的技术应用比较落后，甚至还有近1/3的企业还停留在“小作坊式”的生产技术，导致技术保准低，高消耗、高成本、高污染等现象。虽然部分企业进行了技术改造的努力，但是改造的效果还是与国家和行业提出的要求不符[1]。

我国的电解铝生产技术是从上世纪70年代开始发展历程的，初步从引入国外的技术，经过近二十年理论技术研究，到上世纪90年代能够拥有自己独立的生产技术和理论创新。其中，我国成功研发的大型电解槽技术，从根本上改变了我国电解铝生产技术对外国技术的依赖[2]。但是，由于我国电解铝生产企业在数量、规模、资金、技术等方面参差不齐，造成企业全面进行升级改造存在一定的困难，因此，那些生产技术管理落后的企业，严重制约着我国电解铝生产的进一步发展。

2 铝电解工艺发展过程中存在的问题

（1）电流效率与国际先进水平存有差距。由于我国独立进行电解铝生产技术的研究时间不长，且相关技术条件、经验尚显缺乏，导致探索期间走了些弯路，再加上相关科研人员的对特大型铝电解槽技术的研究攻关程度不够，导致该技术在铝电解生产领域的应用效果不理想，生产流程及产品的部分指标不符合国际先进行业标准的要求，例如，在电流效率相比先进技术标准要低2-3个百分点，生产过程中所消耗的能源、能量过多，这些生产方法和工艺应用的缺陷，迫切需要深入学习国际一流的生产技术，在生产实际和科研中去不断的完善改进[3]。

（2）生活用电隐患不容忽视。我国是能源产量大国，也是能源消费大国。地大物博的天然资源优势环境下存在许多的可再生资源种类。但是由于我国的人口数量过于庞大，导致人均水平的资源量过低，尤其是在我国经济飞速发展的今天，工业生产类行业对资源的需求更加强烈，客观上造成能源消耗总量的不断增加，能源供应紧张的现状。这种现状产生的链接反应也对电力供应造成紧张之势，导致电价的上涨。再者，由于铝电解生产工艺对用电稳定性具有比较特殊的要求，而我国大部分铝电解生产企业的生产技术、设备工艺比较落后，导致对铝电解的生产过程中用电造成安全隐患。这也是一直困扰着铝电解生产工艺改进的技术“瓶颈”。

（3）先进生产技术的融合度不高。从目前铝电解生产企业对新技术的应用情况来看，效果不是很理想。特别是在生产的核心环节中涉及的阴极破损原理和规律的掌握不够成熟，如何延长电解槽的使用寿命的问题解决效果不好，导致电解槽无法按照规定的使用期限正常生产，设备损坏率极高。此外，在焙烧工艺环节中，电流分布不均匀的现象发生较为普遍，而且在实施焙烧工艺的启动阶段对能源的消耗极大，导致运行过程中对电解槽的物理场产生不稳定的影响，难以对热平衡进行合理的控制，并且电解槽电阻极具敏感性，容易收到外部因素的干扰，电解槽在以上因素的作用下，产生的惯性和阳极效应不易控制。因此，一旦出现不稳定因素，就会对恢复正常的生产秩序造成困难和影响。

3 铝电解工艺发展优化路径

（1）改进供电系统，提高供电技术。在铝电解的生产方法和工艺流程中，直流电流供应和相关设备运行的的安全稳定是保证铝电解正常生产的基础。如果供电系统的运行出现了隐患和故障，就会对铝电解生产造成严重不良的影响，对企业造成较大的效益损失。目前供电系统面临的技术难题是对瞬时间恒定电流的供给难以控制在稳定范围。针对此难题，应该引进并应用智能控制技术来有效缓解供电的恒定电流稳定性。安排专人利用浮动门技术等方式负责做好恒定电流的监控，这样能够有效减少电流波动现象的发生。

而且还可以大幅度提高供电的整流效率和质量，从而满足铝电解生产对供电稳定性的要求。此外，由于我国铝电解生产的企业，尤其是中小企业，供电的条件环境依然比较落后，因此，应将供电设备的升级改造作为长期工作规划尽快予以解决。

（2）降低能源消耗，减少环境污染。对于铝电解在生产过程中所产生的废料，一般都会延期对其排放，而铝企业要想实现稳定长远的经营规划，就必须重视并解决好企业生产污染的问题。目前，我国大部分铝电解生产企业都在环保问题上进行了积极的探索和整改，例如，净化系统的配备使用，减少了废气排放量等，这种积极的因素促进了电解铝生产对环境污染程度的有效改善，与此同时，也使企业的生产成本得到了明显的降低，节能增效工作取得了一定的成绩。

十八大以来，绿色环保已经成为工业生产领域的硬性任务指标，尤其是“供测给”经济改革实施以来，为了使铝行业的生产条件符合环保要求和满足市场铝需求，对铝生产行业升级改造是极为必要的。据有关统计显示，我国的电解铝消费量和市场需求会继续扩大，铝市场的发展前景比较乐观，而我国铝电解企业的生产方法和工艺存在的缺陷和不足，难以在保证环保的前提下难以保证足够的产量。这种看似矛盾的问题，只要找准正确的突破口，就能够得到合理的解决。而这个突破就是:以此次经济结构调整为契机，对生产工艺落后的技术、设备进行逐步的淘汰，以技术创新为抓手，紧紧围绕节能降耗、提质增效经营目标，加大对新设备、新技术的投入应用力度，从而实现质量、产量、环保等效益的丰收，带动铝电解生产企业实现全面的转型。在此过程中，企业要积极落实国家政策，树立可持续发展观，认真在技术创新上下功夫，相信通过以上方法的落实与努力，我国的铝电解企业在生产技术、发展规模、市场效应等方面，肯定会有质的飞跃和提高，我国的铝工业产生加工水平也会迈入世界领先的步伐。

（3）融入先进技术，延长使用寿命。电解槽的使用寿命问题作为困扰铝电解生产的技术瓶颈，迫切需要有效解决。目前，国内及世界大部分企业的电解槽技术已向大容量小体积、低成本、高频低阻抗、稳定性强等方向发展。应准确把握技术发展趋势，从电解槽的最佳运转效率和最佳寿命两种因素下功夫，探索建立特大型铝电解槽多物理场的综合模拟与优化系统，依据该系统强大的优化、整合功能，能够对电解槽的材料消耗、资源配置等进行实时的分析监控，从而使电解槽的性能、寿命达到最佳状态，也为新技术新材料的研发提供有力的支持环境。