电解铝行业现行生产工艺技术路线

1、电解铝行业现行生产工艺技术路线1、国外电解铝生产工艺技术路线目前国外先进的电解铝生产技术主要以铝(Pechiney)和挪威水电(Hydro)为代表。近年来，电解铝企业普遍采用高电压，高电解质温度，较高的电解液初晶温度，过热度低，电解池电解质稳定，电解质电阻低，过电压低，效应系数低，电流效率高技术途径，比如法铝AP30电解槽。生产工艺技术路线强调电解槽的能量平衡与物料平衡，在生产过程中可以达到理想的技术经济指标(见表1)。据介绍，目前国际上电解铝电解电流最高的是魁北克省，加拿大的325kA电解槽系列，电解槽系列年平均电流效率为96.0,直流电耗可达13000kWh/t。表1法铝AP30主要工艺技

2、术条件及技术经济指标粘称卑也n值电流强度KA316.5憎匸作电出V4.226.810.9也朋H0.051332013320直流电单耗Kwh/t-AI2、国内电解铝行业生产工艺技术路线应对铝市场长期低迷，生产用电和原材料价格不断上升的局面，以及国家“节能减排”政策的压力，国内电解铝行业现行的大型预焙槽生产工艺技术路线侧重于如何降低电能消耗和综合成本。目前国内铝行业所采用的主流生产工艺技术路线有两条。中国铝业股份有限公司郑州研究院2008年“低压”生产工艺流程线。该技术路线侧重于如何去降低生产能耗，其作法是通过降低电解槽无功电压来降低电解槽槽工作电压（槽工作电压一般小于3.95V，甚至更低，低于3

3、.90V,来谋求吨铝生产电耗的降低。目前国内大部分企业迫于生产用电价格不断上涨以及节能减排政策压力，均采用“低电压”生产工艺技术路线。中国铝业公司中铝国际贵阳铝镁设计院2006年研发的“三度寻优”（三度即电解液温度，初晶结温，过热）生产工艺技术路线。“三度寻优”生产工艺技术路线的工艺技术条件设定与国外生产工艺技术路线相似，侧重于如何提高电流效率来降低电解铝综合生产成本。该技术路线一经推出，曾一度被国内电解铝企业争相采用，但在“低电压”技术路线推出后，因相比电耗方面存在一定的劣势而被许多企业所弃用，目前该技术路线仅在四川启明星、云南铝业、中铝广西分公司、山东华宇铝电等少数企业应用。3、国内电解铝

4、行业现行生产工艺技术路线技术分析3.1“低电压“生产工艺技术路线生产技术分析“低电压”生产工艺技术路线生产实践情况大部分企业在采取“低电压”生产工艺技术路线初期，均取得了降低电耗的预期效果，直流电单耗能降低到13000kwh.t-Al左右。但在槽工作电压稳定到一个较低水平3.95V以下）之后，不同企业的实际生产情况却出现了严重地分化，一部分企业能在维持电解槽平稳生产的条件下;另一部分企业却出现了槽况波动情况，槽内在产铝量明显减少，电流效率明显降低，电耗不降反升，最终被迫反弹槽工作电压并采取调产措施，勉强来维持槽况的相对平稳。表2某企业低电压技术路线下的主要技术条件和技术经济指标阳极效应多发，在

5、正常生产及生产操作过程中槽电压容易出现波动，电解槽难以看管维护，劳动强度陡然上升。另外，在低电压生产条件下，电解质分子比难以保持在较低的水平，维持电解槽平稳生产的情况下分子比普遍较高，甚至高达2.80以上;同时在插槽中掌握工作电压不好，极点被压缩，造成电流效率的损失。在目前效率严重丧失的情况下，生产能耗不会下降。这种情况己经在个别企业出现。与高电压生产条件相比，低电压生产条件下电解槽电流效率有明显的降低和损失，一般仅能维持在91%左右。但也有少数企业能够保持较咼的电流效率，能达到92.5%左右，其技术特征是槽内在产铝量较大、铝水平很高。如河南林州铝业，电解铝电解质达40厘米左右。现阶段，大部分

6、应用“低电压”生产工艺技术路线的企业的技术经济指标只能用单也数値KA31418工作电压V3.95电耕质溫度V939V15廿于比步24載牝铝过剩St%41效应系戮和加日D.26电解质水平cm16-19铝水fcm22:J电溯k率%90,1Kwh?t-AI13246在低电压生产实践中,电解槽的稳定性由于操作者的一般反射的产生而不良。具体清况是：电解槽热稳定性较差，电解质水平难于保持，“一般”来形容（见表2）,能否长周期平稳生产且能持续现有技术经济指标水平尚存在不确定性。“低电压”生产工艺技术路线存在的问题“低压”生产工艺技术线在追求低功耗的同时，是以电流损耗成本为代价。槽工作电压降低，会压缩极距，可

7、能导致电流效率降低实际上，在低压生产条件下，为了保持电解槽的热平衡，电解槽的热还原通常伴随着增强的当前技术措施来补偿电解槽的降低的工作电压该槽减少热量收入。在强化电流生产条件下，电解槽垂直磁场变大，会降低电解槽的稳定性，加大铝液镜面的波动性，进而也会压缩极距造成电流效率的损失；为了防止极距压力过大，有必要采取措施降低电解液的电阻。在工业生产过程中减少电解质电阻最可行的方法是提高电解液的清洁度并提高电解质的分子比例。现实情况是国内铝行业在阳极质量普遍较差的情况下，提高电解质洁净度的工作难度很大，而分子比上升，必然也会降低电流效率。对于复杂的铝电化学反应过程来讲，这部分电流效率的损失是不好加以评估

8、的，如果电流效率损失严重，会吃掉槽工作电压降低所贡献的节电效果，如果电流效率损失严重，则会吃掉槽工作电压降低所贡献的节电效果，同时电流效率降低还会减少产量，造成原铝综合成本的上升，得不偿失。因此，低电压生产不能一味地、片面地降电压，可降低的电压空间仅仅是人为能够消除的无功压降部分。从理论上进行分析，假如一定要采取通过降低工作电压的方法来降低电耗，那么一定要做到降低电压所取得的降低电耗成效要大于同期电流效率损失所吃掉的电耗，从生产经营角度还要考虑电流效率降低所带来的综合成本上升问题。持良好的热平衡和物料平衡，生产过程中各种工艺技术条件稳定、有序，为了达到较好的技术经济指标（见表3）在电流效率方面

9、，该技术路线通过配套的计算机控制程序有效实现了氧化铝和氟化铝的按需添加和对槽工作电压的适时调整，要保持稳定的过热度，低氧化铝浓度，大量过量的氟化铝生产，电池通常能够实现更高的电流效率，可达到93.5%以上。在电能消耗方面，现行的“三度寻优”生产工艺技术路线所要求的槽工作电压较高，高达4.20V左右，在取得较高电流效率的情况下，电耗水平偏高，直流电单耗最好水平也要在13250kwh.t-Al以上，相比“低电压”工艺路线所取得的电耗水平存在一定差距。另外，该工艺路线对槽内在产铝量有较高的要求，在应用初期都需要有一个往槽内增加在产铝的技术调整过程。三度寻优生产工艺路线存在的问题相比“低电压”生产工艺

10、路线，现行的“三度寻优”生产工艺路线的理论基础较为扎实，所需的低过热度控制，低氧化铝浓度，近年来电解液工业中过量氟化铝的用量越来越多，得到铝行业的认可，可以有效地开展有效生产的必要条件。此外，技术路线可以确保电解槽具有良好的稳定性。美中不足的是现行“三度寻优”工艺路线所要求的槽工作电压较高，高达4.20V左右，在取得较高电流效率的情况下，电耗水平偏高，直流电单耗最好水平也要在13250kwh.t-Al以上，相比“低电压”工艺路线所见到的电耗水平存在一定差距。另外，该工艺路线对槽内在产铝量有较高的要求，在应用初期都需要有一个往槽内增加在产铝的技术调整过程，在铝市场不好的情况下，很难让人去接受。正

11、是因为电耗偏高和对在产铝量要求严格等原因，大部分电解铝企业在市场不景气以及电价水平较高的情况下，被迫放弃走“三度寻优”技术路线，但也有一少部分企业对其管控理念比较认同而一直采用该技术路线。从科学角度来讲，现行“三度寻优”生产工艺路线对在产铝量的要求并不过分，但这个要求在目前铝市场较为低迷的情况下，在大多数人眼里来看却是不合时宜，毕竟要往电解槽内调整在产铝是会影响企业本来就不好的经营效益的，另外，其偏高的电耗水平也是不符合目前电价不断上涨和节能减排的政策环境要求的。4、关于大型预焙槽生产工艺技术路线的思考大型预焙槽生产工艺技术路线的科学合理性是以能否实现电解槽平稳高效低耗生产和能否取得最佳的生产经营效果作为评判标准的。从生产实践情况来看，国内电解铝行业现行的“低电压”生产工艺技术路线和“三度寻优”生产工艺技术路线虽然在在降低生产能耗和提高电流效率方面取得了一定的成绩。但从更好地适应目前国内铝市场以及国家政策环境要求的角度来讲，两条生产工艺技术路线都在不同方面表现出一些不足和缺点。根据大型预焙槽连续