提高我国电解铝技术经济指标的探讨

提高我国电解铝技术经济指标的探讨 筮鱼盆 一中国铝业公司 郑州轻金属研 提高 一 ,我国电解铝工业 生产技术现状及差距 1.自焙槽技术仍占主流.由 于自培槽建设具有投资省,建 设周期短,见效快等特点.使我 国自焙槽铝厂得到迅速发展,截止1999年.我国的自焙槽技 术产铝量约占总产量的65.6%. 厂家数占全国铝厂总数9o%1~J, 上(118家).尽管自焙槽铝厂在 满足国民经济建设和人民生活 需要方面发挥了重要作用,并 ? 56? 已成为我国电解铝工业的重要 组成.但是,由于采用的仍然是 50年代前苏联60KA或106KA 及以下的上插或侧插自焙槽技 术,技术装备水平低,能耗高, 环境污染严重.但随着环保和 能源要求的日益严格,自培槽 铝厂面临改造.近年来,部分自 焙槽已经开始了技术改进和改 造,但目前自焙槽产量仍占铝 总产量的6O%左右.而世界铝 工业的自焙槽铝产量仅占全部 产量的25%,其余均为预焙槽, 详细情况见表1. 2预焙槽技术发展迅速.但 种类繁多.国内预焙槽技术近 几年发展迅速,但种类繁多且 每种产量不大,据不完全统计, 我国现有320KA,280KA, 230KA,200KA和186KA现代 预培槽,以及160KA,155KA, 140KA,135KA,114KA,80KA, 75KA和60KA中小型预焙槽 共10余种槽型.其中160KA 预焙槽约1314台近51万吨产 能,占总量的1/5,它是国内最 主要的预培槽型,属国际20年 前技术装备水平即使作为同 《有色金届工业》?2002年第2期 撞邃鱼 表1世界电解铝生产槽型比倒 现代葡培 【技术装备(%)预焙技术装备(%)上插自焙技术(%)侧插自焙技术(%) 世界台计l26647.21887 姜国I795105100 加拿大57119【24764 东欧12255l47-5150 F一西——————r——12一————一 中国36.0I4日60.0 一 种系列电流,槽设计也不尽 相同.而国外的预焙槽种类较 少,常见的有150KA,180KA, 300KA电解槽.其中法国彼施 涅公司开发的AP18(180KA)已 有3412台投入运行,年产量达 180万吨;它开发的AP30 (300KA)已有2472台在生产,年 产量近220万吨.上述两种槽 型合产量每年约4OO万吨, 占西方世界铝年产总量的 2O% 3.电解铝工艺还有一定的 差距.电解铝工艺上的差距一 方面表现在国内铝电解过程温 度和电解质分子比偏高,氧化 铝浓度波动范围较大.国内铝 电解温度一般控制在950, 970eC,过热度lO-20eC,而国外 的先进指标为温度940-950qC, 过热度5-1Oq(2.国内的铝电解 质分子比,般为2.3-2.5左右, 而国外的分子比一般控制在 2.2~2.3之问.国内铝电解质的 氧化铝浓度一般控制在1.5, 3.5%之间,而国外电解槽一般 控制在2.0—25%.另一方面表 现在电流密度低,目前我国大 型预焙阳极电解槽的阳极电流 密度在0.73A/em2以下,国外近 些年来开展了卓有成效的强化 电流的工作,电流密度大幅度 提高,如新西兰迪拜铝厂的 《有色金属业》-20O2年第2期 200KA系列阳极电流密度高达 0.88A/crn2. 4.技术指标低于国际先进 水平.国内采用大型预焙铝电 解槽的铝广电流效率一般在 93%左右,而国际先进水平的电 解铝厂,其电流效率一般都在 95%以上.虽然国内新建的部分 铝厂指标已接近国际先进水 平,如关铝股份的200KA系列, 电流效率95.12%;平果铝业公 司的320KA系列,电流效率 95%;贵帅1铝厂的230KA系列, 电流效率94.7%;新安铝厂的 160KA系列,电流效率93.9%. 应该指出,目前国内铝厂的整 流效率一般按93-95%计算,极 个别的按97%计算,而国外的 现代预焙槽整流效率则普遍按 98--99%~:,这使得在相同数 值下我国铝电解的技术指标实 际上低于国外.与国际先进水 平相比仍有2%的差距.目前国 内预焙槽的炭阳极消耗一般在 480公斤/吨?铝(净耗),而国外 最低的炭阳极消耗仅为390公 斤/吨?铝(净耗),差距较大.国 内的阳极效应系数普遍偏高, 一 般为0.3--0.5次/槽?日之间, 关铝股份新投产的200KA系列 阳极效应系数为0.2次/槽,日, 这在国内已是很先进的指标 了;而国外的现代预焙槽效应 ,0.2次/槽?日, 系数一般为0.1 新投产的AP50系列年平均效 应系数则为0.04-4).05次/槽? 日.国内预培槽的槽寿命平均 为3.5年左右,国外预焙槽的槽 寿命一般可达到6-8年,高的 可达10年. 二,提高铝工业技术经济指标 的措施 随着我国加人世贸组织, 经济一体化的进程逐步加快, 中国铝52业面临的竞争形势更 加严峻.所以,我们必须尽快改 善落后的生产技术水平,提高 电解铝工业的整体技术经济指 标,这对我国电解铝工业的发 展具有重要意义. 影响铝电解技术经济指标 的原因是很多的,我们应从生 产工艺的改进,机械电气化装 备的改善,生产管理水平的提 高等多方面来考虑,重点从提 高电流效率,单位槽铝产量和 大型预焙槽寿命人手,最终达 到提高原铝质量,降低原铝成 本的目的. 提高铝电解电流效率和其 它技术经济指标应是一个系统 可以有许多措施,现从以 工程, 下几个方面进行探讨: 1.优化预焙槽槽型,加快自 焙槽改造.关于何种槽型最适 合中国的铝工业,最有利于提 高电流效率,直存在争议.为 适应国际竞争,各单位应排除 部门利益之争,集中优势科研 力量,取长补短,设计出具有我 国自主知识产权的现代高效电 解槽.法国彼施涅公司的AP18 从1978年成功(下转第59页) ? 57? 技术设备玟不议首 都能在产生足够的第三体塑化 层(Third-bodyP1asticization) 提供满意的流道使焊接作业所 需的功率最小. 对磨擦振动焊的铝台金进 行了详细的冶金分析,研究了 整个合金微析出物的变化,作 为磨擦产生的热和所产生的第 三体区域的结果,对于台金的 高倍组织有相当明显的影响. 但磨擦振动焊的热影响区和熔 焊的热影响区极其相似.但采 用熔焊时,铝台金只存在有3 个区,即热力影响区,热影响区 和变形区,而磨擦振动焊除了 具有上述3个区外,还有1个 第三体塑化层区.从磨擦振动 焊的焊接处取样表明在焊接过 程里过渡的塑化第三体的形成 造成了两个焊接件部分的物理 上的内部混合.这种洋葱状结 构的存在再次说明固相焊接工 艺的适用性和坚固的连接性 能. 磨擦振动焊特别适合于高 质量,高度一体化焊接,和熔焊 一 样,也需要焊后热处理来改 善焊接处的机械性能.在对不 同金属进行磨擦振动焊时也会 造成有限的内部台金化,而内 部台金化对于熔焊来说是一个 主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,两种不同金属的接 《上接第57页)启动,AP3O从 1986年正式投入生产,20年来 一 直在世界上保持领先水平, 并在多个国家推广应用,其技 术开发方法值得我们借鉴. 自焙槽容量,般在]00KA 以下,多采用侧插技术,这类槽 型的生产厂家技术装备水平 环境污染严重.出 低,能耗高, 路在于采用先进的铝电解和污 染防冶技术进行改造. 2提高铝电解生产的原料 质量.铝电解生产的原材料(主 要是氧化铝和阳极,阴极碳块) 对铝电解的电流效率和其它技 术指标也有很大影响.国外铝 电解厂对原材料都有非常严格 的要求,有详细全面的检测指 标.而我国在这方面的重视程 度还需要提高.就氧化铝方面, 由于铝土矿资源的特点和生产 工艺不同,我国电解用氧化铝 的物理化学性能与国外相比有 一 定差距,我们应加快砂状氧 化铝的开发.此外,国内的阳 《有色金属工业》?21302年第2期 极,阴极碳块质量也迫切需要 提高,我们可以通过引进国外 先进的炭素检测仪器和系统完 善检测手段,并改善炭素生产 工艺和颗粒配方,来推动我国 铝用炭素材料质量的提高.如 果阳极,阴极碳块质量能得到 大幅提高,一方面可以改善铝 电解的生产技术指标,另一方 面可以提高电解槽使用寿命, 还能通过适当加大电流密度来 提高原铝产量. 3改进工艺殛监控条件.目 前,国内的铝电解槽普遍电解 温度较高,且波动较大.为降低 电解温度,一方面应该适当降 低电解质的过热度,另外也可 以通过添加一定量添加荆和适 当降低分子比来降低电解质的 初晶温度.据权威的统计数字, 每降低电解温度1,电流效 率平均提高1.1.5%.此外,降 低电解温度还可以减少槽内高 温的电解质和铝对周围环境的 热损失量,并有币于侧部炉帮 点是产生电蚀的潜在源,这是 必须要注意的问题. 磨擦振动焊还局限于用在 两个一样横断面形状的焊接 上,且焊接材料厚度一样的接 点上的焊接,能满足上面两个 要求,磨擦振动焊是一个非常 节省能源,非常快速的焊接工 艺. 目前,还在研究开发不同 厚度形状的型材的焊接,磨擦 振动焊的焊接工具和特殊焊接 设备,尽管采用磨擦振动焊还 有局限性,但仍然是一种有效 可用的焊接工艺技术.? 的形成.为准确控制和监测电 解温度,还必须发展连续和半 连续测温系统.目前法铝最新 的AP50系列就配有半连续自 动测温装置. 4加强基础研究,提高设计 水平.为提高铝电解的技术经 济指标,还必须在电解槽的物 理场设计方面下功夫.应采用 电磁和磁流体动力学模型来计 算磁场,以得到金属铝熔池的 最佳稳定性和减少水平电流分 布的影响.铝液的相对平稳可 以减少铝向电解质中的扩散, 从而提高电流效率.利用热场 模型评价和优化炉帮的状态, 促进侧部炉帮形成,可以显着 的提高电解槽寿命. 通过以上几点措施的实 施,无疑能够有效地提高我国 电解铝生产的技术经济指标, 但要达到和超过国际先进水 平,我国铝工业科技工作者还 需付出艰苦的努力.? ? 59-