(1)计算机控制技术的优化升级
未来铝电解计算机控制技术不仅应实现低窄氧化铝浓度的精确控制，更重要的是应对铝电解过程的能量平衡进行高效控制。为此，应开发铝电解过程过热度的控制技术，进而有效控制铝电解温度并提高电流效率。研究表明，过热度与过量氟化铝浓度有密切关系，因而可以对氟化铝添加量进行调节，实现过热度控制。过热度的在线或快速监测是实现过热度控制的重要技术，因此也应加快开发应用。铝电解过程过热度控制水平的提高将进一步改善铝电解运行的热稳定性，从而提高电流效率，实现铝电解节能。
(2)新型阴极结构铝电解槽技术的优化与应用
为进一步降低电耗，需要优化应用新型结构电解槽等重大节能技术，主要优化方向和目标是降低水平电流和提高电流效率。表4-1列出了降低水平电流和提高电流效率所需开发应用的关键技术内容。我国铝电解技术界已经把这些技术的开发应用作为今后研发工作的主要方向。
(3)大力开发应用提高电流效率的技术
电流效率低是我国铝电解工业与国外相比存在的主要差距。为进一步降低电耗，需要优化应用新型结构电解槽等重大节能技术，目标是降低水平电流和提高电流效率。提高电流效率的方法主要包括：提高铝电解槽运行稳定性的技术，优化铝电解槽结构、改进磁场和水平电流分布、先进高效的控制系统及高质量的氧化铝和炭阳极等。
(4)提高铝电解槽的电流密度并保持电流效率的新技术
提高电流密度必须解决铝电解槽结构的优化、炭阳极质量的提高及控制系统的升级等技术难题。因此，提高铝电解电流密度是一个综合性的技术，也是我国铝电解行业应予开发应用的重要技术。
我国大型槽进一步节能的重要方向是提高电流密度并同时尽可能保持较低的槽电压。从国外先进铝电解技术和铝电解运行原理上看，在一定程度上提高电流密度对电流效率具有正面作用，但是在提高电流密度之后，如何保持电解槽的热稳定性和运行稳定性，尽可能保持较低的槽电压，需要进一步开发相应的关键技术。
提高电流密度与降低槽电压存在着相互影响和相互制约的关系，因为提高电流密度将带来有利于提升电流效率的可能性，但同时也会产生提高槽电压的不利结果。我国铝电解工业传统上采用较低电流密度，主要因为：①我国原来与预焙槽配套的各种材料、设备的质量不高，只得采用较低的电流密度;②低电流密度可带来较低的槽电压及电耗，有利于节电。特别是电价较高时，较低的电流密度可实现更低的电耗和生产成本。因此在适当提高电流密度时应该综合比较和考虑。
表4-2为提高电流密度、同时保持尽可能低的槽电压所需要开发应用的重大技术。
实施这些技术的主要目的是在高电流密度下，提高铝电解槽内磁流体稳定性、热稳定性和氧化铝浓度均匀性，从而保证在此条件下的尽可能低的槽电压、高电流效率并节能。为此所采用的主要方法是优化设计、改进控制、采用优质原材料。
(5)高质量炭阳极及新型阳极生产技术的开发应用
目前炭阳极生产的能耗主要在于炭阳极焙烧工序。每吨炭阳极的天然气消耗达到80~90m³，使生阳极块中的煤沥青在焙烧过程充分燃烧并利用其中所含的热能，是降低焙烧能耗的主要方向，同时减少炭阳极焙烧炉的散热损失，也可达到同样目的。炭阳极生产过程的余热利用不仅可节能，而且有利于实现减排。石油焦煅烧如采用先进的罐式煅烧炉，烟气余热采用余热锅炉及发电设备，可将石油焦煅烧余热充分利用。高效节能的炭阳极焙烧技术及石油焦罐式煅烧炉余热利用是降低炭阳极生产能耗的主要技术发展方向。
炭阳极的理论消耗量约为334kg/t，而目前我国铝电解炭耗高达400kg/t以上，主要原因是部分炭阳极中的成分在电解过程生成炭渣掉入电解质中而消耗，这不但提高了炭耗，而且破坏了铝电解的稳定运行。高质量炭阳极是指高性能低消耗的碳素阳极。生产高质量炭阳极需要从原材料性质、生产工艺和生产设备等方面进行研究，目标是实现炭耗低于380kg/t。惰性阳极的研究仍然是一项前瞻性研究工作，主要目标是开发出一种高稳定性、抗腐蚀性、高电导率的新型阳极材料。技术难度大，可能还需要与电解质的改进、电解槽结构的优化相结合。
(6)降低效应系数及效应时间的技术
阳极效应是排放多氟化碳的主要来源，开发降低阳极效应的清洁生产技术，主要是通过优化电解槽控制，合理添加氧化铝，保持电解槽稳定运行，达到降低阳极效应的目标。目前中国铝电解企业的阳极效应系数已降低到0.2次/(槽d)以下。降低阳极效应持续时间也是降低多氟化碳排放的有效途径。可以通过开发阳极效应快速和自动熄灭技术来实现。
914
0 
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
换一批
