我国电解铝生产技术的过去现在与
来源:互联网 发布时间:2006/6/22 18:02:56
  1 电解铝生产技术过去和现在
  
  电解槽容量的增加,将使原铝的相对成本下降。因而,电解槽的容量多年来不断在增加。如前法铝(Pechiney)电解槽的AP18、AP30、AP50型都获得了成功。但其生产效率的提高则是渐进的。
  
  多年来技术上的改进有以下的几个方面:
  
  ● 电解槽操作的机械化,如氧化铝加料,阳极更换等;
  
  ● 电解槽操作用微机控制,特别对电阻的调整,氧化铝加料速度的控制等;
  
  ● 采取先进的计算机模拟(热力、磁流动力……)设计更大和节能的电解槽。
  
  在过去的十年中,电解槽生产效率没有很大的突破,世界上新建电解铝厂几乎都采用同样的技术(AP30型),这是否说明我们的技术水平早已经达到了完善的程度了呢?事实上并非如此。
  
  (1)目前新建的电解铝厂投资太高,吨铝产能超过4000美元
  
  拟建中的电解铝厂为了在经济上能获得更大的回报,会采用较差的技术。这就限制了采用对环保最有利、能耗最低技术的应用,当前我们仍然有50%左右原铝的生产采用自焙槽或比较差的预焙槽;
  
  (2)单位设备产能低。主要参数监控能力差
  
  由于现行电解槽的阳极电流密度低于1A/cm2,单位设备产能是比较低的,电解槽数的观测与控制也是比较困难的。因为传感器是很贵的,不能每台槽都装备,而因监控电解槽的热平衡和电流强度的变化都是很困难的。
  
  (3)生产效率低
  
  在过去10年中,电解槽的容量从180KA提高到300KA以上,然而电流效率,阳极单耗及原铝的电耗等指标都没有很大的改进,近年来电价不断上升,这使人意识到电耗应是发展中改进的重点。现行的电解技术大约只有50%的能量用于反应,其它的能量都被浪费了。此外阳极的消耗约有20%由于付反应而消失。
  
  (4)粉尘与烟气逸散高
  
  虽然新建的电解铝厂都装备有高效的烟气处理设备,但电解厂内不少操作工仍受粉尘和氟的侵害。
  
  (5)温室气体逸散高
  
  每生产一吨原铝约产生1.5吨的二氧化碳气体,如电解铝厂的电力来自煤电站,则吨铝逸散的二氧化碳气体将合计为1.6t/t Al。
  
   2 问题的关键和发展中的探索
  
  (1)间断更换阳极
  
  阳极的更换(包括残极回收)的费用约占生产成本的15%,占生产工时的40%,占电解厂基建投资的30%左右,间断地更换阳极,使烟气逸散,是安全事故和工人职业病的主要原因。此外在更换阳极过程中,大量空气流入电解槽内,加重了废气处理设备的负担。
  
  1950年德国VAW公司在杜赛道夫附近的埃尔贝(Elbe)电解铝厂开展了连续预焙阳极电解槽试验,两个阳极重叠在一起,用特制的粘结剂进行连接。达到不需要更换阳极,不留阳极残头,通过多年试验目前已达到以下的技术经济指标:
  
  电解强度 槽电压 电流效率 电耗 阳极单耗
  129KA 4.7V 92% 15.3mwh/t Al 415kg/t AL
  
  这种独特的生产工艺,虽然有许多优点,但也有经的局限性,还需继续改进。
  
  (2)电流效率的提高与电耗的降低
  
  当前铝业科技界正研究中的课题为采用可湿润的阴极,希望能达到稳定和较低的极距。
  
  目前世界上大型的电解铝厂仍然采用中间加料,不连续阳极的生产工艺,至于惰性阳极,导流式电解槽的方案,仍处于试验研究的阶段,今后的进展如何,让我们拭目以待。
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