試論氧化鋁、電解鋁的冶煉技術及發展動向

摘要：介紹了氧化鋁、電解鋁的冶煉技術，并闡述了其存在的問題及發展動向。

關鍵詞：鋁冶煉 技術現狀 發展趨勢

我國的鋁冶煉工業經過幾十年的發展，取得了前所未有的成績，2006年氧化鋁產量達429萬噸，鋁錠283萬噸，我國已成為世界鋁生產和消費的大國。這一成績的取得，與科技的貢獻是不可分的。

一、氧化鋁生產技術

我國鋁土礦資源絕大多數為一水硬鋁石，由于我國鋁土礦資源的這一顯著特點，國內氧化鋁生產大多采用混聯法，此外，還有拜耳法和燒結法。

（一）氧化鋁生產技術

1.拜耳法強化溶出技術，包括管道化溶出、單管預熱—高壓釜溶出、管道一停留罐溶出、混聯法中的拜耳法不平衡溶出、新型高壓隔膜泵；

2.一水硬鋁石選礦一拜耳法生產氧化鋁技術，該技術將選礦技術和拜耳法有機結合，有效地利用了我國大量的中低品位鋁土礦，降低了氧化鋁的生產成本；

3.礦石均化和多碎少磨技術，包括礦山塊礦石及進廠碎礦石均化，多碎少磨提高了磨礦效率，降低了磨礦成本；

4.燒結法熟料燒成強化技術，包括高品位鋁土礦強化燒結技術、鋁土礦浮選精礦強化燒結技術、生料漿配料、非飽和配方、石灰配料和高濃度碳酸化分解，生料加煤排硫、窯體改造及操作改進、單槍喂料；

5.燒結法熟料溶出技術，包括低苛性分子比溶出、高碳酸鈉濃度二段磨溶出、低碳酸鈉濃度一段磨溶出；

6.氧化鋁閃速焙燒技術，包括美國閃速焙燒爐、丹麥氣體懸浮燃燒爐；

7.粗液脫硅技術，包括高壓釜間接加熱連續脫硅、管道化間接加熱連續脫硅、深度脫硅；

8.分解技術，包括連續碳酸化分解、4400m3大型平底分解槽、245m2立盤過濾機、51m2水平盤式過濾機、270m2大型板式換熱器、27m2水平帶式真空過濾機；

9.赤泥分離技術，包括絮凝沉降分離、Φ42m×6m大型鋼索扭矩沉降槽、 100m2輥子卸料真空轉鼓過濾機、385m2單筒凱利葉濾機；

10.蒸發技術，包括降膜蒸發器，高效閃蒸器等。

二、電解鋁生產技術

目前鋁全部采用熔鹽電解方法生產，其生產設備從較早的單一側插自焙槽，發展到擁有側插自焙、上插自焙、預焙槽等各種槽型。

我國已完成了180kA、280kA和320kA的現代化預焙槽的工業試驗和產業化。以節能增產和環保達標為中心的技術改進與改造，促進自焙槽生產技術向預焙槽轉化，獲得了巨大成功。我國已經成為大型預焙槽開發的先進國家。

（一）電解鋁所取得的主要技術成績

1.計算機控制技術

目前我國主要電解鋁廠均采用了計算機控制。自適應控制技術、模糊控制技術和智能模糊控制技術的開發應用使噸鋁節電在100kW·h左右。

2.電解槽結構的改進

電解槽結構的改進已先后完成了槽殼結構的改進、槽底保溫結構的改進、陰極結構及材料的改進、陽極系統的改進和點下料系統的試驗和應用。

3.采用添加劑

電解質中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質可以改善電解質的某些物化性能，從而提高電解過程中電流效率（約2%左右）。降低電解成本。在電解質中加入添加劑目前已被廣泛應用。

（二）存在的技術問題

1.鋁電解槽壽命短

現在國際上的大型預焙鋁電解壽命在7年以上，有的已達10年，而我國鋁電解槽平均壽命僅4年左右。盡管經過幾年的生產實踐，采取了一系列技術措施，基本克服了電解槽早期破損問題，但槽壽命仍與世界先進水平差距較大。

2.整體機械化裝備水平尚待提高

盡管我國在鋁電解生產實踐中研究開發了一系列專用設備，如多功能聯合機組、地爬打殼機、筒式下料器等，但與國際先進水平相比，機械化裝備水平尚需進一步提高，主要表現在：

（1）國產多功能聯合機組故障頻繁，制造質量還不高，關鍵部件需要進一步開發，如扭拔機構，空壓系統及電氣控制部分。

（2）相配套的供料系統和槽上部下料系統跑、冒、漏現象嚴重，多功能機組受料問題需改進提高；對閘刀式下料和插板式下料裝置應改造成點式下料。

（3）與工藝操作相配套的設備需研究開發，如出鋁及清理抬包的機械化，與電子計算機控制相適應的打殼下料電磁閥的質量及工作性能提高等。

（4）保證大型預焙鋁電解槽生產用的壓縮空氣水分較大，這是目前全國各大鋁廠普遍存在的問題，盡管設有氣水分離器，但效果不理想，極易損壞各種電磁閥，造成一系列設備故障而影響生產。

（5）與鋁電解工藝操作相配套的其它設備需開發，如陽極更換設備，要求不僅能準確地拆卸和安裝，而且在更換時能處理殘極周圍的結殼及掉入槽中的電解質塊，現場衛生清理設備及電解槽一系列技術測試設備等。

3.自動控制水平尚待進一步提高

盡管我國大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術，但整體的自動控制水平仍然不高，與國外相比差距較大，主要表現在控制電解槽生產過程的信息取樣不完整，電解槽專家系統不完備，與計算機控制技術相配套的設備故障較多以及綜合的動態研究不充分等。

（三）鋁電解技術的發展

1.完善大型預焙槽技術

在現有開發成功的180kA、280kA和320kA大型預焙槽的基礎上，逐步完善。使其各項技術指標進一步提高，達國際領先水平。

2.自焙槽改造技術

自焙槽目前約占我國鋁的總產能的一半左右，鑒于我國目前的經濟狀態，在短期內全部淘汰是不可能的，因此，對自焙槽進行技術改造是勢在必行的。

總之，我國鋁冶煉技術水平近些年來得到了迅速的發展，縮短了與發達國家的差距，但我們還應該看到，我國加入WTO，鋁冶煉工業所面臨的挑戰，加快技術進步，提高鋁冶煉企業的競爭力是我們迫切的任務。