電解鋁生產工藝的優化分析

李宏波

摘要：近些年，我國的鋁產量已走在世界前列，但電解鋁生產技術較比較落后，尤其是在節能和環保方面存在著較嚴重的問題。在國家提出節能減排的背景下，對電解鋁工業進行節能減排研究是大勢所趨。本文根據我國電解鋁工業存在的主要問題，對電解鋁生產工藝的優化進行了探討，以期對我國電解鋁工業的發展提供借鑒。

關鍵詞：電解鋁;工藝優化;節能減排

引言

我國的鋁工業起步于20世紀70年代，經過半個多世紀的發展，目前已形成一個較完善的產業鏈，為社會各領域持續不斷地提供鋁材。從產量上看，我國無疑是世界第一鋁生產大國。但從技術上看，我國的電解鋁生產工藝比國外要落后不少。盡管我國電解企業不在少數，但其規模都不大，生產技術落后，耗能較高，污染嚴重，我國電解鋁工業的發展面臨著巨大的挑戰。

1.我國電解鋁發展現狀分析

我國從事電解鋁生產的企業，無論在企業數量還是在產量方面超過了全球電解鋁生產企業之和。但是，由于我國人口眾多，人均產量規模卻達不到世界平均規模的1/2。從生產技術應用方面來看，除了少數的企業的生產技術較為先進以外，大部分企業的的技術應用比較落后，甚至還有近1/3的企業還停留在“小作坊式”的生產技術，導致技術保準低，高消耗、高成本、高污染等現象。雖然部分企業進行了技術改造的努力，但是改造的效果還是與國家和行業提出的要求不符。

我國的電解鋁生產技術是從上世紀70年代開始發展歷程的，初步從引入國外的技術，經過近二十年理論技術研究，到上世紀90年代能夠擁有自己獨立的生產技術和理論創新。其中，我國成功研發的大型電解槽技術，從根本上改變了我國電解鋁生產技術對外國技術的依賴。但是，由于我國電解鋁生產企業在數量、規模、資金、技術等方面參差不齊，造成企業全面進行升級改造存在一定的困難，因此，那些生產技術管理落后的企業，嚴重制約著我國電解鋁生產的進一步發展。

2.電解槽生產工藝優化分析

2.1改進供電系統，提高供電技術

在鋁電解的生產方法和工藝流程中，直流電流供應和相關設備運行的的安全穩定是保證鋁電解正常生產的基礎。如果供電系統的運行出現了隱患和故障，就會對鋁電解生產造成嚴重不良的影響，對企業造成較大的效益損失。目前供電系統面臨的技術難題是對瞬時間恒定電流的供給難以控制在穩定范圍。針對此難題，應該引進并應用智能控制技術來有效緩解供電的恒定電流穩定性。安排專人利用浮動門技術等方式負責做好恒定電流的監控，這樣能夠有效減少電流波動現象的發生。而且還可以大幅度提高供電的整流效率和質量，從而滿足鋁電解生產對供電穩定性的要求。此外，由于我國鋁電解生產的企業，尤其是中小企業，供電的條件環境依然比較落后，因此，應將供電設備的升級改造作為長期工作規劃盡快予以解決。

2.2降低輔助電力消耗

除了電解槽之外，其他輔助設備的電耗也是不容忽視的，輔助電力的減少也可以對整個生產工藝的節能起到明顯的效果。輔助電耗主要來源于供料凈化、陽極組裝、鑄造、空壓機、電解動力變等工藝。其中供料凈化的優化主要考慮工運行方式的調整，通過參數的控制使其穩定運行;陽極組裝與爐的頻率有較大關系，中頻爐可起到較好的節能效果，因此要盡可能使用中頻爐;空壓機和電解動力變的優化可以從運行方式著手，根據環境溫度和設備溫度對其運行方式進行動態調整，使之始終處于最佳運行狀態。

2.3提高自動化管理控制水平

鋁電解生產采用多達數百臺電解槽串聯成一個生產系列的方式進行。在強大的直流電流的作用下鋁電解槽內發生著復雜的高溫物理化學和電化學反應，在該體系內形成互有關聯的、可變的電場、磁場、溫度場、熔體流動場等物理場。由于鋁電解槽內高溫熔體的強腐蝕性，濃度、極距和溫度等重要的被控參數目前尚不能在線檢測，能在線檢測的信號只有槽電壓和系列電流。要獲得理想的技術經濟指標，關鍵是控制好幾個主要的技術參數：物料平衡、熱平衡和極距、槽況的綜合分析與輔助決策。因此必須充分借助自動化技術提高管理控制水平，不斷促使鋁電解企業從“高能耗、大污染、勞動力密集型”的傳統形象向“高效率、無污染、自動化”的現代化企業形象跨越。

2.4降低能源消耗，減少環境污染

對于鋁電解在生產過程中所產生的廢料，一般都會延期對其排放，而鋁企業要想實現穩定長遠的經營規劃，就必須重視并解決好企業生產污染的問題。目前，我國大部分鋁電解生產企業都在環保問題上進行了積極的探索和整改，例如，凈化系統的配備使用，減少了廢氣排放量等，這種積極的因素促進了電解鋁生產對環境污染程度的有效改善，與此同時，也使企業的生產成本得到了明顯的降低，節能增效工作取得了一定的成績。十八大以來，綠色環保已經成為工業生產領域的硬性任務指標，尤其是“供測給”經濟改革實施以來，為了使鋁行業的生產條件符合環保要求和滿足市場鋁需求，對鋁生產行業升級改造是極為必要的。據有關統計顯示，我國的電解鋁消費量和市場需求會繼續擴大，鋁市場的發展前景比較樂觀，而我國鋁電解企業的生產方法和工藝存在的缺陷和不足，難以在保證環保的前提下難以保證足夠的產量。這種看似矛盾的問題，只要找準正確的突破口，就能夠得到合理的解決。而這個突破就是：以此次經濟結構調整為契機，對生產工藝落后的技術、設備進行逐步的淘汰，以技術創新為抓手，緊緊圍繞節能降耗、提質增效經營目標，加大對新設備、新技術的投入應用力度，從而實現質量、產量、環保等效益的豐收，帶動鋁電解生產企業實現全面的轉型。在此過程中，企業要積極落實國家政策，樹立可持續發展觀，認真在技術創新上下功夫，相信通過以上方法的落實與努力，我國的鋁電解企業在生產技術、發展規模、市場效應等方面，肯定會有質的飛躍和提高，我國的鋁工業產生加工水平也會邁入世界領先的步伐。

2.5融入先進技術，延長使用壽命

電解槽的使用壽命問題作為困擾鋁電解生產的技術瓶頸，迫切需要有效解決。目前，國內及世界大部分企業的電解槽技術已向大容量小體積、低成本、高頻低阻抗、穩定性強等方向發展。應準確把握技術發展趨勢，從電解槽的最佳運轉效率和最佳壽命兩種因素下功夫，探索建立特大型鋁電解槽多物理場的綜合模擬與優化系統，依據該系統強大的優化、整合功能，能夠對電解槽的材料消耗、資源配置等進行實時的分析監控，從而使電解槽的性能、壽命達到最佳狀態，也為新技術新材料的研發提供有力的支持環境。

結束語

綜上所述，面對嚴峻的挑戰，鋁電解企業應當順勢而為，積極正視和探索鋁電解在生產工藝技術等方面存在的不足核問題，在技術、設備方面進行大力的引入和創新，不斷改進生產方法和工藝流程，這樣才能使企業發展符合國家經濟發展和市場的要求，從而促進鋁電解生產企業實現又快又好的發展。

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（作者單位：新疆眾和股份有限公司）