电解铝生产工艺的优化分析

李宏波

摘要：近些年，我国的铝产量已走在世界前列，但电解铝生产技术较比较落后，尤其是在节能和环保方面存在着较严重的问题。在国家提出节能减排的背景下，对电解铝工业进行节能减排研究是大势所趋。本文根据我国电解铝工业存在的主要问题，对电解铝生产工艺的优化进行了探讨，以期对我国电解铝工业的发展提供借鉴。

关键词：电解铝;工艺优化;节能減排

引言

我国的铝工业起步于20世纪70年代，经过半个多世纪的发展，目前已形成一个较完善的产业链，为社会各领域持续不断地提供铝材。从产量上看，我国无疑是世界第一铝生产大国。但从技术上看，我国的电解铝生产工艺比国外要落后不少。尽管我国电解企业不在少数，但其规模都不大，生产技术落后，耗能较高，污染严重，我国电解铝工业的发展面临着巨大的挑战。

1.我国电解铝发展现状分析

我国从事电解铝生产的企业，无论在企业数量还是在产量方面超过了全球电解铝生产企业之和。但是，由于我国人口众多，人均产量规模却达不到世界平均规模的1/2。从生产技术应用方面来看，除了少数的企业的生产技术较为先进以外，大部分企业的的技术应用比较落后，甚至还有近1/3的企业还停留在“小作坊式”的生产技术，导致技术保准低，高消耗、高成本、高污染等现象。虽然部分企业进行了技术改造的努力，但是改造的效果还是与国家和行业提出的要求不符。

我国的电解铝生产技术是从上世纪70年代开始发展历程的，初步从引入国外的技术，经过近二十年理论技术研究，到上世纪90年代能够拥有自己独立的生产技术和理论创新。其中，我国成功研发的大型电解槽技术，从根本上改变了我国电解铝生产技术对外国技术的依赖。但是，由于我国电解铝生产企业在数量、规模、资金、技术等方面参差不齐，造成企业全面进行升级改造存在一定的困难，因此，那些生产技术管理落后的企业，严重制约着我国电解铝生产的进一步发展。

2.电解槽生产工艺优化分析

2.1改进供电系统，提高供电技术

在铝电解的生产方法和工艺流程中，直流电流供应和相关设备运行的的安全稳定是保证铝电解正常生产的基础。如果供电系统的运行出现了隐患和故障，就会对铝电解生产造成严重不良的影响，对企业造成较大的效益损失。目前供电系统面临的技术难题是对瞬时间恒定电流的供给难以控制在稳定范围。针对此难题，应该引进并应用智能控制技术来有效缓解供电的恒定电流稳定性。安排专人利用浮动门技术等方式负责做好恒定电流的监控，这样能够有效减少电流波动现象的发生。而且还可以大幅度提高供电的整流效率和质量，从而满足铝电解生产对供电稳定性的要求。此外，由于我国铝电解生产的企业，尤其是中小企业，供电的条件环境依然比较落后，因此，应将供电设备的升级改造作为长期工作规划尽快予以解决。

2.2降低辅助电力消耗

除了电解槽之外，其他辅助设备的电耗也是不容忽视的，辅助电力的减少也可以对整个生产工艺的节能起到明显的效果。辅助电耗主要来源于供料净化、阳极组装、铸造、空压机、电解动力变等工艺。其中供料净化的优化主要考虑工运行方式的调整，通过参数的控制使其稳定运行;阳极组装与炉的频率有较大关系，中频炉可起到较好的节能效果，因此要尽可能使用中频炉;空压机和电解动力变的优化可以从运行方式着手，根据环境温度和设备温度对其运行方式进行动态调整，使之始终处于最佳运行状态。

2.3提高自动化管理控制水平

铝电解生产采用多达数百台电解槽串联成一个生产系列的方式进行。在强大的直流电流的作用下铝电解槽内发生着复杂的高温物理化学和电化学反应，在该体系内形成互有关联的、可变的电场、磁场、温度场、熔体流动场等物理场。由于铝电解槽内高温熔体的强腐蚀性，浓度、极距和温度等重要的被控参数目前尚不能在线检测，能在线检测的信号只有槽电压和系列电流。要获得理想的技术经济指标，关键是控制好几个主要的技术参数：物料平衡、热平衡和极距、槽况的综合分析与辅助决策。因此必须充分借助自动化技术提高管理控制水平，不断促使铝电解企业从“高能耗、大污染、劳动力密集型”的传统形象向“高效率、无污染、自动化”的现代化企业形象跨越。

2.4降低能源消耗，减少环境污染

对于铝电解在生产过程中所产生的废料，一般都会延期对其排放，而铝企业要想实现稳定长远的经营规划，就必须重视并解决好企业生产污染的问题。目前，我国大部分铝电解生产企业都在环保问题上进行了积极的探索和整改，例如，净化系统的配备使用，减少了废气排放量等，这种积极的因素促进了电解铝生产对环境污染程度的有效改善，与此同时，也使企业的生产成本得到了明显的降低，节能增效工作取得了一定的成绩。十八大以来，绿色环保已经成为工业生产领域的硬性任务指标，尤其是“供测给”经济改革实施以来，为了使铝行业的生产条件符合环保要求和满足市场铝需求，对铝生产行业升级改造是极为必要的。据有关统计显示，我国的电解铝消费量和市场需求会继续扩大，铝市场的发展前景比较乐观，而我国铝电解企业的生产方法和工艺存在的缺陷和不足，难以在保证环保的前提下难以保证足够的产量。这种看似矛盾的问题，只要找准正确的突破口，就能够得到合理的解决。而这个突破就是：以此次经济结构调整为契机，对生产工艺落后的技术、设备进行逐步的淘汰，以技术创新为抓手，紧紧围绕节能降耗、提质增效经营目标，加大对新设备、新技术的投入应用力度，从而实现质量、产量、环保等效益的丰收，带动铝电解生产企业实现全面的转型。在此过程中，企业要积极落实国家政策，树立可持续发展观，认真在技术创新上下功夫，相信通过以上方法的落实与努力，我国的铝电解企业在生产技术、发展规模、市场效应等方面，肯定会有质的飞跃和提高，我国的铝工业产生加工水平也会迈入世界领先的步伐。

2.5融入先进技术，延长使用寿命

电解槽的使用寿命问题作为困扰铝电解生产的技术瓶颈，迫切需要有效解决。目前，国内及世界大部分企业的电解槽技术已向大容量小体积、低成本、高频低阻抗、稳定性强等方向发展。应准确把握技术发展趋势，从电解槽的最佳运转效率和最佳寿命两种因素下功夫，探索建立特大型铝电解槽多物理场的综合模拟与优化系统，依据该系统强大的优化、整合功能，能够对电解槽的材料消耗、资源配置等进行实时的分析监控，从而使电解槽的性能、寿命达到最佳状态，也为新技术新材料的研发提供有力的支持环境。

结束语

综上所述，面对严峻的挑战，铝电解企业应当顺势而为，积极正视和探索铝电解在生产工艺技术等方面存在的不足核问题，在技术、设备方面进行大力的引入和创新，不断改进生产方法和工艺流程，这样才能使企业发展符合国家经济发展和市场的要求，从而促进铝电解生产企业实现又快又好的发展。

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（作者单位：新疆众和股份有限公司）