NEUI电解铝集约型物料输送系统

王尚元，杨青辰，班允刚，刘 靖

(东北大学设计研究院(有限公司)，辽宁 沈阳 110166)

0 引 言

目前，电解铝市场开发竞争非常激烈，是全方位的竞争。以电解槽为代表的核心技术竞争依然是重中之重，其他配套系统的“对标”也陆续走上竞争舞台。因此，为了提高东北大学设计研究院(有限公司)(中文简称：东大院，英文简称：NEUI)电解铝专业的综合竞争力，需要对电解铝生产各环节开展对标、分析、研究和提升。

1 现有输送系统存在的问题

破碎电解质是电解铝生产的重要物料，在电解铝生产中作为覆盖料使用，维持电解槽热平衡；同时参与电解铝生产，提高氟化物的利用率，可以减少污染物(氟化物)的排放。

氟化盐主要作为电解铝的助熔剂，以降低氧化铝的熔点和提高电解质导电率，对铝电解降低能耗、节约成本具有重要意义。

破碎电解质和氟化盐是电解铝生产的重要物料，其输送过程是电解铝生产的重要环节。目前，输送系统存在着投资、运行成本高，运行不稳定，机械故障率高、绿色指标差等缺点。下面从破碎电解质输送系统和氟化盐输送系统2个方面进行介绍。

1.1 破碎电解质输送系统

目前，破碎电解质输送系统通常设置在电解车间通廊附近，采用敞开式的翻斗车输送物料，采用敞开式收尘罩收尘。通过斗式提升机将物料输送至高位料仓内贮存。高位料仓中的物料通过溜槽、螺旋给料机或带式输送机等方式输送至多功能机组的破碎电解质料箱内，在换极时作为覆盖料添加到阳极块顶表面。传统的破碎电解质输送系统流程详见图1。

图1 传统破碎电解质输送系统流程图Fig.1 Flow chart of traditional conveying system of crushed electrolyte

传统的输送系统存在着以下不足：

(1)采用翻斗车输送破碎电解质，卸料过程中扬尘大，侧开式收尘罩收尘效果不佳，收尘烟气量大；需要设置独立的收尘系统，投资、运行成本高；

(2)加料斗与高位料仓均具有存贮能力，功能重合；

(3)采用溜槽或螺旋输送机输送时，存在着下料不畅的缺陷；采用带式输送机输送时存在着投资运行成本高、下料不畅、机械故障率高以及扬尘大等缺陷。

1.2 氟化盐输送系统

目前，氟化盐输送系统通常设置在电解车间通廊附近，通过稀相输送系统将氟化盐输送至氟化盐高位料仓内贮存。高位料仓中的物料通过溜槽输送至多功能机组的氟化盐料箱内，最后参与电解生产。传统的氟化盐输送系统流程详见图2。

这种传统的输送系统存在着以下不足：

(1)输送系统的投资、运行成本高；

(2)电解槽通常设置1～2个氟化盐加料点，氟化盐添加至槽内后存在着熔解不均匀，浓度梯度大的问题。

图2 传统氟化盐输送系统流程图Fig.2 Flow chart of traditional conveying system of fluoride salts

2 技术开发

针对上述存在的两方面问题，以“紧凑、简约、通畅”为设计理念，NEUI开发了“电解铝集约型物料输送系统”。该系统主要包括：“集约型破碎电解质输送系统”和“集约型氟化盐输送系统”。

文化传承与诠释，是高中语文核心素养的重要内涵，高中语文的学习过程，是对汉语以及中华文化的学习。因此，在高中语文教学中，汉语文化是教学的重点[1]。尤其是在信息化时代下，社会文化呈现出多元性，加强学生对于本民族文化的认同感，成为培养学生爱国情怀的重要工作。所以，在高中语文核心素养培养中，对于文化传承与诠释的重视，有助于培养学生健康的思想观念。

2.1 集约型破碎电解质输送系统

针对现有破碎电解质输送系统存在的不足，综合分析、研究各种系统和设备的优缺点，NEUI开发了“集约型破碎电解质输送系统”，其流程详见图3。

图3 集约型破碎电解质输送系统流程图Fig.3 Flow chart of conveying system of intensive crushed electrolyte

“集约型破碎电解质输送系统”对传统输送系统的工艺流程进行了优化。

(1)采用全封闭式电解质混料车输送破碎电解质，配备密闭式收尘罩收集卸料过程中产生的扬尘，降低了卸料过程中产生的扬尘量。利用电解烟气净化系统排烟管网的负压进行收尘，利用电解烟气净化系统的高效除尘器进行净化处理，取消了传统输送系统中独立的除尘子系统。通过上述措施降低了系统的投资、运行成本，也减少了污染物的排放量。全封闭式电解质混料车详见图4，密闭式收尘罩详见图5。

图4 全封闭式电解质混料车Fig.4 Fully enclosed electrolyte mixture truck

图5 密闭式收尘罩Fig.5 Closed dust hood

(2)在保证系统正常运行的前提下，将传统输送系统的高位料仓和加料斗进行功能合并，增大加料斗的容积，取消高位料仓，降低了系统的投资成本。

(3)采用下料溜管替代传统的溜槽、螺旋给料机或带式输送机输送物料。实现了输送系统的集约型优化设计，降低了系统的投资、运行成本，同时也减少了系统的维修量。

集约型破碎电解质输送系统详见图6。

2.2 集约型氟化盐输送系统

NEUI开发了“集约型氟化盐输送系统”，其流程详见图7。

图6 集约型破碎电解质输送系统Fig.6 Conveying system of intensive crushed electrolyte

图7 集约型氟化盐输送系统流程图Fig.7 Conveying system of intensive fluoride salts

“集约型氟化盐输送系统”对传统输送系统的工艺流程进行了优化：

(2)在净化系统返回溜槽的上方设置加料平台，将袋装氟化盐拆袋后添加到返回溜槽内，通过返回溜槽、斗式提升机输送至载氟氧化铝仓内与载氟氧化铝混合后，通过超浓相溜槽输送至电解槽内参与电解生产。在物料的提升过程中、物料在仓顶的落料过程中、物料在溜槽内的输送过程中氟化盐可均匀得混合到载氟氧化铝中。加料过程中产生的扬尘通过收尘罩和管道引入电解烟气净化系统的排烟挂网，通过电解烟气净化系统的高效除尘器进行净化处理；

(3)氟化盐通过超浓相溜槽输送至电解槽的多个氧化铝料箱内，而不是传统的1～2个料箱内，提高了电解槽内氟化盐熔解的均匀性和电解质成分的稳定性。

3 主要技术创新点

结合1个50万 t/a的电解铝项目为例，实现的主要技术创新点体现在以下几方面。

3.1 优化了工艺流程

开发的“电解铝集约型物料输送系统”，取消了传统破碎电解质输送系统中的独立除尘子系统，利用电解烟气净化系统排烟管网的负压进行收尘，利用电解烟气净化系统的高效除尘器进行净化处理；优化了传统破碎电解质输送系统中的存贮系统，取消了高位料仓；采用下料溜管替代传统的溜槽、螺旋给料机或带式输送机输送破碎电解质。将氟化盐直接添加到净化系统载氟氧化铝返回溜槽内，通过溜槽直接输送至电解槽的8个氧化铝料箱内参与电解反应。

该技术优化了传统输送系统的工艺流程，践行了“紧凑、简约、通畅”的设计理念。

3.2 降低了系统的投资、运行成本

以1个50万 t/a电解铝项目为例，传统输送系统与集约型物料输送系统的主要技术经济对比详见表1。

表1 “集约型物料输送系统”的主要技术经济对比表Tab.1 Major techno-economic comparison of intensive material conveying system

由表1可见：对比传统系统，集约型物料输送系统的投资成本节省426万元；年运行成本节省4.9万元，经济效益明显。

3.3 绿色、节能效益明显

对比传统的输送系统，集约型物料输送系统投入运行后，粉尘的排放量从1.22 t/a降低至0.21 t/a，同比减少82.7 %，践行了电解铝厂的绿色发展理念。

对比传统的输送系统，集约型物料输送系统投入运行后，吨铝电耗从1.0 kW·h/t-Al降低至0.89 kW·h/t-Al，年节电5.5×104kW·h，节能效益显著。

4 结 语

(1)该技术为NEUI自主开发，拥有自主知识产权，实现“破碎电解质与氟化盐输送系统”的集成创新，创新成果在实际工程上得到了应用，主要技术指标同比显著提高，达到国内同行业领先水平。

(2)在同等年产50万 t/a电解铝产能的规模下，采用“电解铝集约型物料输送系统”，投资成本同比降低426万元，年运行成本减少4.9万元，每年节电5.5×104 kW·h以上(年节电效益1.9万元)，采用该技术的系统投入运行后，除尘系统的粉尘排放量从1.22 t/a降低至0.21 t/a，降幅达82.7 %，经济、社会和环境效益显著。

(3)该技术的成功开发，使NEUI在电解铝配套工艺的对标竞争中具有较强的技术优势。