铝冶金节能简述

681 编辑：中冶有色技术网来源：马健双

2024-03-11 11:58:34

【摘要】铝冶金能耗成本占原铝总成本的1/3以上。目前，我国在生产吨铝所需能耗大约为吨钢能耗的4.5倍，节能要求日趋严重。本文首先从铝厂对水的应用进行阐述，针对阴极内衬的节能、铝冶金对熟料窑的节能和氧化铝生产的节能进行详细的运用分析，实现铝冶金工业可持续发展。

关键词铝冶金,节能分析

引言：

随着社会经济建设的不断发展，节能减排工作使得中国氧化铝生产节能技术的进步显得更加重要。铝材是生产过程环境负荷最大的金属材料之一。生产吨铝所需能耗大约为吨钢能耗的4.5倍，除废水排风量较少外，其他污染物的排放量均大大超过钢材，生产吨铝所产生的CO2是吨钢的7—9倍。因此，对于非可再生资源，节约能耗将变得十分重要。

一、铝厂对水的应用分析

由于生产铝存在新水消耗与排污量大的问题，有必要对采取一定的节水减排措施。

1、为了减少高压供水造成的水量浪费，可以加压泵变频改造。

2、串级用水改造，提高二次利用水量。热电厂设备冷却回水，按照“分类回收，串联改造，多级利用，节能减排的原则对设备冷却水进行改造。将除温度略有升高其它水质指标无明显变化的设备冷却回水，直接回收作为化学水处理的补水，然后进行二次利用，不仅可以减少了新水消耗，还可以提高化学制水的水温。之后，再将水质较差的回水进行串联使用，如汽机油冷却器的回水中因含有少量油，不能进入制水系统，就改为锅炉辅机转动设备的冷却水第二次使用，最后进入循环水作为补水第三次利用。改造后，热电厂日节水减排超过一万吨，效果显著[1]。

4、改造废水处理的工艺，提高废水回收利用量。工业废水水处理站担负着全厂废水处理与回用任务，其流程能力及处理效果是企业实现节能减排的关键。

二、阴极内衬的节能与应用分析

电解槽在使用一段时间后，需要对电解槽进行停槽大修。电解槽停槽后于钢槽壳中取出的被用过的阴极及衬里材料被称为废旧阴极内衬，加上刨炉产生的废旧耐火材料，统称为电解槽大修渣。此过程是电解过程中产生的数量最大的固体废料，这些固体废料中，很多都是含氟量极高的危险废弃物。在电解槽废旧内衬中，阴极侧部靠阴极棒和槽壳附近常常富集少量氰化物，当废旧内衬材料中的氰化物慢慢地被氧化分解后，它和溶解的氟盐被雨水所浸渍，构成危害，所以要妥善处理废旧内衬，进行综合利用，达到节能的目的[1]。

1、利用它的副产品可用于生产水泥，如氟化钠或氟化钙，苛性溶液和固体残渣。

2、加入氧化铝熟料烧成窑中代替部分无烟煤。山东铝厂于1982年开始将废旧炭块加入氧化铝熟料烧成窑中代替部分无烟煤使用，在使用之后取得了良好的效果。拆除后废炭块经破碎至小于25mm后，作为氧化铝生产的配料随同无烟煤进入氧化铝生产流程中。在生料磨制过程中，废炭块中的NaF与Ca（OH）2反应生成CaF2和NaOH。在烧结熟料时CaF2与生料反应生成难溶性的氟硅酸钙，因此CaF2作为矿化剂有利于氧化铝生产。在生料配比指标不变时，在无烟煤中掺配19%的废炭块，熟料中二价硫提高18%，可改善溶出条件。

3、用于冶金工业。将废炭质内衬料用于黑色冶金工业，可代替炼钢时使用的氟化钙。经过破碎的残极和废阴极内衬还可以作为燃料添加剂用Q+5tEiXhKbgADjZ8vRUT7g==于冶金工业生产。

4、回收电解质。废旧阴极内衬一般含有70%的炭与30%的电解质，如果加以综合处理，炭可返回重新生产阴极炭块，电解质也可返回工业铝电解槽应用。据报道，我国东北大学开发的浮选法，可使电解质跟炭分离开来，并能回收铝和受过侵蚀的钢制阴极棒。

5、加入水泥熟料中代替部分燃料。废炭块破碎后加入水泥熟料窑中不仅可以代替部分燃料，节省能源，而且炭块中所含的氟可以作为矿化剂改善窑内烧成条件，氟发生反应生成固态CaF2进入水泥中，既实现无害化处理，又达到了综合利用的目的。

6、用于电极糊生产。废旧阴极炭块作为制备铁合金电极糊原料，具有良好的导电性能，破碎到一定的粒度后可代替一部分冶金焦制备电极糊。俄罗斯在这方面早已在生产中采用，并且对这方面的研究很多。

三、铝冶金对熟料窑的节能分析

在生产铝时，需要在熟料窑中进行，熟料窑的主要热收入项为二次空气带入热和燃料燃烧热，增大二次风温度和二次空气量可节煤，并且还可以减少热损失、降低煤耗，是提高熟料窑热效率的关键。

1、减少热损失，是提高热效率的关键。减少热损失，就需要降低煤粉粒度，保证迅速點火和充分燃烧。无烟煤煤粉平均粒径至少要控制在40um一下，大于160目的煤粉小于6%，此时火焰形状和性能较好。由于很多因素的影响，熟料窑的热效率高低会变化，因此需要综合考虑,应用四风道燃烧器，降低生料浆水分含量和对冷却机进行改造后，节能效果就明显可见了。同时，将各项热损失减少到最低限度，这样的情况下，可以提高热效率的关键，充分发挥其他各项技术改造的优越性能。除此之外，烟气余热利用、窑外烘干、开发霞石生产工艺和双端喂料等新技术仍是节能降耗的努力方向[2]。

2、降低生料浆水分含量，是增产节能的有效措施。根据相关实践证明，生料浆含水率在36%甚至更低时，料浆和可以进行正常流动。料浆水分含量主要通过调节配料中碱赤泥浆中水分和碱赤泥浆占生料浆的比例来控制，最终得到成分稳定，生成水分含量较低的生料浆。因此，降低生料浆入窑水分含量是提高产能的重要措施。

3、使用高性能多风道煤粉燃烧器，充分发挥多风道煤粉燃烧器的优越性能，是节能降耗和稳定高产的基本手段。使用多风道燃烧器代替旧的单风道燃烧器将是今后的主要方向，但是多风道煤粉燃烧器在熟料窑上的应用还处在初级阶段，必须提高操作人员水平，进一步深入对多风道燃烧器的理论研究，才能充分发挥其优越性能[3]。

4、提高冷却机余热利用率，是提高热利用率的重要方法。扬料板性能好坏决定冷却机余热利用程度。扬料板形状从窑头方向最佳排列次序是弧形—直线型扬料板。扬料板材质在高温区可选用抗高温、冲击和磨损的材料高铬镍氮合金,中温区和低温区可采用碳素合金结构钢。

四、氧化铝生产的节能分析

碱性生产氧化铝有烧结法、拜尔法及拜尔烧结联合法等多种流程。拜尔法与其它生产方法相比，拜尔法的产品质量好，工艺流程简单，处理高品位铝土矿时成本低，最关键是能耗低。

1、降低新水消耗的主要措施。充分利用赤泥堆场回水，将赤泥堆场回水用于赤泥洗涤，不仅可以实现工业水零排放，同时还可以回收部分碱。将生产过程中热水槽水源由新水改用蒸发不合格回水，节约了大量的新水。

2、在降低蒸汽消耗方面的技术措施。将部分加热点由设计用新蒸汽加热改为用预热段的二次汽，这样可以节约大量的新蒸汽。蒸发器强裁效、预脱硅加热、石灰乳热水槽和氢氯化铝洗涤热水，皆由新蒸汽改为高压溶出预热段二次加热。

五、结束语

综上所述，在我国铝冶金节能方面，还需要不断改进，如加大氧化铝赤泥的综合利用，直至消化全部赤泥，免建赤泥坝,充分利用含碱废水，实现零排放,充分利用铝电解烟气。实现铝资源的综合利用与铝冶金工业可持续发展。

参考文献：

[1]勾阳，王通国.铝冶金节能简述[J].四川有色金属.2010（4）：47-49

[2]柴峰.试论山西铝土资源综合开发及其利用[J].中国矿业.2003（8）：40

[3]强小平.露天铝矿的资源开发与生态环境保护[J].世界采矿快报.1998（2）：11

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