降低铝电解阳极效应的控制方法

617 编辑：中冶有色技术网来源：酒泉钢铁（集团）有限责任公司

2024-07-17 17:31:10

成果简介：

一、技术内容

1.物理化学性质最优化的电解质体系参数合理匹配，既不用刻意强调额外添加锂、钾、镁等碱金属氟化物添加剂，又可适应含有锂、钾、镁等碱金属氟化物一定量的电解质体系，具有低成本经济性、高技术含量和广泛可用性特点和显著的铝电解质优化体系科技进步;

2.对过热度合理要求和控制技术，可以形成稳固的所需炉帮厚度，具有充分高效长寿命铝电解生产特点和显著的节能减排及长周期运行技术进步;

3.铝电解槽技术条件体系是在自创的合理耦合匹配平衡优化原理与方法基础上，以对电流效率最大相关性的低窄氧化铝浓度为核心的耦合匹配优化技术条件体系，具有稳产、高产和阳极效应“趋零化”的领先控制技术特点以及显著的阳极效应有效控制机理性进步。

二、解决关键问题

1.通过对影响临界电流密度的氧化铝浓度、电解温度、过热度、初晶温度等关键技术条件实施整体综合平衡耦合控制，使各工艺技术条件参数在氧化铝浓度1.0～2.5%、电解温度930～945℃、过热度5～15℃、初晶温度915～940℃之间进行合理匹配，揭示了控制阳极效应的技术条件优化机制，解决了铝电解领域通过生产技术条件耦合匹配降低阳极效应系数和持续时间的技术难题;

2.通过物理化学性质最优化电解质体系参数合理匹配，既不用刻意强调额外添加锂、钾、镁等碱金属氟化物添加剂，又可适应含有锂、钾、镁等碱金属氟化物一定量的电解质体系，创新提出了铝行业低成本控制阳极效应的关键技术，解决了控制阳极效应所需铝电解质体系优化的技术难题;

3.首创了铝电解槽控制阳极效应的技术条件体系合理耦合匹配平衡优化原理，形成对电流效率最大相关性的低窄氧化铝浓度为核心，兼顾对过热度合理技术要求和控制方法以形成稳固的所需炉帮厚度而充分高效长寿命稳定运行的关键技术，有效解决了铝电解生产控制阳极效应，实现铝电解行业节能减排及长周期稳定优化运行的技术难题。

三、市场应用与前景

1.目前已应用的领域和范围

该技术目前已应用到冶金领域有色金属冶炼电解铝专业，应用范围包括酒钢集团所属的全资子公司甘肃东兴铝业有限公司3个500kA铝电解槽系列1008台电解槽上，2013年应用至今已有6年以上的应用时间。

2.还可以应用的其他领域和范围

由于该技术是从降低阳极效应系数和减少持续时间的基础方法上有效解决降低阳极效应系数和减少持续时间的根本技术方法问题，因此，由于该技术可以应用到铝行业其他各种电流强度的各个铝电解槽系列，在科技成果鉴定证书(甘科鉴字[2014]第0053号)的鉴定意见中，以中国工程院院士为首的技术鉴定专家组给出一致的鉴定和推广意见，建议加快该技术成果在铝工业全行业的推广应用。

以本技术为支撑，形成以甘肃东兴铝业有限公司为首起草的国家标准《500铝电解槽技术规范》(GBT34492-2017)，有效指导我国铝行业500kA铝电解槽生产工艺技术进步，在我国铝行业具有极其广泛的技术通用性。

应用案例

1.独立研究开发的降低铝电解阳极效应系数和效应持续时间技术，从2013年开始正式在酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司3个500kA超大型铝电解槽上应用，2013年至2018年共创造直接经济效益21413.41 万元。

2.该技术用于3个工业化500kA铝电解槽系列生产中，降低当量二氧化碳2013年6.969万吨，2014年22.71万吨，2015年29.07万吨，2016年29.18万吨，2017年31.85万吨，2018年32.30 万吨，6年合计152.07万吨，二氧化碳价格按60元/吨计算，节约当量二氧化碳创造潜在二氧化碳交易效益9124.43 万元，减少大量温室气体二氧化碳创造了著益的环保效显。

研发背景

阳极是铝电解槽的关键(“心脏”)，阳极效应趋零化标志着阳极乃至铝电解槽工作状态的最佳化，减少阳极效应是铝电解核心技术。

作用原理

该技术涉及铝电解工艺优化控制过程的一种降低铝电解阳极效应的控制方法和一种将阳极效应系数和持续时间有效控制而使之越来越小的具体工艺控制技术措施，即控制氧化铝浓度1.0～2.5%、电解温度930～945℃、过热度5～15℃、初晶温度915～940℃范围(一旦超出范围则及时拉回)内的耦合匹配。在低浓度区域控制氧化铝浓度1.0～1.75%、电解温度945～938℃、过热度5～10℃、初晶温度940～928℃范围，在高浓度区域控制氧化铝浓度1.75～2.5%、电解温度938～930℃、过热度10～15℃、初晶温度928～915℃范围。调整周期不大于7天/次，温度调整不大于2℃/天，温度波动不大于5℃/天，和控制阳极效应“趋零化”技术条件的具体措施，在保持高电流效率基础上实现阳极效应“趋零化”，是在传统的控制阳极效应技术基础上进一步改进控制理念和控制策略，创新控制方法，取得阳极效应系数由行业平均的0.164次/槽.日降到0.008次/槽·日以下、阳极效应持续时间由行业平均的300秒/次降到82秒/次以下的良好效果。

市场分析

该技术实施对铝行业发展及技术趋势产生深远的影响：

1.通过对降低阳极效应系数和持续时间的耦合匹配优化技术研究，实施对铝电解工艺技术条件进行耦合匹配的优化平衡控制，有效地推进了阳极效应系数和持续时间“趋零化”控制的技术进步，形成一条行之有效的阳极效应“趋零化”控制技术路线，提供了一套重要的技术控制策略，不仅推动了500kA大型铝电解槽平稳优化运行技术进步，对其它槽型也具有相应的技术指导作用，具有广泛的技术方法适用性;

2.通过降低阳极效应系数和持续时间技术的研究与应用，对企业节能降耗和绿色环保的可持续发展方面的科技进步具有直接推动作用，该技术在酒钢东兴铝业500kA铝电解领域已成功应用，实施效果显著。该技术成熟稳定，具有广泛的适用性，可在国内外各个铝电解工业生产系列进行推广和应用，对于铝电解领域节能减排技术开发和工业应用起到了良好的示范作用;

3.以该技术为核心，进一步引领其他技术相关铝电解技术进步，有力地推动甘肃东兴铝业有限公司在2017年通过甘肃省知识产权优势企业以及国家高新技术企业认证，完成的《500kA铝电解槽技术规范》(GB/T34492-2017)国家标准已于2017年正式发布，现已实施，在铝行业中具有很大的影响力;

4.以该技术为支撑，形成以甘肃东兴铝业有限公司为首起草的国家标准《500铝电解槽技术规范》(GBT34492-2017)，有效指导我国铝行业500kA铝电解槽生产工艺技术进步，在我国铝行业产生巨大的影响。

声明：

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