铝电解生产工艺流程设计.doc

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PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 4 第一章 概述 1.1 铝电解工业现状 目前, 电解铝工业仍以改善和提高霍尔-埃鲁法电解槽技术水平为主, 着力于节能减排, 降低能耗、 物耗和原铝成本, 在从源头上就减少气固废物料污染的同时, 加强废物料废铝的无害化和资源化处理, 实现资源再生和循环利用, 进一步提高产品质量和扩大产品种类。 现代化预焙电解槽的电流强度继续向超大型化发展。继法国AP18和AP30型电解槽技术后, AP50技术已问世。最近, 俄罗斯铝业启动了电流强度为400 KA的RA400槽型电解槽系列两条。该系列是在原300 KA电解槽技术基础上开发的第二代超大型电解槽, 该槽日产量3 t, 电流效率94%, 电耗13800 kW·h/t, 减少33%污染物。目前正在开发450~500 KA电解槽, 预计将开展RA500电解槽试验。600~740 KA超大容量电解槽也在开发研究中。 国外大容量(300 KA以上)电解槽阳极电流密度为0.8 A/cm2以上, 主要经济技术指标: 电流效率93%~95%, 直流电耗13000~13500 kW·h/t(Al); 最先进的技术指标电流效率可达96%, 电耗略低于13000 kW·h/t(Al)。表1-2为彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济指标。 法国彼斯涅AP系列电解技术被公认为代表当今国际领先水平。从AP电解系列技术中不难看出其具有如下几个特点: (1)阳极电流密度较高, 可达0.8 A/cm2以上, 单位阴极面积产能大。 (2)槽电压和电解稳定性均较高, 电解质过热度都较低, 不超过10℃, 槽膛内形中炉帮和伸腿的固相结壳厚度稳定合理, 因此电流效率高, 可达95%~96%, 电耗可低到13000 kW·h/t(Al), 槽寿命达2000天。 (3)分子比、 氧化铝和阳极效应系数低, 说明其设计操作和控制技术水平高。 国外铝电解的数学模型、 传感器、 控制和新材料等功能化技术水平较高。采用的物理场数学模型精确有效, 电解槽结构设计质量高, 槽电解运行稳定性好, 电流效率可达95%~96%。应用了半连续传感器实时在线检测控制温度、 过热度、 分子比、 熔体高度和氧化铝浓度。 控制水平先进, 控制效应系数向零目标发展。在高电流密度、 高槽电压、 高电解温度条件下, 通过槽电压、 分子比和过热度的软件程序控制技术, 实现电解槽的能量平衡、 物料平衡和液固相平衡, 即过热度和炉帮伸腿构成的固相电解质槽膛内型稳定合理。这样不仅电流效率高、 炭耗低, 而且电解槽寿命长。 表1-2 彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济指标表 开发应用抗熔体渗透的槽衬耐火材料、 热电偶套管、 优质炭素阴阳极、 可湿润阴极和惰性阳极等新型材料。 优化电解质组成, 降低电解质电压降和提高电流效率。 对铝电解产生的废渣、 废槽衬等废物料实行有价成分再生回收并循环利用, 或对其做无害化处理, 减轻铝电解工业废物对环境污染。美国铝电解工业总排氟量达到0.7 kg/t(Al)水平。 为了大幅度提高电解法能量效率和减少二氧化碳排放量, 国外开展力求降低阴阳极之间电压降的工业试验, 采用炭阳极开沟槽、 TiB2可湿润阴极、 惰性阳极、 导流式或双极多室式新型结构电解槽等新工艺新技术新材料新设备。 对于可望替代现有霍尔-埃鲁特电解法的一些炼铝新工艺方法, 如炭热还原法、 氯化铝双极多室电解法等长远课题还在继续进行研究。 铝电解工业的发展趋势 (1)世界铝工业的组织结构日趋规模化、集团化、国际化 目前世界上新建铝企业的规模都比较大。西方新建或改造电解铝的起步规模平均在25-50万吨之间。如加拿大铝业公司投资19亿美元正在建设的阿尔玛 (Alma)铝厂,年产能40万吨;2001年6月,由比利顿(Billiton)矿业公司控股的莫桑比克铝冶炼公司,投资10亿美元建设与一期相同的原铝能力25.3万吨;法国普基铝业公司计划在委内瑞拉建设一个年产能达46万吨的电解铝厂;几内亚拟在未来4-5年内投资25亿美元新建一个年产能达30 万吨的电解铝厂及相关项目。年产50万吨电解铝的海湾巴林铝厂拟扩产到70万吨规模。扩大产能的目的是节约成本,提高劳动生产率,加强竞争力。 (2)铝电解槽日趋大型化或超大型化,其科技含量、智能化程度越来越高 冰晶石-氧化铝电解法发明110多年来,电解槽设计逐渐合理,容量大幅度增加,其科技含量、智能化程度越来越高,发展大型或超大型高效率、智能化的铝电解槽已经成为当今电解铝企业技术进步的标志和趋势,世界铝电解工业的技术及装备水平已经有了很大提高,在生产规模、电解槽容量、计算机应用、机械化和自

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