近年来,我国的电解铝行业飞速发展,取得了不俗的成绩,预计2011年中国电解铝产能将达到2460.2万吨,成为世界最大的产铝大国。但是我国电解铝工业与国外先进电解铝工业,在电解槽过热度、电流效率、槽寿命等方面仍有着明显差距。
改变这种状况的直接有效手段,是对现有生产工艺进行改进,这是提高电解铝电流效率、实现电解节能生产的直接方向。
国内与国外电解生产工艺的对比如下表所示。通过上面的表格不难看出,生产工艺的差异是造成我国电解铝工业落后于国际先进水平的重要原因之一。
国内各电解铝厂都以电解质分子比作为控制电解槽温度的首要因素。以分子比为控制依据,通过调整物料添加间隔,将电解温度控制在一个稳定值附近。但是,在调整温度稳定的过程中,电解槽的过热度是在随着槽温升降不断变化的。经实验研究表明,在工业电解槽上,当过热度恒定时,电解温度的高低对电流效率几乎没有什么影响,电流效率更依赖于过热度。使用分子比作为控制依据,这种工艺体系存在一定弊端。
首先,受到电解质成分复杂的影响,分子比的测试数据准确性无法保证,误差甚至达到5%;其次,在控制过程中,将分子比换算后得到初晶温度,容易引入人为误差,造成初晶温度值不准确;最后,为了保证电解槽稳定运行,槽温(电解质温度)依据不准确的分子比数据进行控制,数据间偏析较大。基于初晶温度来控制过热度的生产工艺研究,将对电解生产带来革命性的意义。以铝电解质初晶温度为主要指标,通过初晶温度来调整电解槽物料平衡、能量平衡,来控制电解槽过热度在8~10℃,可以提高电流效率0.5到1个百分点,降低吨铝电耗,稳定电解槽槽况,具有较高的经济效益和环境效益。在当前生产条件下,需要改进电解工艺和化验分析体系,以电解质初晶温度作为电解铝生产控制过程中的核心参数。新旧工艺体系的对比如图所示。
北京核心动力科技有限公司推出的自动初晶温度测量设备,与以往通过测量分子比计算初晶温度再控制电解槽温度的方法相比,通过直接测量电解质的初晶温度来控制电解槽过热度,简化了测量步骤,减少了测量环节,降低了测量过程中引入的误差。与传统工艺体系结构相比,以初晶温度为核心的工艺体系更直观、更清晰。通过实测初晶温度数据可以得到真实过热度,以初晶温度来控制过热度,可以消除传统工艺体系结构的弊端,改变过去一味追求低分子比、低电解温度的做法,以控制过热度为目标,对于电流效率有大幅提升,电解槽稳定性提高,寿命延长。
综上所述,改变目前电解铝电流效率低,生产效率差的问题,剖析现有生产工艺的弊端,吸收国外电解铝生产先进工艺体系经验,建立以电解质初晶温度为依据,控制过热度的全新电解生产工艺,为我国电解铝工业发展进步提供了良好的契机。
