降低鋁電解陽極效應的控制方法

618 編輯：中冶有色技術網(wǎng) 來源：酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司

2024-07-17 17:31:10

成果簡介：

一、技術內(nèi)容

1.物理化學性質(zhì)最優(yōu)化的電解質(zhì)體系參數(shù)合理匹配，既不用刻意強調(diào)額外添加鋰、鉀、鎂等堿金屬氟化物添加劑，又可適應含有鋰、鉀、鎂等堿金屬氟化物一定量的電解質(zhì)體系，具有低成本經(jīng)濟性、高技術含量和廣泛可用性特點和顯著的鋁電解質(zhì)優(yōu)化體系科技進步;

2.對過熱度合理要求和控制技術，可以形成穩(wěn)固的所需爐幫厚度，具有充分高效長壽命鋁電解生產(chǎn)特點和顯著的節(jié)能減排及長周期運行技術進步;

3.鋁電解槽技術條件體系是在自創(chuàng)的合理耦合匹配平衡優(yōu)化原理與方法基礎上，以對電流效率最大相關性的低窄氧化鋁濃度為核心的耦合匹配優(yōu)化技術條件體系，具有穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和陽極效應“趨零化”的領先控制技術特點以及顯著的陽極效應有效控制機理性進步。

二、解決關鍵問題

1.通過對影響臨界電流密度的氧化鋁濃度、電解溫度、過熱度、初晶溫度等關鍵技術條件實施整體綜合平衡耦合控制，使各工藝技術條件參數(shù)在氧化鋁濃度1.0～2.5%、電解溫度930～945℃、過熱度5～15℃、初晶溫度915～940℃之間進行合理匹配，揭示了控制陽極效應的技術條件優(yōu)化機制，解決了鋁電解領域通過生產(chǎn)技術條件耦合匹配降低陽極效應系數(shù)和持續(xù)時間的技術難題;

2.通過物理化學性質(zhì)最優(yōu)化電解質(zhì)體系參數(shù)合理匹配，既不用刻意強調(diào)額外添加鋰、鉀、鎂等堿金屬氟化物添加劑，又可適應含有鋰、鉀、鎂等堿金屬氟化物一定量的電解質(zhì)體系，創(chuàng)新提出了鋁行業(yè)低成本控制陽極效應的關鍵技術，解決了控制陽極效應所需鋁電解質(zhì)體系優(yōu)化的技術難題;

3.首創(chuàng)了鋁電解槽控制陽極效應的技術條件體系合理耦合匹配平衡優(yōu)化原理，形成對電流效率最大相關性的低窄氧化鋁濃度為核心，兼顧對過熱度合理技術要求和控制方法以形成穩(wěn)固的所需爐幫厚度而充分高效長壽命穩(wěn)定運行的關鍵技術，有效解決了鋁電解生產(chǎn)控制陽極效應，實現(xiàn)鋁電解行業(yè)節(jié)能減排及長周期穩(wěn)定優(yōu)化運行的技術難題。

三、市場應用與前景

1.目前已應用的領域和范圍

該技術目前已應用到冶金領域有色金屬冶煉電解鋁專業(yè)，應用范圍包括酒鋼集團所屬的全資子公司甘肅東興鋁業(yè)有限公司3個500kA鋁電解槽系列1008臺電解槽上，2013年應用至今已有6年以上的應用時間。

2.還可以應用的其他領域和范圍

由于該技術是從降低陽極效應系數(shù)和減少持續(xù)時間的基礎方法上有效解決降低陽極效應系數(shù)和減少持續(xù)時間的根本技術方法問題，因此，由于該技術可以應用到鋁行業(yè)其他各種電流強度的各個鋁電解槽系列，在科技成果鑒定證書(甘科鑒字[2014]第0053號)的鑒定意見中，以中國工程院院士為首的技術鑒定專家組給出一致的鑒定和推廣意見，建議加快該技術成果在鋁工業(yè)全行業(yè)的推廣應用。

以本技術為支撐，形成以甘肅東興鋁業(yè)有限公司為首起草的國家標準《500鋁電解槽技術規(guī)范》(GBT34492-2017)，有效指導我國鋁行業(yè)500kA鋁電解槽生產(chǎn)工藝技術進步，在我國鋁行業(yè)具有極其廣泛的技術通用性。

應用案例

1.獨立研究開發(fā)的降低鋁電解陽極效應系數(shù)和效應持續(xù)時間技術，從2013年開始正式在酒鋼集團甘肅東興鋁業(yè)有限公司3個500kA超大型鋁電解槽上應用，2013年至2018年共創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益21413.41 萬元。

2.該技術用于3個工業(yè)化500kA鋁電解槽系列生產(chǎn)中，降低當量二氧化碳2013年6.969萬噸，2014年22.71萬噸，2015年29.07萬噸，2016年29.18萬噸，2017年31.85萬噸，2018年32.30 萬噸，6年合計152.07萬噸，二氧化碳價格按60元/噸計算，節(jié)約當量二氧化碳創(chuàng)造潛在二氧化碳交易效益9124.43 萬元，減少大量溫室氣體二氧化碳創(chuàng)造了著益的環(huán)保效顯。

研發(fā)背景

陽極是鋁電解槽的關鍵(“心臟”)，陽極效應趨零化標志著陽極乃至鋁電解槽工作狀態(tài)的最佳化，減少陽極效應是鋁電解核心技術。

作用原理

該技術涉及鋁電解工藝優(yōu)化控制過程的一種降低鋁電解陽極效應的控制方法和一種將陽極效應系數(shù)和持續(xù)時間有效控制而使之越來越小的具體工藝控制技術措施，即控制氧化鋁濃度1.0～2.5%、電解溫度930～945℃、過熱度5～15℃、初晶溫度915～940℃范圍(一旦超出范圍則及時拉回)內(nèi)的耦合匹配。在低濃度區(qū)域控制氧化鋁濃度1.0～1.75%、電解溫度945～938℃、過熱度5～10℃、初晶溫度940～928℃范圍，在高濃度區(qū)域控制氧化鋁濃度1.75～2.5%、電解溫度938～930℃、過熱度10～15℃、初晶溫度928～915℃范圍。調(diào)整周期不大于7天/次，溫度調(diào)整不大于2℃/天，溫度波動不大于5℃/天，和控制陽極效應“趨零化”技術條件的具體措施，在保持高電流效率基礎上實現(xiàn)陽極效應“趨零化”，是在傳統(tǒng)的控制陽極效應技術基礎上進一步改進控制理念和控制策略，創(chuàng)新控制方法，取得陽極效應系數(shù)由行業(yè)平均的0.164次/槽.日降到0.008次/槽·日以下、陽極效應持續(xù)時間由行業(yè)平均的300秒/次降到82秒/次以下的良好效果。

市場分析

該技術實施對鋁行業(yè)發(fā)展及技術趨勢產(chǎn)生深遠的影響：

1.通過對降低陽極效應系數(shù)和持續(xù)時間的耦合匹配優(yōu)化技術研究，實施對鋁電解工藝技術條件進行耦合匹配的優(yōu)化平衡控制，有效地推進了陽極效應系數(shù)和持續(xù)時間“趨零化”控制的技術進步，形成一條行之有效的陽極效應“趨零化”控制技術路線，提供了一套重要的技術控制策略，不僅推動了500kA大型鋁電解槽平穩(wěn)優(yōu)化運行技術進步，對其它槽型也具有相應的技術指導作用，具有廣泛的技術方法適用性;

2.通過降低陽極效應系數(shù)和持續(xù)時間技術的研究與應用，對企業(yè)節(jié)能降耗和綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展方面的科技進步具有直接推動作用，該技術在酒鋼東興鋁業(yè)500kA鋁電解領域已成功應用，實施效果顯著。該技術成熟穩(wěn)定，具有廣泛的適用性，可在國內(nèi)外各個鋁電解工業(yè)生產(chǎn)系列進行推廣和應用，對于鋁電解領域節(jié)能減排技術開發(fā)和工業(yè)應用起到了良好的示范作用;

3.以該技術為核心，進一步引領其他技術相關鋁電解技術進步，有力地推動甘肅東興鋁業(yè)有限公司在2017年通過甘肅省知識產(chǎn)權優(yōu)勢企業(yè)以及國家高新技術企業(yè)認證，完成的《500kA鋁電解槽技術規(guī)范》(GB/T34492-2017)國家標準已于2017年正式發(fā)布，現(xiàn)已實施，在鋁行業(yè)中具有很大的影響力;

4.以該技術為支撐，形成以甘肅東興鋁業(yè)有限公司為首起草的國家標準《500鋁電解槽技術規(guī)范》(GBT34492-2017)，有效指導我國鋁行業(yè)500kA鋁電解槽生產(chǎn)工藝技術進步，在我國鋁行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

聲明：

“降低鋁電解陽極效應的控制方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。

我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)