摘要：随着电解铝生产技术的不断发展，如何降低电解铝生产过程中的能源消耗系数也成为一个越来越严峻的问题。本文对于目前我国的电解铝生产过程中的现状进行了分析，同时也指出了电解铝生产中能源消耗系数较高的各种原因。在此基础上，提出了相应的解决措施，通过完善电解铝的生产工艺提高电解铝的生产效率、不断研究与开发各种铝电解槽的余热回收和利用技术、研发电解铝的低温生产技术、优化电解铝生产的各种配置、大力推广运用“赛尔”开关技术和充分综合利用电解铝产生的各种固体废弃物等措施，从而大大降低了铝电解生产的能源消耗系数，不但降低了企业的生产成本，也为社会的可持续发展做出了相应的贡献。
关键词：电解铝、能源消耗系数、现状、问题、控制方法
引言:
随着我国经济社会的快速发展，对于各种铝制产品的需求也越来越大，因而对于电解铝工业也提出了更高的要求。在电解铝工业中，电解铝是经过电解反应而得到的铝的生产过程，生产主要采用冰晶石-氧化铝进行融盐电解法制备，其中熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，把碳素体作为反应阳极，铝液作为反应的阴极，在接通强大的直流电以后，在950℃-970℃的高温下，就可以在电解槽内两极上产生电化学反应。
一、我国生产电解铝的现状
在我国目前的电解铝工业当中，生产过程中用到的各种技术和生产装备得到了显著地提升，但是投资的热度比较过火，电解铝的产量在短短8年的时间内由283万吨提高到了1376万吨，2008年时我国的电解铝产量就已经占到了世界总产量的33%，2009年时我国的已建成电解铝产能甚至突破了2100万吨，形成了严重的产业过剩。因此我国目前的电解铝生产现状就是企业的项目投资过热，重复建设和盲目建设过多，产能严重过剩，各种落后产能占了很大的比重。
二、我国电解铝的能耗现状以及存在的问题
在我国的电解铝生产过程中，目前还存在能耗过高的问题，具体主要表现在：
（1）生产过程的运行指标较差。由于项目建设和开发的周期较短，在生产时，我国的大型铝电解槽缺乏进行深层次的开发，导致在生产运行时的各项生产指标与国际先进水平相比具有很大的差距。同时大量存在的很多小型的铝电解生产企业往往技术和生产设备较落后，缺乏技术升级和设备更新的实力和动力，导致企业生产时的能耗相当高，还会产生大量的工业废弃物，进而污染环境。
（2）我国的电解铝行业发展的一个比较显著的趋势就是进行铝电联营，但是这种模式在技术上还存在很大的问题，大规模和大容量的电解槽进行电解铝生产会对电网的负荷造成较大的负担，一般一个大型电解槽的产能在20万吨以上，其耗电量也会超过40万kw以上，电能消耗相当巨大，因此电解铝生产企业的生产出现一些异常波动，不仅会影响电解铝生产企业自身的持续、平稳生产，更会对电网的供电安全造成较大影响。
（3）在当前的电解铝生产状况下，还缺乏对电解反应的阴极的破损相关机理及规律的深刻认识，同时在实际生产中更是缺乏各种生产流程的精细化管理，导致电解槽的使用寿命缩短，其早期的破损率也较高，而电解槽的破损也会导致铝电解的生产能耗迅速提高。
（4）目前我国的铝电解生产企业中，各种生产技术还比较落后，生产作业的成本较高。以我国的300KA级特大型预焙电解生产电解铝生产线为例，由于工业应用的时间较短，各项生产流程还不是很成熟，同时也不能够照搬之前的生产经验，因为新型的铝电解生产过程无论从工艺上还是从技术上都有很大的不同，在焙烧的启动阶段，设备的电流分布场不均匀，同时启动过程中的能耗也比较大；另一方面，开始投入运行后，电解槽的各种物理场比较容易波动，较难维持反应的热平衡；同时电解槽极易因外界的干扰而造成波动，导致在阳极效应产生后熄灭比较困难，另外由于电解槽的惯性比较大，如果电解槽出现波动或者出现异常情况，要恢复生产就比较困难。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在目前的情况下，我国电解铝生产的能源综合利用效率与国际先进水平相比，要低差不多15-20%，具体细节如下：在电流效率上，我国的电流效率比国际先进水平低2%~3%左右；在每吨铝的电耗上，要比国外先进生产工艺高300~800kwh;在电解铝阳极生产过程中的能耗上面大约相差3Gj/t；在阳极消耗上，以标准煤为能耗单位，大约高75~150kg标准煤；在电解槽的使用寿命上，大约相差1000天;阳极效应系数与国际先进水平0.1次/天.槽相比，我国目前的最好的水平为0.3次/天.槽。
三、降低电解铝工业的能源消耗系数的控制方法
由上可知，生产的各项技术比较落后，与国际先进水平相比，各种运行指标也比较低，导致了目前我国电解铝生产过程的能耗较高。为了降低我国电解铝生产企业的能源消耗系数，需要采取多种措施进行综合管理，从而降低电解铝生产企业的能耗系数。采取的具体解决措施如下：
（1）完善电解铝的生产工艺，提高电解铝的生产效率。在工艺上，需要对电解铝的电解槽的焙烧过程、启动过程以及生产过程中的各种工艺技术进行阳极更换，从而尽量把作业时间缩短，提高电解槽的使用寿命；
（2）不断研究与开发各种铝电解槽的余热回收和利用技术，利用这种技术，不但可以节省很多的电能，而且采用预热回收也可以起到节能环保的效果，为企业的节能减排和可持续发展做出一定的贡献。
（3）研发电解铝的低温生产技术，要采用低温来进行铝电解，首先要做的是要了解低温环境下的铝的各种特性，从而使铝电解的电解温度由当前生产过程中的950℃降到900℃左右，从而使直流电耗降低到12000~12400kwh/t-Al的较低电耗水平内。
（4）优化电解铝生产的各种配置，使各种生产设备达到低压和低排放的生产要求。要对各种铝电解工艺以及低压电解技术进行积极探索，从而实现在低压工作条件下的生产过程的运行稳定。
（5）大力推广运用“赛尔”开关技术，从而实现开关的多点节流和同步运行，进而提升铝电解生产过程的稳定性。
（6）充分综合利用电解铝产生的各种固体废弃物。可以采用浮选法对炭粉和电解质进行回收，然后利用这些回收以后的炭粉去制造阳极保护环或冷捣糊以及阳极炭块，从而实现对阴极炭块的废物综合利用；另一方面，可以利用物理化学结合的方法去回收利用碳化硅粉以及电解质，把电解质返回到铝电解槽，把碳化硅粉用来制造电解槽侧部的碳化硅砖，把废旧的耐火材料用来制造铝硅合金。通过这些废物回收措施，可以使电解铝生产过程产生的固体废弃物的综合回收利用率达到98%以上。
四、结语
综上所述，本文主要对铝电解生产过程的现状进行了分析，同时也指出了在电解铝的生产过程中存在的能耗较高的相关问题，通过采取多种措施，如完善电解铝的生产工艺提高电解铝的生产效率、不断研究与开发各种铝电解槽的余热回收和利用技术、研发电解铝的低温生产技术、优化电解铝生产的各种配置、大力推广运用“赛尔”开关技术和充分综合利用电解铝产生的各种固体废弃物等措施，从而不断降低电解铝生产过程中的能源消耗系数。
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论文作者:蓝星,吴定高
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/13
标签：电解铝论文; 电解槽论文; 阳极论文; 铝电解论文; 系数论文; 生产过程论文; 过程中论文; 《基层建设》2017年第13期论文;