關(guān)于氧化鋁、電解鋁生產(chǎn)技術(shù)探析

1、關(guān)于氧化鋁、電解鋁消費(fèi)技術(shù)探析論文關(guān)鍵詞:鋁冶煉；技術(shù)現(xiàn)狀；開(kāi)展趨勢(shì)論文摘要:介紹了氧化鋁、電解鋁的冶煉技術(shù)，并闡述了其存在的問(wèn)題及開(kāi)展動(dòng)向。我國(guó)的鋁冶煉工業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展，獲得了前所未有的成績(jī)，2022年氧化鋁產(chǎn)量達(dá)429萬(wàn)t，鋁錠283萬(wàn)t，我國(guó)已成為世界鋁消費(fèi)和消費(fèi)的大國(guó)。這一成績(jī)的獲得，與科技的奉獻(xiàn)是不可分的。一、氧化鋁消費(fèi)技術(shù)我國(guó)鋁土礦資源絕大多數(shù)為一水硬鋁石，由于我國(guó)鋁土礦資源的這一顯著特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)氧化鋁消費(fèi)大多采用混聯(lián)法，此外，還有拜耳法和燒結(jié)法。一氧化鋁消費(fèi)技術(shù)1、拜耳法強(qiáng)化溶出技術(shù)，包括管道化溶出、單管預(yù)熱高壓釜溶出、管道一停留罐溶出、混聯(lián)法中的拜耳法不平衡溶出、新型高壓隔膜

2、泵；2、一水硬鋁石選礦一拜耳法消費(fèi)氧化鋁技術(shù)，該技術(shù)將選礦技術(shù)和拜耳法有機(jī)結(jié)合，有效地利用了我國(guó)大量的中低品位鋁土礦，降低了氧化鋁的消費(fèi)本錢(qián)；3、礦石均化和多碎少磨技術(shù)，包括礦山塊礦石及進(jìn)廠(chǎng)碎礦石均化，多碎少磨進(jìn)步了磨礦效率，降低了磨礦本錢(qián)；4、燒結(jié)法熟料燒成強(qiáng)化技術(shù)，包括高品位鋁土礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、鋁土礦浮選精礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、生料漿配料、非飽和配方、石灰配料和高濃度碳酸化分解，生料加煤排硫、窯體改造及操作改良、單槍喂料；5、燒結(jié)法熟料溶出技術(shù)，包括低苛性分子比溶出、高碳酸鈉濃度二段磨溶出、低碳酸鈉濃度一段磨溶出；6、氧化鋁閃速焙燒技術(shù)，包括美國(guó)閃速焙燒爐、丹麥氣體懸浮燃燒爐；7、粗液脫硅技術(shù)，

3、包括高壓釜間接加熱連續(xù)脫硅、管道化間接加熱連續(xù)脫硅、深度脫硅；8、分解技術(shù)，包括連續(xù)碳酸化分解、44003大型平底分解槽、2452立盤(pán)過(guò)濾機(jī)、512程度盤(pán)式過(guò)濾機(jī)、2702大型板式換熱器、272程度帶式真空過(guò)濾機(jī)；9、赤泥別離技術(shù)，包括絮凝沉降別離、426大型鋼索扭矩沉降槽、1002輥?zhàn)有读险婵辙D(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、3852單筒凱利葉濾機(jī)；10、蒸發(fā)技術(shù)，包括降膜蒸發(fā)器，高效閃蒸器等。二存在的主要問(wèn)題1、能耗高由于混聯(lián)法既有完好的拜耳法系統(tǒng)，又有完好的燒結(jié)法系統(tǒng)，流程異常復(fù)雜。接踵而來(lái)的是能耗很高，就是處理鋁硅比約為10的優(yōu)質(zhì)礦石，能耗仍高達(dá)38gjt氧化鋁，是國(guó)外一般拜耳法的3倍多。很顯然，隨著礦石品

4、位下降，經(jīng)濟(jì)的拜耳法比例減少，昂貴的燒結(jié)法比例增加，能耗還要增加。2、產(chǎn)品質(zhì)量不高，多為中間狀氧化鋁目前國(guó)內(nèi)冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品多為中間狀氧化鋁，產(chǎn)品粒度較細(xì)，產(chǎn)品的磨損指數(shù)較大，要很好滿(mǎn)足現(xiàn)代電解鋁工業(yè)大型預(yù)焙槽的要求，還要加快砂狀氧化鋁的開(kāi)發(fā)。3、原料質(zhì)量差、鋁土礦as低我國(guó)鋁土礦資源與國(guó)外三水鋁石和一水軟鋁石相比，原料質(zhì)量差，鋁土礦as低，需要高溫高壓溶出，這給氧化鋁消費(fèi)帶來(lái)了困難。三氧化鋁冶煉技術(shù)的開(kāi)展方向1、加速鋁土礦選礦工藝的產(chǎn)業(yè)化步伐鋁土礦選礦工藝研究通過(guò)“十五科技攻關(guān)，已經(jīng)完成了工業(yè)試驗(yàn)，形成了一套完好的工藝道路，“十一五期間要加快該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，并開(kāi)展鋁土礦的反浮選技術(shù)研究。2、

5、強(qiáng)化和革新現(xiàn)有消費(fèi)方法溶出是拜耳法的關(guān)鍵工序。我國(guó)如今已經(jīng)有了3種強(qiáng)化溶出技術(shù)：管道化溶出；單管預(yù)熱高壓釜溶出；停留罐溶出。應(yīng)該在總結(jié)消費(fèi)實(shí)際效果的根底上，盡快推廣應(yīng)用。首先強(qiáng)化熟料燒結(jié)過(guò)程，如降低燒成溫度，改變供料方式，改良窯體構(gòu)造等，其次是進(jìn)步溶液濃度，強(qiáng)化濕法各工序。采用各種添加劑，例如沉降絮凝劑、過(guò)濾助濾劑、分解添加劑、溶出添加劑等，可以顯著強(qiáng)化消費(fèi)過(guò)程，而且很容易被工業(yè)上采用。種子攪拌分解是氧化鋁消費(fèi)中貯存液量最多，時(shí)間最長(zhǎng)的工序，它的強(qiáng)化必將顯著進(jìn)步工廠(chǎng)的消費(fèi)才能。3、加快砂狀氧化鋁消費(fèi)技術(shù)的攻關(guān)，進(jìn)步我國(guó)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量我國(guó)氧化鋁工業(yè)由于以一水硬鋁石型鋁土礦為主要消費(fèi)原料，致使種分

6、和碳分分解原液的氧化鋁濃度高、苛性比值也較高，消費(fèi)砂狀氧化鋁的技術(shù)難度較大。“十一五期間要重點(diǎn)解決鋁酸鈉溶液分解過(guò)程粒子成核控制技術(shù)、鋁酸鈉溶液分解過(guò)程產(chǎn)品粒度控制技術(shù)、鋁酸鈉溶液分解過(guò)程產(chǎn)品強(qiáng)度控制技術(shù)和添加劑強(qiáng)化分解技術(shù)等。通過(guò)科技攻關(guān)，形成一套合適我國(guó)砂狀氧化鋁消費(fèi)技術(shù)。4、加快氧化鋁技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化加快石灰拜耳法、雙流法新技術(shù)、間接加熱連續(xù)脫硅、高效沉降槽、降膜蒸發(fā)技術(shù)等技術(shù)在氧化鋁消費(fèi)過(guò)程中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)一步降低消費(fèi)能耗和消費(fèi)本錢(qián)。二、電解鋁消費(fèi)技術(shù)目前鋁全部采用熔鹽電解方法消費(fèi)，其消費(fèi)設(shè)備從較早的單一側(cè)插自焙槽，開(kāi)展到擁有側(cè)插自焙、上插自焙、預(yù)焙槽等各種槽型。我國(guó)已完成了180k

7、a、280ka和320ka的現(xiàn)代化預(yù)焙槽的工業(yè)試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化。以節(jié)能增產(chǎn)和環(huán)保達(dá)標(biāo)為中心的技術(shù)改良與改造，促進(jìn)自焙槽消費(fèi)技術(shù)向預(yù)焙槽轉(zhuǎn)化，獲得了宏大成功。我國(guó)已經(jīng)成為大型預(yù)焙槽開(kāi)發(fā)的先進(jìn)國(guó)家。一電解鋁所獲得的主要技術(shù)成績(jī)1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)目前我國(guó)主要電解鋁廠(chǎng)均采用了計(jì)算機(jī)控制。自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)和智能模糊控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用使噸鋁節(jié)電在100kh左右。2、電解槽構(gòu)造的改良電解槽構(gòu)造的改良已先后完成了槽殼構(gòu)造的改良、槽底保溫構(gòu)造的改良、陰極構(gòu)造及材料的改良、陽(yáng)極系統(tǒng)的改良和點(diǎn)下料系統(tǒng)的試驗(yàn)和應(yīng)用。3、采用添加劑電解質(zhì)中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質(zhì)可以改善電解質(zhì)的某些物化性能，從而進(jìn)步電解

8、過(guò)程中電流效率(約2左右)。降低電解本錢(qián)。在電解質(zhì)中參加添加劑目前已被廣泛應(yīng)用。二存在的技術(shù)問(wèn)題1、鋁電解槽壽命短如今國(guó)際上的大型預(yù)焙鋁電解壽命在7年以上，有的已達(dá)10年，而我國(guó)鋁電解槽平均壽命僅4年左右。盡管經(jīng)過(guò)幾年的消費(fèi)理論，采取了一系列技術(shù)措施，根本克制了電解槽早期破損問(wèn)題，但槽壽命仍與世界先進(jìn)程度差距較大。2、整體機(jī)械化裝備程度尚待進(jìn)步盡管我國(guó)在鋁電解消費(fèi)理論中研究開(kāi)發(fā)了一系列專(zhuān)用設(shè)備，如多功能結(jié)合機(jī)組、地爬打殼機(jī)、筒式下料器等，但與國(guó)際先進(jìn)程度相比，機(jī)械化裝備程度尚需進(jìn)一步進(jìn)步，主要表如今：1國(guó)產(chǎn)多功能結(jié)合機(jī)組故障頻繁，制造質(zhì)量還不高，關(guān)鍵部件需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，如扭拔機(jī)構(gòu)，空壓系統(tǒng)及電

9、氣控制局部。2相配套的供料系統(tǒng)和槽上部下料系統(tǒng)跑、冒、漏現(xiàn)象嚴(yán)重，多功能機(jī)組受料問(wèn)題需改良進(jìn)步；對(duì)閘刀式下料和插板式下料裝置應(yīng)改造成點(diǎn)式下料。3與工藝操作相配套的設(shè)備需研究開(kāi)發(fā)，如出鋁及清理抬包的機(jī)械化，與電子計(jì)算機(jī)控制相適應(yīng)的打殼下料電磁閥的質(zhì)量及工作性能進(jìn)步等。4保證大型預(yù)焙鋁電解槽消費(fèi)用的壓縮空氣水分較大，這是目前全國(guó)各大鋁廠(chǎng)普遍存在的問(wèn)題，盡管設(shè)有氣水別離器，但效果不理想，極易損壞各種電磁閥，造成一系列設(shè)備故障而影響消費(fèi)。5與鋁電解工藝操作相配套的其它設(shè)備需開(kāi)發(fā)，如陽(yáng)極更換設(shè)備，要求不僅能準(zhǔn)確地拆卸和安裝，而且在更換時(shí)能處理殘極周?chē)慕Y(jié)殼及掉入槽中的電解質(zhì)塊，現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清理設(shè)備及電解槽一系列技術(shù)測(cè)試設(shè)備等。3、自動(dòng)控制程度尚待進(jìn)一步進(jìn)步盡管我國(guó)大局部鋁電解廠(chǎng)采用了電解槽槽控技術(shù)，但整體的自動(dòng)控制程度仍然不高，與國(guó)外相比差距較大，主要表如今控制電解槽消費(fèi)過(guò)程的信息取樣不完好，電解槽專(zhuān)家系統(tǒng)不完備，與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相配套的設(shè)備故障較多以及綜合的動(dòng)態(tài)研究不充分等。三鋁電解技術(shù)的開(kāi)展1、完善大型預(yù)焙槽技術(shù)在現(xiàn)有開(kāi)發(fā)成功的180ka、280ka和320ka大型預(yù)焙槽的根底上，逐步完善。使其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)步，達(dá)國(guó)際領(lǐng)先程度。2、自焙槽改造技術(shù)自焙槽