試論氧化鋁、電解鋁的冶煉技術(shù)及發(fā)展動向

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題及發(fā)展動向。

關(guān)鍵詞：鋁冶煉 技術(shù)現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

我國的鋁冶煉工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了前所未有的成績，2006年氧化鋁產(chǎn)量達429萬噸，鋁錠283萬噸，我國已成為世界鋁生產(chǎn)和消費的大國。這一成績的取得，與科技的貢獻是不可分的。

一、氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)

我國鋁土礦資源絕大多數(shù)為一水硬鋁石，由于我國鋁土礦資源的這一顯著特點，國內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)大多采用混聯(lián)法，此外，還有拜耳法和燒結(jié)法。

（一）氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)

1.拜耳法強化溶出技術(shù)，包括管道化溶出、單管預熱—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、新型高壓隔膜泵；

2.一水硬鋁石選礦一拜耳法生產(chǎn)氧化鋁技術(shù)，該技術(shù)將選礦技術(shù)和拜耳法有機結(jié)合，有效地利用了我國大量的中低品位鋁土礦，降低了氧化鋁的生產(chǎn)成本；

3.礦石均化和多碎少磨技術(shù)，包括礦山塊礦石及進廠碎礦石均化，多碎少磨提高了磨礦效率，降低了磨礦成本；

4.燒結(jié)法熟料燒成強化技術(shù)，包括高品位鋁土礦強化燒結(jié)技術(shù)、鋁土礦浮選精礦強化燒結(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、窯體改造及操作改進、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)，包括美國閃速焙燒爐、丹麥氣體懸浮燃燒爐；

7.粗液脫硅技術(shù)，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、4400m3大型平底分解槽、245m2立盤過濾機、51m2水平盤式過濾機、270m2大型板式換熱器、27m2水平帶式真空過濾機；

9.赤泥分離技術(shù)，包括絮凝沉降分離、Φ42m×6m大型鋼索扭矩沉降槽、 100m2輥子卸料真空轉(zhuǎn)鼓過濾機、385m2單筒凱利葉濾機；

10.蒸發(fā)技術(shù)，包括降膜蒸發(fā)器，高效閃蒸器等。

二、電解鋁生產(chǎn)技術(shù)

目前鋁全部采用熔鹽電解方法生產(chǎn)，其生產(chǎn)設(shè)備從較早的單一側(cè)插自焙槽，發(fā)展到擁有側(cè)插自焙、上插自焙、預焙槽等各種槽型。

我國已完成了180kA、280kA和320kA的現(xiàn)代化預焙槽的工業(yè)試驗和產(chǎn)業(yè)化。以節(jié)能增產(chǎn)和環(huán)保達標為中心的技術(shù)改進與改造，促進自焙槽生產(chǎn)技術(shù)向預焙槽轉(zhuǎn)化，獲得了巨大成功。我國已經(jīng)成為大型預焙槽開發(fā)的先進國家。

（一）電解鋁所取得的主要技術(shù)成績

1.計算機控制技術(shù)

目前我國主要電解鋁廠均采用了計算機控制。自適應控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)和智能模糊控制技術(shù)的開發(fā)應用使噸鋁節(jié)電在100kW·h左右。

2.電解槽結(jié)構(gòu)的改進

電解槽結(jié)構(gòu)的改進已先后完成了槽殼結(jié)構(gòu)的改進、槽底保溫結(jié)構(gòu)的改進、陰極結(jié)構(gòu)及材料的改進、陽極系統(tǒng)的改進和點下料系統(tǒng)的試驗和應用。

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，從而提高電解過程中電流效率（約2%左右）。降低電解成本。在電解質(zhì)中加入添加劑目前已被廣泛應用。

（二）存在的技術(shù)問題

1.鋁電解槽壽命短

現(xiàn)在國際上的大型預焙鋁電解壽命在7年以上，有的已達10年，而我國鋁電解槽平均壽命僅4年左右。盡管經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實踐，采取了一系列技術(shù)措施，基本克服了電解槽早期破損問題，但槽壽命仍與世界先進水平差距較大。

2.整體機械化裝備水平尚待提高

盡管我國在鋁電解生產(chǎn)實踐中研究開發(fā)了一系列專用設(shè)備，如多功能聯(lián)合機組、地爬打殼機、筒式下料器等，但與國際先進水平相比，機械化裝備水平尚需進一步提高，主要表現(xiàn)在：

（1）國產(chǎn)多功能聯(lián)合機組故障頻繁，制造質(zhì)量還不高，關(guān)鍵部件需要進一步開發(fā)，如扭拔機構(gòu)，空壓系統(tǒng)及電氣控制部分。

（2）相配套的供料系統(tǒng)和槽上部下料系統(tǒng)跑、冒、漏現(xiàn)象嚴重，多功能機組受料問題需改進提高；對閘刀式下料和插板式下料裝置應改造成點式下料。

（3）與工藝操作相配套的設(shè)備需研究開發(fā)，如出鋁及清理抬包的機械化，與電子計算機控制相適應的打殼下料電磁閥的質(zhì)量及工作性能提高等。

（4）保證大型預焙鋁電解槽生產(chǎn)用的壓縮空氣水分較大，這是目前全國各大鋁廠普遍存在的問題，盡管設(shè)有氣水分離器，但效果不理想，極易損壞各種電磁閥，造成一系列設(shè)備故障而影響生產(chǎn)。

（5）與鋁電解工藝操作相配套的其它設(shè)備需開發(fā)，如陽極更換設(shè)備，要求不僅能準確地拆卸和安裝，而且在更換時能處理殘極周圍的結(jié)殼及掉入槽中的電解質(zhì)塊，現(xiàn)場衛(wèi)生清理設(shè)備及電解槽一系列技術(shù)測試設(shè)備等。

3.自動控制水平尚待進一步提高

盡管我國大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術(shù)，但整體的自動控制水平仍然不高，與國外相比差距較大，主要表現(xiàn)在控制電解槽生產(chǎn)過程的信息取樣不完整，電解槽專家系統(tǒng)不完備，與計算機控制技術(shù)相配套的設(shè)備故障較多以及綜合的動態(tài)研究不充分等。

（三）鋁電解技術(shù)的發(fā)展

1.完善大型預焙槽技術(shù)

在現(xiàn)有開發(fā)成功的180kA、280kA和320kA大型預焙槽的基礎(chǔ)上，逐步完善。使其各項技術(shù)指標進一步提高，達國際領(lǐng)先水平。

2.自焙槽改造技術(shù)

自焙槽目前約占我國鋁的總產(chǎn)能的一半左右，鑒于我國目前的經(jīng)濟狀態(tài)，在短期內(nèi)全部淘汰是不可能的，因此，對自焙槽進行技術(shù)改造是勢在必行的。

總之，我國鋁冶煉技術(shù)水平近些年來得到了迅速的發(fā)展，縮短了與發(fā)達國家的差距，但我們還應該看到，我國加入WTO，鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，加快技術(shù)進步，提高鋁冶煉企業(yè)的競爭力是我們迫切的任務。