铝电解生产过程物质流和能量流分析

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.02.006铝电解生产过程物质流和能量流分析李春丽1，马子敬2，祁卫玺2，鲁佳1，许新乐1，成春春1（1.青海大学，西宁810016，2.青海省黄河鑫业有限公司，西宁810000）摘要：以青海省黄河鑫业有限公司电解铝生产为例，对其进行物质流和能量流的计算，通过计算数据的量化分析，提出了资源利用和能源利用的关键环节。关键词：电解铝；物质流；能量流；分析中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007-7545（2014）02-0000-00AnalysisofMat

2、erialandEnergyFlowinAluminumElectrolysisProcessLIChun-li1,MAZhi-jing2,QIWei-xi2,LUJia1,XUXing-le1,CHENGChun-chun1(1.QinghaiUniversity,Xining810016,China;2.QinghaiHuangheXinyeIndustryCo.,Ltd,Xining810000,China)Abstract:TheelectrolyticaluminumproductiondatainQinghaiHuanghe

3、XinyeIndustryCo.,Ltd.wasusedasanexampletocalculatethematerialandenergyflow.Thecalculatingdatawerequantitativelyanalyzed.Thekeypointofkeystepstorealizeresourceandenergyutilizationareputforwardbasedonaquantitativeanalysisofcalculationdata.Keywords:electrolyticaluminum;mate

4、rialflow;energyflow;analysis2012年青海省综合能耗消费量为18736778t标煤，其中重工业占综合能耗消费量的99.45%，而电解铝行业能耗占青海重工业能耗的24.7%[1]。因此，电解铝对青海省“十二五”期间完成节能减排指标（单位GDP能耗强度下降10%）将产生重大影响。研究电解铝生产过程的物质流、能量流，追踪整个过程中物质和能量的流向，识别生产过程中资源、能源利用的制约因素，将有利于提高资源、能源利用效率，降低环境负荷，并进一步促进电解铝工业实现生态化转型和可持续发展。物质流、能量流分析现已广泛应用于许

5、多领域[2-4]。如胡山鹰[5]将元素流应用于生态工业的规划；张风云[6]进行了氯碱化工能量流分析研究；殷瑞钮[7]研究了钢铁企业物质流、能量流及其相互作用；蔡九菊等[8]提出了钢铁生产流程的“基准物流图”，讨论了钢铁企业的物质流、能量流及其相互关系；胡长庆、张玉柱等[9-10]也对钢铁生产的物质流、能量流进行了深入分析，给出了各生产工序的物质流，并对钢铁制造流程进行了能量流分析；刘丽孺[11]采用基准物流图法定量分析了拜耳法氧化铝厂各工序的工序能耗变化和折合比变化对氧化铝综合能耗的影响。本文以青海省黄河鑫业有限公司(下称青海鑫业)电解

6、铝生产为例，对其进行物质流和能量流的计算。1电解铝生产工艺工业电解铝生产采用氧化铝—冰晶石熔盐电解法，主要生产工艺包括整流供电工序、氧化铝氟化铝贮运工序、电解工序、烟气净化工序、熔铸工序、阳极组装工序等，如图1所示。图1电解铝生产工艺流程图Fig.1Processflowdiagramofelectrolyticaluminiumproduction收稿日期：2013-08-01基金项目：青海省科技厅科技支撑项目（2011-J-114A）作者简介：李春丽（1968-），女，山东人，教授.2电解铝过程物质流分析以青海鑫业电解铝为例，对35

7、0kA电解槽系列进行物质流计算。以年产27万t电解铝每小时所需物质为计算基准，通过理论计算得到物质流总图如图2所示，氟平衡物质流图如图3所示。图2350kA系列物质流图Fig.2Materialflowdiagramof350kAseries图3氟平衡物质流图Fig.3Materialflowdiagramoffluorine由图2~3可以看出，电解铝生产中资源利用的关键环节包括以下几方面：1）减少原料消耗及贮运损失。消耗氧化铝60286.75kg/h、氟化铝577.46kg/h、阳极13017.17kg/h，换算成吨铝单耗为氧化铝为1

8、922kg、氟化铝18.41kg、阳极415kg。与电解铝国家资源消耗标准相比，氧化铝消耗略偏高，氟化铝消耗较低，阳极消耗较低。造成氧化铝消耗偏高主要是贮运工序有130.92kg/h的损失。2）粉尘的无组织