200KA新型阴极铝电解槽工艺试验

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1、200KA新型阴极结构电解槽系列生产工艺试验研究一、项目的背景与重大意义铝是以熔盐电解氧化铝的方法生产的，铝的熔盐电解电化学反应需要消耗大量电能，根据中国有色金属工业协会相关部门的统计：2009年我国电解铝产量1284.6万吨，全国平均铝锭综合交流电耗14171KWh/t.Al，目前我国的铝电解工业所消耗的电能占整个有色金属工业能耗的86%，占全国电力总消耗的5.5%。因此降低铝电解生产的电能消耗具有重要的节能意义，符合国家节能降耗的产业政策。近20多年来，国内外铝电解生产技术有了非常大的进步，电解槽的容量从上世纪的60～200kA发展到

2、现在的300～400kA，目前正在做500KA电解槽的试验，设计技术和计算机的自动化控制水平都有了质的飞跃，但铝电解生产的直流电耗一直徘徊在13000～13500KWh/t.Al之间。国内外最好的铝电解系列直流电单耗为13000kwh/t.Al左右。因此，电解铝工业大幅度节能减排技术一直是国内外铝行业技术工作者的重点主攻目标和行业发展趋势。如果目前我国铝电解生产在现有电耗基础上降低1000KWh/t-Al，按目前我国铝电解铝的生产现状，则年可节省150亿KWh的电能。换算成由煤发电产生的能耗,按1KWh需要350g标准煤耗计算，相当于可节

3、省标准煤525万吨/年。为此大幅度地降低铝电解生产的电能消耗，实现我国节能减排目标，保证国民经济的可持续发展大有必要，其意义和作用重大。二、项目技术背景本项目采用东北大学冯乃祥教授发明的新型阴极结构铝电解槽专利技术和重庆天泰铝业的经验，并根据华东铝业200KA系列电解槽的特点进行了优化改进。在国内率先系列电解槽采用新型结构电解槽节能技术。在新型阴极电解槽结构、全电解质火焰—铝液焙烧启动技术、电解槽生产工艺技术管理方面进行再创新，为全面推广该技术提供实践经验。三、新型阴极结构电解槽的工艺试验概况浙江华东铝业装备有200KA、240KA预焙槽

4、各126台，2008年下半年，由于金融风暴的影响，铝价直线下滑，为降低损失，华东铝业于2008年9月将平均运行了2300多天的200KA电解槽进行系列停槽大修，其中94台电解槽大修时采用新型阴极结构电解槽技术进行改造，其余32台仍采用传统普通平底电解槽结构作为对比槽，两种电解槽由同一家施工单位负责大修。新型阴极结构电解槽阴极炭块由山西和山东的两家炭素厂提供。126台200KA电解槽于2009年6月6日开始分三批焙烧启动：第一批58台电解槽于2009年6月6日开始焙烧，6月27日启动结束，58台电解槽中有29台新型阴极电解槽,29台普通电解

5、槽，第二批36台电解槽于2009年7月14日开始焙烧，8月3日启动结束,36台电解槽中有34台新型阴极结构电解槽，2台普通电解槽。第三批32台电解槽于2009年8月17日开始焙烧，9月6日启动结束，32台电解槽中有31台新型阴极结构电解槽，1台普通电解槽。目前，94台新型阴极结构电解槽平均工作电压3.72V左右，6个月的平均电流效率93.105%，普通电解槽为93.001%。94台新型阴极结构电解槽6个月的平均直流电耗为12043kwh/tAl。平均原铝可比交流电耗为12545kwh/t.Al.平均铝锭综合交流电耗为12790kwh/t.

6、Al。四、200KA系列新型阴极结构电解槽的结构设计和工艺技术特点1、该新型阴极结构电解槽高效节能的工艺技术原理，基于稳定铝液面、降低电耗和延长槽寿命的考虑，采取改变现行铝电解槽槽底的碳阴极平底结构为阴极表面具有凸梁的异形结构，该凸梁的异形阴极结构可起到减缓阴极铝液的流速和波动作用，达到提高铝电解槽阴极铝液面稳定性的目的，同时与之相配合采用新的电解槽焙烧方法，并对电解槽的部分工艺技术参数进行调整，从而实现了在不影响电流效率的同时，达到降低铝电解槽电压，大幅度降低电能消耗的技术创新目标。这种技术改造工程对于现行的铝生产厂可以在电解槽进行大修

7、时完成。新建铝厂则可以在建设时按新型阴极结构电解槽的全新设计进行组织施工建设。2、本项目采用的新型阴极结构电解槽的结构设计和工艺技术特点如下：a、阴极表面具有与阴极碳块的纵向方向一致，与电解槽的纵向方向相垂直的凸梁，凸梁与电解槽的阴极表面相垂直，并与阴极碳块连为一体，每个阴极碳块上的凸梁在中间有间断。b、新型阴极结构电解槽侧部有较强的保温结构。c、新型阴极结构电解槽碳阴极表面具有较低的阴极电流密度和较为均衡的阴极电流分布。d、新型阴极结构电解槽具有较现有生产运行电解槽低的铝液水平，因此，比相同容量的电解槽在产铝少。e、新型阴极结构电解槽具

8、有较低的槽工作电压。f、新型阴极结构电解槽具有较低的效应电压。新型阴极结构电解槽的结构槽底照片五、200KA系列新型阴极结构电解槽的焙烧与启动。由于新型阴极结构电解槽碳块具有凸梁结构，如采用传