【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,進(jìn)一步降低生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本。 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(yù)焙槽等各種槽型。我國(guó)已完成了180ｋＡ、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)改進(jìn)與改造,促進(jìn)自焙槽生產(chǎn)技術(shù)向預(yù)焙槽轉(zhuǎn)化,獲得了巨大 8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?！‰娊怃X所取得的主要技術(shù)成績(jī)(1)大型預(yù)焙槽的開(kāi)發(fā)1992 年完成 180ｋＡ預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn),電流效率達(dá)到 93%,鋁直流電耗達(dá)13800ｋＷｈ/ｔ左右,生產(chǎn)工藝技術(shù)條件與 160ｋＡ槽基本相同。1996 年完成了280ｋＡ預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn),這一技術(shù)已成功地應(yīng)用于焦作萬(wàn)方鋁業(yè)集團(tuán)公司。目前電流效率達(dá)到 93%以上,鋁直流電耗達(dá) 13400ｋＷｈ/ｔ左右,生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。2022年完成了 320ｋＡ大型預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn),電流效率達(dá) 94 92%,平均鋁直流電耗13192ｋＷｈ/ｔ,達(dá)到了法國(guó)鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)的ＡＰ30 大型電解槽的技術(shù)指標(biāo),最近已和印度一家公司簽定了技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的輸出。(2)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)目前我國(guó)主要電解鋁廠均采用了計(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 100ｋＷｈ左右。(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(guò)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(yīng)用。(4)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)已先后完成了槽殼結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、槽底保溫結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、陰極結(jié)構(gòu)及材料的改進(jìn)、陽(yáng)極系統(tǒng)的改進(jìn)和點(diǎn)下料系統(tǒng)的試驗(yàn)和應(yīng)用。此外,在電解工藝制度和煙氣凈化方面也取得了顯著成績(jī)?！〈嬖诘募夹g(shù)問(wèn)題(1)整體機(jī)械化裝備水平尚待提高盡管我國(guó)在鋁電解生產(chǎn)實(shí)踐中研究開(kāi)發(fā)了一系列專用設(shè)備,如多功能聯(lián)合機(jī)組、地爬打殼機(jī)、筒式下料器等,但與國(guó)際先進(jìn)水平相比,機(jī)械化裝備水平尚需進(jìn)一步提高,主要表現(xiàn)在:ａ、國(guó)產(chǎn)多功能聯(lián)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)及電氣控制部分。ｂ、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)題需改進(jìn)提高。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。ｃ、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)量及工作性能提高等。ｄ、保證大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)用的壓縮空氣水分較大,這是目前全國(guó)各大鋁廠普遍存在的問(wèn)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 9一系列設(shè)備故障而影響生產(chǎn)。ｅ、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)能處理殘極周圍的結(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。(2)鋁電解槽壽命短現(xiàn)在國(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)幾年的生產(chǎn)實(shí)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(wèn)題,但槽壽命仍與世界先進(jìn)水平差距較大。(3)自動(dòng)控制水平尚待進(jìn)一步提高盡管我國(guó)大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術(shù),但整體的自動(dòng)控制水平仍然不高,與國(guó)外相比差距較大,主要表現(xiàn)在控制電解槽生產(chǎn)過(guò)程的信息取樣不完整,電解槽專家系統(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?！′X電解技術(shù)的發(fā)展方向(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)焙槽的基礎(chǔ)上,逐步完善。使其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步提高,達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。(2)自焙槽改造技術(shù)自焙槽目前約占我國(guó)鋁的總產(chǎn)能的一半左右,鑒于我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)狀態(tài),在短期內(nèi)全部淘汰是不可能的,因此,對(duì)自焙槽進(jìn)行技術(shù)改造是勢(shì)在必行的。(3)加強(qiáng)“三場(chǎng)”技術(shù)研究只有認(rèn)真進(jìn)行“三場(chǎng)”技術(shù)研究,才能從根本解決目前電解槽結(jié)構(gòu)的不足,提高鋁電解技術(shù)水平?？傊?我國(guó)鋁冶煉技術(shù)水平近些年來(lái)得到了迅速的發(fā)展,縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,但我們還應(yīng)該看到,我國(guó)加入ＷＴＯ,鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn),加快技術(shù)進(jìn)步,提高鋁冶煉企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是我們迫切的任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 機(jī)器的發(fā)展速度也較快。但對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行工藝和技術(shù)的改造, 使其能滿足生產(chǎn)的需要 , 這樣不僅造價(jià)合理、上馬快, 而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足, ,更為合理的生產(chǎn)設(shè)備。隨著機(jī)械產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代速度進(jìn)一步加快 , 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大大縮短, 使制造業(yè)向多品種、小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。不管是哪個(gè)國(guó)家哪個(gè)集團(tuán), 要想在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝, 就必須使自己的制造業(yè)盡早適應(yīng)這個(gè)大市場(chǎng)的變化 , 將自己的制造業(yè)改造成具有精密、柔性、高效的現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)。 10當(dāng)前, 現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)的水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。真空抬包是電解鋁冶煉過(guò)程中的一個(gè)重要設(shè)備，其主要功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運(yùn)至混合爐。中國(guó)鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬(wàn)噸，采用容重為 2 噸的真空抬包來(lái)吸鋁，并配合 5噸的敞口包來(lái)倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬(wàn)噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問(wèn)題，需要研發(fā)容重為 46 噸無(wú)需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功， 電流已陸續(xù)提高至160KA、200KA、280KA、320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。所以, 解決這個(gè)問(wèn)題的辦法只能是 :一方面要采用大型的真空抬包，以擴(kuò)大鋁液的容量，另一方面提高機(jī)器的自動(dòng)化水平，采用電動(dòng)式和手動(dòng)式的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得操作更為方便。2. 1. 大型吸鋁真空抬包的研發(fā)有利于更好地滿足生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，大大地提高生產(chǎn)進(jìn)度以及由此而牽扯到的生產(chǎn)收益問(wèn)題。它做為一個(gè)生產(chǎn)的中間過(guò)程，對(duì)于生產(chǎn)的進(jìn)度來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是生產(chǎn)所必不可少的一部分。．有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題 隨著國(guó)內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功，需研發(fā)出相應(yīng)的大型吸鋁真空抬包以滿足生產(chǎn)的需要。有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題有以下幾個(gè)： （1）包蓋與包體的密封及防變形措施。（2）包襯及吸鋁管使用壽命。（3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。．解決這些問(wèn)題所采用的方法而需解決這些問(wèn)題所采用的方法是：（1）包蓋與包體的密封及防變形措施。對(duì)于大型吸鋁真空抬包，包體直徑較大，包蓋與包體法蘭采用凸凹止口密封，密封件為石棉盤根。由于包蓋與包體受熱不均以及包體在起吊時(shí)的受力不均，容易導(dǎo)致包蓋與包體法蘭止口錯(cuò)位，從而引起密封 11不嚴(yán)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，一方面要加強(qiáng)包體與包蓋強(qiáng)度，包體與包蓋均需加筋，采用厚法蘭。另一方面要采用合理的密封方式，可將包蓋法蘭嵌入至包體法蘭內(nèi)，形成雙重止口密封，一旦小止口密封失效，可啟用大止口密封。（2）包襯及吸鋁管使用壽命。對(duì)于小型吸鋁真空抬包，由于其直徑小、高度低，采用耐火磚砌包襯，其強(qiáng)度足可滿足其使用壽命，對(duì)于大型吸鋁真空抬包，由于其容積大，包襯必需采用澆注料整體澆注，其強(qiáng)度才可滿足使用壽命。吸鋁管屬耗損件,為提高其使用壽命,可采用耐溫900℃以上的耐熱鐵鑄造，并需進(jìn)行熱處理，耐熱鐵材質(zhì)中Si含量不可過(guò)高，以防止和電解槽中的氟化鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響吸鋁管使用壽命。（3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。對(duì)于大型吸鋁真空抬包，由于采用電動(dòng)操作，從操作安全的觀點(diǎn)出發(fā)，轉(zhuǎn)軸位置應(yīng)高于空包和滿包的重心。抬包傾轉(zhuǎn)力矩M 包括空抬包包體所引起的轉(zhuǎn)矩M1，以及在澆注過(guò)程中由于鋁液不斷傾出，余留在抬包內(nèi)的鋁液所引起的轉(zhuǎn)矩M2，此外還有轉(zhuǎn)軸與其軸頸的摩擦力矩M3，三者均為轉(zhuǎn)角θ的函數(shù)。M=M1+M2+M33. 研發(fā)工作的前提及進(jìn)行的條件．研究的前提與假設(shè)