【正文】 53℃，電解質(zhì)的分子比2．15，電流效率95．9％；AP35(350kA)電解槽，電解質(zhì)分子比2．1～2．2，平均電解質(zhì)初晶溫度953．7℃，過熱度7．8℃，電流效率96．0％。最佳的過熱度的大小應(yīng)與電解質(zhì)的分子比、電解質(zhì)初晶溫度有關(guān)。然而過熱度太低時也會引起過多的冰晶石沉積和沉淀，而導(dǎo)致電解槽的不穩(wěn)定。而最近Solheim研究指出，較低的過熱度可以在鋁陰極表面沉積一層冰晶石殼膜，因而可阻止鋁的溶解損失，提高電解槽的電流效率。國際著名的鋁冶金專家豪平(Haupin)對大量的電流效率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，電解槽的電流效率更依賴于過熱度，而不是電解質(zhì)溫度，其原因現(xiàn)在尚未搞清。有些文獻(xiàn)報道，電解溫度每降低10℃，可使電流效率提高2％～3％。一般認(rèn)為，最好的電流效率是在不失去電解槽的穩(wěn)定性的情況，用盡可能低的電解溫度實現(xiàn)的。加拿大鋁冶金專家Utigard從鋁和電解質(zhì)的表面張力、電導(dǎo)、相圖、過熱度、電解質(zhì)成份的穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等各方面，綜合分析并得出了使電解槽實現(xiàn)穩(wěn)定的基本技術(shù)條件是，電解質(zhì)溫度應(yīng)不低于955℃，對于添加有LiF的電解質(zhì)的電解溫度應(yīng)不低于940℃。而不容易使低溫、低分子比操作達(dá)到理想的提高電流效率的目的。這也不能說完全不對，實驗研究表明，低溫、低電解質(zhì)分子比確實有降低鋁在電解質(zhì)熔體中的溶解度和溶解速度，減少鋁的溶解損失，顯著提高電流效率的作用。我國同類型的300kA電解槽的電流效率一般在93％左右，系列年平均電流效率很難突破94％，對于其它類型的大型預(yù)焙陽極電解槽的電流效率也一般都徘徊在93．5％左右[6]。令人驚奇的是這么高的電流效率是在973℃(325kA槽)、963℃(500kA槽)以及過熱度6．8℃(325kA槽)、9．7℃(500kA槽)的技術(shù)條件下取得的。Al)。Al，炭陽極凈耗0．397kg／kg應(yīng)該說，在這4種方法中，前兩個是與電解槽的設(shè)計和電解槽操作的穩(wěn)定性有關(guān)的，第三種方法則完全是鋁電解槽操作的工藝條件，即對電解成份和溫度的選擇有關(guān)的，而最后一種方法，即與電解槽的設(shè)計和電解槽的操作的穩(wěn)定性有關(guān)，也與電解槽工藝條件的選擇有關(guān)。因此提高鋁電解槽的電流效率基本上有4種方法：①減少鋁液和電解質(zhì)熔體的攪動，即增加鋁液鏡面動力學(xué)的穩(wěn)定性；②提高鋁電解槽的陰極電流密度和盡量降低除陽極底掌以下面積之外的陰極鋁液面積相對陽極底掌面積的比率，如，減少電解槽陽極到邊部的距離，或在相同的大面和小面寬度下采用更大電流強度的電解槽。實踐證明我國電解鋁廠，使用優(yōu)良的國產(chǎn)陽極炭塊，可以承受0．8A/cm2的陽極電流密度。高電流密度電解槽代表著先進(jìn)的鋁電解槽設(shè)計和技術(shù)水平，過去我國電解鋁廠一直認(rèn)為，提高電解槽的電流密度最大的技術(shù)障礙是陽極質(zhì)量問題，我國電解鋁廠陽極質(zhì)量低，不能承受更大的陽極電流密度。目前世界上最大的最先進(jìn)的法國AP50(500kA)電解槽的陽極電流密度為0．8A／cm2，新西蘭迪拜新系列的200kA電解槽的陽極電流密度為0．88 A／cm2。這些優(yōu)點是鋁電解槽提高電流效率、降低電能消耗的基本保障。 對工業(yè)鋁電解槽來說，比較直觀的是看重炭陽極的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和抗氧化性能。陽極炭塊導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性的好壞，同陽極炭塊和石油焦本身的煅燒溫度、炭塊密度和孔隙度大小有關(guān)。評價鋁電解槽炭陽極的質(zhì)量指標(biāo)有多個方面，如密度、孔隙度、強度、電導(dǎo)率、導(dǎo)熱率、抗氧化性能、對CO2的反應(yīng)性能、透氣率、抗熱沖擊性能等等。由于供應(yīng)的多渠道和質(zhì)量檢測手段落后、不完善，檢測技術(shù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和國際不接軌，缺乏對原材料性能、結(jié)構(gòu)和成份進(jìn)行配料等方面的工藝和技術(shù)研究，是造成陽極質(zhì)量差的根本原因。由于我們沒有健全的、與國外可供比較的質(zhì)量檢測方法、技術(shù)，也沒有可信、可比的數(shù)據(jù)，很難對這一問題作出準(zhǔn)確、定量的結(jié)論。綜上所述，總結(jié)過去的經(jīng)驗，可以認(rèn)為，我國如果不從電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)材料的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計、筑爐方法、筑爐質(zhì)量、焙燒和啟動的方法和質(zhì)量，早期技術(shù)管理以及合理的電解槽工藝制度等各個方面上去研究、去改進(jìn)、去提高，是不可能達(dá)到國際上電解槽壽命2500～3000天的技術(shù)水平的。在談及提高電解槽的壽命時，過去聽到比較多的建議是使用石墨化和半石墨化的陰極炭塊、硼化鈦陰極涂層等技術(shù)。就我國電解鋁廠而言，電解槽內(nèi)襯材料的選擇和內(nèi)襯材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、筑爐方法、筑爐質(zhì)量，以及電解槽啟動后的早期技術(shù)管理、正常的工藝技術(shù)操作等方面都存在不同程度的問題，都對電解槽的壽命有影響。由此可見，就我國電解鋁廠來說，僅僅以焦粒焙燒干法啟動取代鋁液焙燒，想大幅度提高我國鋁電解槽的壽命的目的不能實現(xiàn)。值得關(guān)注的是，盡管我國引進(jìn)和使用了這一較為先進(jìn)的鋁電解槽焙燒技術(shù)，但槽壽命沒有明顯的提高。多年前，我國電解鋁廠引進(jìn)了國外的鋁電解槽焦粒焙燒干法啟動的技術(shù)，取代了落后鋁液焙燒技術(shù)。對鋁電解生產(chǎn)來說，影響鋁電解槽壽命的原因是多方面的：有電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，有電解槽內(nèi)襯材料選擇與內(nèi)村材料的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，有筑爐方法的問題，有筑爐質(zhì)量的問題，也有電解槽焙燒啟動的方式、方法問題，更有電解槽早期技術(shù)管理和正常情況下電解工藝的選擇與操作問題。 我國電解鋁技術(shù)存在的問題 電解槽壽命我國鋁電解槽壽命比國外電解槽壽命短。2003年至2005年電解鋁總產(chǎn)量從554萬噸上升至767萬噸，增產(chǎn)213萬噸，其中僅中國十大電解鋁廠實現(xiàn)增產(chǎn)91萬噸。電解鋁行業(yè)的購買方即鋁消費商，在中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國城市化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施、公共事業(yè)、住房和汽車等消費品，極大地帶動中國電解鋁消費需求。生產(chǎn)機器電解鋁上游行業(yè)氧化鋁產(chǎn)能迅速擴張，產(chǎn)業(yè)鏈向電解鋁行業(yè)延伸，成為電解鋁產(chǎn)能增長的主要動力。2006年電解鋁生產(chǎn)能力達(dá)1160萬噸，2007年達(dá)1250萬噸。中國電解鋁行業(yè)發(fā)展的狀況決定中國國內(nèi)電解鋁供應(yīng)一直較為充裕，2005年電解鋁平均產(chǎn)能1070萬噸，產(chǎn)能利用率75%，從6月份國內(nèi)數(shù)據(jù)看，中國的產(chǎn)能已經(jīng)得到了一定程度的釋放。較五月份日平均產(chǎn)量增長了1975噸，%。2006年全球電解鋁產(chǎn)量達(dá)到3380萬噸。 電解鋁的市場供應(yīng)狀況全球電解鋁產(chǎn)量平穩(wěn)增長，增產(chǎn)動力依然來自于中國。原料進(jìn)一步下跌，中國電解鋁企業(yè)的平均生產(chǎn)本也在15000元左右，因此鋁價大幅下跌的可能性很小。中國礦資源稀缺，鋁礦資源只能維持10年，中國的資源不可能再支撐電解鋁行業(yè)年均20%左右的擴張速度。電解鋁需求增速放緩，受經(jīng)濟危機影響，來自房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的需求增速大幅下滑，而來自于電力設(shè)備行業(yè)的需求仍保持快速增長，包裝行業(yè)對電解鋁的需求量保持穩(wěn)定，2008年電解鋁需求增速在10%左右。新型電解鋁用鋼殼鋁芯陽極爪　　就中國電解鋁整體生產(chǎn)狀態(tài)而言，能源綜合利用效率要比國際先進(jìn)水平低15%左右，主要表現(xiàn)在：電流效率相差23個百分點；噸鋁電耗相差300800Kwh；電解鋁用陽極生產(chǎn)過程能耗相差3Gj/t左右；電解鋁陽極消耗相差3060Kg（折合標(biāo)準(zhǔn)煤約75150Kg）；電槽槽壽命相差1000天左右；。又不能完全照搬以前在大型預(yù)焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗（這些經(jīng)驗也有很大局限性）?！　≈袊X業(yè)股價缺乏先進(jìn)的生產(chǎn)操作技術(shù)，作業(yè)成本高。導(dǎo)致這些問題的深層次原因是，中國尚缺乏對鋁電解槽破損（常稱為陰極破損）機理與規(guī)律的深入掌握及在此基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施。　　缺乏建立在對陰極破損機理與規(guī)律透徹掌握基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施，電解槽難以達(dá)到設(shè)計壽命，早期破損率高。鋁電聯(lián)營是中國電解鋁企業(yè)發(fā)展的趨勢之一，但同時在技術(shù)上也存在相應(yīng)的問題。由于開發(fā)時間短，對中國大型鋁電解槽在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開發(fā)明顯不足，致使實際運行指標(biāo)的生產(chǎn)指標(biāo)與國際先進(jìn)水平還有較大差距。大容量電解槽的開發(fā)，使中國鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。AlF?) ⑤電解： 2Al?O?(I)→通電→ 4Al + 3O?↑ 電解鋁的發(fā)展現(xiàn)狀中國鋁電解技術(shù)自70年代末引進(jìn)160KA中間下料預(yù)焙槽技術(shù)之后，從消化國外技術(shù)開始，揭開了中國現(xiàn)代鋁電解技術(shù)發(fā)展的序幕，以鋁電解槽熱電磁力特性及磁流體數(shù)學(xué)模型研究為核心，在工藝、材料、過程控制及配套技術(shù)等方面展開了廣泛深入的研究工作。AlF?）共熔電解制得。 鋁的工業(yè)制取方法　 鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬時，等等?！　∩綎|的鋁土礦主要分布在淄博、新泰、洪山等縣境內(nèi)，其探明鋁土礦儲量占全國總儲量的3%。預(yù)測資源總量逾10億t。 河南的鋁土礦集中分布在黃河以南、京廣線以西的鞏縣、登封、偃師、新安、三門峽、陜縣、寶豐、魯山、臨汝、禹縣等三大片10多個縣境內(nèi)，面積3萬多km2，探明鋁土礦儲量居全國第2位，預(yù)測資源總量可達(dá)10億t。 我國鋁土礦儲量分布我國鋁土礦分布高度集中，山西、貴州、河南和廣西四個省(區(qū))%(%、%、%、%)，其余擁有鋁土礦的15個省、自治區(qū)、%。鋁土礦中的鎵、釩、鈧等也都具有回收價值。鋁土礦礦石中還伴生有鎵、釩、鋰、稀土金屬、鈮、鉭、鈦、鈧等多種有用元素。在鋁土礦分布區(qū)，上覆巖層常產(chǎn)有工業(yè)煤層和優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r?！　∥覈X土礦的另一個不利因素是適合露采的鋁土礦礦床不多，據(jù)統(tǒng)計只占全國總儲量的34%?！　∥覈X土礦的質(zhì)量比較差，加工困難、耗能大的一水硬鋁石型礦石占全國總儲量的98%以上。 資源特點我國鋁土礦除了分布集中外，以大、中型礦床居多?！　∥覈X土礦資源還是比較豐富的，華北地臺、揚子地臺、華南褶皺系及東南沿海四個成礦區(qū)都具有較好的鋁土礦成礦條件，尤以晉中晉北、豫西晉南、黔北黔中三個成礦帶成礦條件較好，資源遠(yuǎn)景也大；桂西滇東及川南黔北等成礦帶也有一定的遠(yuǎn)景?！　?jù)美國礦業(yè)局《Mineral Commodity Summaries》1996年資料，全世界鋁土礦儲量為230億t，儲量基礎(chǔ)為280億t，其中鋁土礦資源比較豐富的國家有：澳大利亞(儲量基礎(chǔ)79億t)、幾內(nèi)亞(儲量基礎(chǔ)59億t)、巴西(儲量基礎(chǔ)29億t)、牙買加(儲量基礎(chǔ)20億t)、印度(儲量基礎(chǔ)12億t)、匈牙利(儲量基礎(chǔ)9億t)。其中A+B+，占總保有儲量的31%。 我國鋁土礦分布狀況 我國鋁土礦資源概況及分布我國有310處鋁土礦產(chǎn)地，主要為：山西省的克俄、石公、相王、西河底、太湖石、郭偏梁一雷家蘇、寬草坪；河南省的曹窯、馬行溝、賈溝、石寺、竹林溝、夾溝、支建；山東省的淄博；廣西壯族自治區(qū)的平果那豆；貴州省的遵義(團溪)、林歹、小山壩等鋁土礦區(qū)。使用現(xiàn)行的工藝，也能擠壓復(fù)雜的、有心軸的和不對稱的外形，精密擠壓可顯出非同尋常的嚴(yán)格呎吋和表面光潔度，工件的主要呎吋通常不需要機加工；擠壓后產(chǎn)品的精度可容許用簡單的切割、礸孔、擴孔和其它小量的機加工來達(dá)到。擠壓件其是擠壓固體金屬通過開孔模而生產(chǎn)出來的。鋁及其合金的加工產(chǎn)品可以劃分為兩類：一類是通用產(chǎn)品，包括薄板、厚板、箔、棒材、線材、管材以及結(jié)構(gòu)型材，其中板材可細(xì)分為圓棒和非圓形棒，其中管材可細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)圓管和非標(biāo)準(zhǔn)圓形管。家具 質(zhì)輕、低維護費用、抗蝕、經(jīng)久耐用和美麗的外觀是鋁制家具的主要優(yōu)點。鋁因其高強度/密度之比率、抗腐蝕性和重量功效而得到廣泛應(yīng)用，特別是用在壓縮的設(shè)計中。海上應(yīng)用 鋁普及于各種各樣的海上應(yīng)用中，包括船舶的主要受力構(gòu)件如船體與艙面室，以及其它應(yīng)用如煙囪外殼、艙蓋、窗框、空氣出口、舷梯、信道、船尾、甲板、通風(fēng)設(shè)備、船用家具、以鋁代用的五金器材、燃料罐及面表光亮的平整件。擠壓的或模板及鍛造的駕駛盤已常見?？ㄜ囉捎谥亓康南拗萍叭藗兿朐黾佑行лd重量的愿望，制造商已增加鋁在駕駛室、拖車和卡車設(shè)計中的應(yīng)用。變形鋁制品和鑄造鋁制品在汽車結(jié)構(gòu)中應(yīng)用頗廣。包裝業(yè)產(chǎn)品包括家用包裝材料、軟包裝和食品容器、瓶蓋、軟管、飲料罐與食品罐。儲水大罐常用鋁合金建造，以增強抗腐蝕性并形成引人注意的外觀。 腳手架、爬梯、變電所構(gòu)筑物及其它公用工程構(gòu)筑物，常使用的鋁材形式主要是結(jié)構(gòu)型材和特殊擠壓型材。 鋁可用于橋梁與公路的輔助結(jié)構(gòu)上，如橋梁欄桿、公路護欄、照明標(biāo)準(zhǔn)件、交通指揮塔、交通標(biāo)志和連接圍欄等。 鋁的用途鋁廣泛的應(yīng)用于各種建筑中，如橋梁、塔樓和儲罐等。中型再生鋁加工企業(yè)和再生鋁生產(chǎn)企業(yè)數(shù)分別占企業(yè)總數(shù)的７．７９％和６．１５％，廢雜鋁的利用量分別占鋁加工、再生鋁生產(chǎn)廢雜鋁總量的３２．４％和３７．３４％。一般來說，鋁錠所占比重大，部分廢鋁（來自俄、美）也占據(jù)部分市場。在95年高峰期出現(xiàn)數(shù)百家鋁型材加工廠，之后逐漸減少。有些廢鋁經(jīng)過熔煉加工后做成各種型材、摩托車配件如輪箍、發(fā)動機配件等返銷國外。國際鋁業(yè)協(xié)全球鋁回收委員會會主席Jurg Gerber稱,中國鋁回收潛力巨大。1998年為536,000。 中國鋁工業(yè)正處于快速發(fā)展階段, 中國廢鋁回收率目前為32%,但不久將快速提升至70%。目前年銷售量大約50億只/年。95年我國飲料罐用帶材約10萬噸，其余全部進(jìn)口。 我國1990年后原鋁工業(yè)獲得高速發(fā)展，產(chǎn)量持平，消費市場看好，自行車、我國電工部門用鋁量約占全國鋁耗量的確/3, 我國近十余年來，鋁質(zhì)飲料罐的生產(chǎn)和消費量增長極快。鋁產(chǎn)品的消費結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)看,80年代以前，制造業(yè)和建筑業(yè)是鋁的最大消費市場。但是，在一些環(huán)措施與工藝技術(shù)水平上，即使是新格公司的水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，但也仍然屬于國外八十年代的水平，至于一些規(guī)模小、產(chǎn)量低、環(huán)保措施不力的企業(yè)還是占大多數(shù)，技術(shù)改造和環(huán)保設(shè)施在落實上可以說是困難重重。 目前發(fā)達(dá)國家已形成完善的廢雜鋁收集、管理、分檢系統(tǒng)，適應(yīng)不斷擴大的市場需求，發(fā)達(dá)國家在生產(chǎn)中不斷推出新的技術(shù)創(chuàng)新舉措，如低成本的連續(xù)熔煉和處理工藝，使低品位廢雜鋁升級的工藝等，用廢雜鋁已能大量制造供鑄造、壓鑄、軋制及作母合金用的再生鋁錠，其中重熔二次合金錠（RSI）用于制造易拉罐專用薄板，薄板的質(zhì)量已使每支易拉罐的重量下降到只有14克左右，某些再生鋁還用于制造計算機軟盤驅(qū)動器的框架。其次，全世界不同合金成份，不同性能的合金數(shù)以百計，其中許多合金中的成份元素相互排斥，互不兼容。正因如此，廢棄Al的回收再生已成為世界各國的十分重視的工作，并已成為一項重要的產(chǎn)業(yè)。再生鋁在主要發(fā)達(dá)國鋁的生產(chǎn)中地位日益突出。而由廢棄金屬鋁再生、再用能使能耗、輔料消耗大大降低，節(jié)約資源、成本。鋁從礦石到成金屬，再到制成品成本極高、耗能巨大。因此，這些廢棄雜料