【正文】 在。而且，許多鋁制品都是一次性使用，從制成產(chǎn)品至產(chǎn)品喪失使用價(jià)值時(shí)間較短。如何利用再生問題十分迫切。僅電解一道工序生產(chǎn)一噸金屬鋁就需1300015000瓩一小時(shí)電。因此，廢棄鋁的回收、再利用，無論從節(jié)約地球上資源、節(jié)約能耗、成本，縮短生產(chǎn)流程周期，還是從環(huán)境保護(hù)、改善人類生態(tài)環(huán)境等各方面都具有十分巨大的意義[2]。發(fā)達(dá)國家原鋁與再生鋁的占有比已接近或超出1:1。 然而，鋁合金的回收及再生又是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工作，各種鋁制品使用范圍寬廣，使用分散，如何回收集中、分類，再來實(shí)現(xiàn)再生加工等均是十分繁雜龐大的工程。如何以最簡易的方法、最低成本、最有效的工藝使廢棄Al再生成成份合乎理想合金要求、性能滿足使用，質(zhì)量能達(dá)到或按近原生材料水平的再生利用技術(shù)是世界各國本行業(yè)的追求目標(biāo)。但是我國對(duì)廢雜鋁的回收再生在觀念及認(rèn)識(shí)的程度上，卻未深化到美、日等發(fā)達(dá)國家的地步, 我國最大也是亞洲最大的再生鋁企業(yè)是位于上海市郊的上海新格有色金屬有限公司,該公司雖然有兩組50噸的熔煉靜置爐，一組40噸燃油熔煉靜置爐；一臺(tái)12噸的燃油回轉(zhuǎn)爐，這些50噸的爐子不但是中國目前最大的再生鋁熔煉爐，而且躋身于亞洲最大的再生鋁熔煉爐行列。全球原鋁的消費(fèi)已近2200萬噸，美、歐和日本是消費(fèi)增長最快、市場開發(fā)最為活躍的地區(qū)。但進(jìn)入90年代后，特別是90年代后期，交通運(yùn)輸業(yè)開始占據(jù)主導(dǎo)地位。目前年銷售量大約50億只/年。我國近十余年來，鋁質(zhì)飲料罐的生產(chǎn)和消費(fèi)量增長極快。95年我國飲料罐用帶材約10萬噸，其余全部進(jìn)口。中國2001年回收廢鋁總計(jì)918,000。2001年中國原鋁產(chǎn)量為343萬,1998年為242萬,同期的消費(fèi)分別為365萬和242萬。我國的珠江三角洲和長江三角洲地區(qū)為主要消費(fèi)和加工區(qū)，北方的津京塘地區(qū)也有意定量的分布。 珠江三角洲以廣東南海地區(qū)最為集中，南海是中國最大的鋁型材生產(chǎn)基地，在全國型材產(chǎn)區(qū)中，廣東占70%，在廣東型材產(chǎn)區(qū)中，南海占65%，在中國型材加工工業(yè)中仍占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。2001年約有220家營業(yè)中鋁材廠，其中大瀝鎮(zhèn)占151家。 長江三角洲的江蘇、浙江、上海就逐步成為廢雜有色金屬再生利用的集中區(qū)域，其中又以浙江最為集中，再生鋁加工企業(yè)和再生鋁生產(chǎn)企業(yè)中，有年產(chǎn)０．３－３萬噸鋁加工產(chǎn)品的中型企業(yè)６家，年產(chǎn)０．５萬－３萬噸再生鋁的中型企業(yè)８家，其余均為小型企業(yè)。但廢雜鋁的利用，仍以小型企業(yè)為主，無一大型企業(yè)，缺乏行業(yè)龍頭[3]。雖然結(jié)構(gòu)鋼型材與板材的基建投資費(fèi)用較低，但當(dāng)人們考慮到工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、獨(dú)特的建筑設(shè)計(jì)、質(zhì)輕和(或)抗腐蝕性時(shí)，通常采用了鋁。鋁也普遍用于橋梁結(jié)構(gòu)上，特別是長墩距橋梁或活動(dòng)橋梁的平衡裝置和升橋的施工中。吊車、輸送機(jī)和重載裝卸系統(tǒng)包含了大量的鋁材。包裝業(yè)一直是用鋁的市場之一，且發(fā)展最快。鋁箔頗適用于包裝，箔制盒，包用于盛食品與藥劑，并可作家用。每臺(tái)汽車的典型鋁用量約70kg(150lb)，此數(shù)可望急劇增加，因?yàn)槠毡榈墓?jié)省燃料的要求迫使如此，而且人們還不斷強(qiáng)調(diào)回收鋁的重要性。由于使用擠壓的車身縱梁、車架下梁和橫梁，卡車自重已減小。鐵路車輛 鋁用于制造鐵路底卸年、冷凍車和槽車鋁亦廣泛用于鐵路客車，特別是那些公共交通系統(tǒng)的車輛。航空航天 鋁實(shí)際上用于飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船工業(yè)的所有部分－制造機(jī)身、引擎、附件、液體燃料和氧化劑的容器設(shè)備。耐用消費(fèi)品: 家用電器 由于鋁制品質(zhì)量輕、外觀美觀、具有對(duì)各種形式加工的適應(yīng)性以及便宜的制造加工費(fèi)用，因此鋁廣泛應(yīng)用于家用器具中，質(zhì)輕是它重要的特性，可適應(yīng)于真空吸塵器、電熨斗、便?式洗碟機(jī)及食品加工機(jī)與攪拌器的要求。機(jī)械與設(shè)備: 鋁材也被廣泛地應(yīng)用在: 加工設(shè)備 紡織設(shè)備 煤礦機(jī)械 移動(dòng)式灌溉管與工具鋁及其合金可以用已知的所有方法澆鑄成鑄件或加工成材。另一類是非通用的產(chǎn)品，這是為了某個(gè)特定用途而設(shè)定的產(chǎn)品，包括擠壓型材、鍛件、沖擠件、鑄件、沖壓件、粉末冶金(P/M)零件、機(jī)加工件和鋁基復(fù)合材料。具有軸對(duì)稱的設(shè)計(jì)件特別適合于用擠壓形式生產(chǎn)。擠壓、擠壓與拉拔結(jié)合生產(chǎn)的無縫管可與機(jī)械制造的有縫管和焊接管相匹敵。 資源狀況截至1996年末，我國已探明鋁土礦礦區(qū)310處，分布于全國19個(gè)省、自治區(qū)、直轄市?！?995年鋁土礦保有儲(chǔ)量和A+B+C級(jí)儲(chǔ)量增長狀況。我國鋁土礦的數(shù)量和質(zhì)量都不及上述國家，如以我國A+B+C級(jí)儲(chǔ)量(工業(yè)儲(chǔ)量)和這些國家的儲(chǔ)量基礎(chǔ)相比，遠(yuǎn)在它們之后。有關(guān)部門根據(jù)已有地質(zhì)條件和成礦條件分析，我國鋁土礦資源總量預(yù)計(jì)可達(dá)50億t。儲(chǔ)量大于2000萬t的大型礦床共有31個(gè)，其擁有的儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的49%；儲(chǔ)量在2000～500萬t之間的中型礦床共有83個(gè)，其擁有的儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的37%，大、中型礦床合計(jì)占到了86%。在保有儲(chǔ)量中，一級(jí)礦石(Al2O3 60%～70%，Al/Si ≥12)%，二級(jí)礦石(Al2O3 51%～71%，Al/Si≥9)占17%，三級(jí)礦石(Al2O3 62%～69%，Al/Si≥7)%，四級(jí)礦石(Al2O3＞62%，Al/Si≥5)%，五級(jí)礦石(Al2O3＞58%，Al/Si≥4)占18%，六級(jí)礦石(Al2O3＞54%，Al/Si≥3)%，七級(jí)礦石(Al2O3＞48%，Al/Si≥6)%，其余為品級(jí)不明的礦石?！　∨c國外紅土型鋁土礦不同的是，我國古風(fēng)化殼型鋁土礦常共生和伴生有多種礦產(chǎn)。在含礦巖系中共生有半軟質(zhì)粘土、硬質(zhì)粘土、鐵礦和硫鐵礦。在有些地區(qū)，上述共生礦產(chǎn)往往和鋁土礦在一起構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的礦床。　　我國鋁土礦的最后一個(gè)特點(diǎn)是，地質(zhì)工作程度比較高，截至1994年底，%，%，兩者合計(jì)，%?！　∩轿鞯匿X土礦床(點(diǎn))主要分布在孝義、交口、汾陽、陽泉、盂縣、寧武、原平、興縣、保德、平陸等5大片42個(gè)縣境內(nèi)，探明鋁土礦儲(chǔ)量，居全國第一，該區(qū)的資源總量估計(jì)可達(dá)20億t。 　　貴州的鋁土礦床主要分布在“黔中隆起”南北兩側(cè)的遵義、息峰、開陽、甕安、正安、道真、修文、清鎮(zhèn)、貴陽、平壩、織金、茍江、黃平等十幾個(gè)縣境內(nèi)，面積2400km2，探明鋁土礦儲(chǔ)量居全國第3位?！　V西的鋁土礦集中分布在平果、田東、田陽、德保、靖西、桂縣、那坡、果化、隆安、邕寧、崇左等縣境內(nèi)，探明鋁土礦儲(chǔ)量居全國第4位，預(yù)測(cè)鋁土礦儲(chǔ)量在8億t以上?！　〈送?，在海南、廣東、福建、云南、江西、湖北、湖南、陜西、四川、新疆、寧夏、河北等省(區(qū))，也有鋁土礦礦床產(chǎn)出[4]。有鋁的氧化物與冰晶石（3NaF　　從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程　?、偃芙猓簩X土礦溶于NaOH（aq)Al?O?+ 2NaOH → 2NaAlO?（偏鋁酸鈉）+ H?O　　②過濾：除去殘?jiān)趸F(Fe?O?)、硅鋁酸鈉等　　③酸化：向?yàn)V液中通入過量CO?.NaAlO?+ CO?+ 2H?O → Al(OH)?↓+ NaHCO?　?、苓^濾、灼燒 Al(OH)?2Al(OH)?→高溫→Al?O?+ 3H?O　　注：電解時(shí)為使氧化鋁熔融溫度降低，在Al?O? 中添加冰晶石(3NaF九十年代以來，在基礎(chǔ)理論、大型鋁電解槽開發(fā)以發(fā)展現(xiàn)狀及工程應(yīng)用取得了一系列成果，開發(fā)成功了280、320KA以上的特大型電解槽技術(shù)，使鋁工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步令人注目。實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)差。多數(shù)在大負(fù)荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，安全隱患多。由于大容量電解槽一般系列規(guī)模較大（一個(gè)系列產(chǎn)能可達(dá)20萬噸以上），巨大的用電負(fù)荷集中在一個(gè)生產(chǎn)系列上（一般達(dá)40萬KW以上），電解系列生產(chǎn)的任何波動(dòng)都會(huì)造成電網(wǎng)或自備電廠較大的影響，甚至威脅供電安全。影響中國大型槽槽壽命的問題除了中國普遍認(rèn)為的陰極炭素材料質(zhì)量方面的原因外，電解槽的設(shè)計(jì)、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問題。隨著電解槽容量的不斷擴(kuò)大，槽壽命問題就更加突出。中國300KA級(jí)的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間短。焙燒啟動(dòng)過程中電流分布不均的問題更突出且焙燒啟動(dòng)過程中的能耗大；投入運(yùn)行后電解槽的物理場（電場、磁場、流場）容易波動(dòng)，熱平衡的維持較困難；槽電阻極易受外界的干擾而波動(dòng)，陽極效應(yīng)發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現(xiàn)槽況波動(dòng)或槽況異常現(xiàn)象，很難快速恢復(fù)正常。中國電解鋁行業(yè)從2002年開始，電解鋁產(chǎn)量開始過剩，受下游行業(yè)需求下降影響，中國2008年電解鋁過剩預(yù)計(jì)達(dá)到50萬噸。中國鋁土礦資源稀缺，產(chǎn)能擴(kuò)張不可持續(xù)。電解鋁的生產(chǎn)成本價(jià)在15000元/噸17500元/噸，而電解鋁的價(jià)格僅為13400元/噸，行業(yè)虧損嚴(yán)重。2009年6月份左右鋁價(jià)有可能回到15000元/噸。2005年世界電解鋁產(chǎn)量3191萬噸，%，其中中國產(chǎn)量767萬噸，%。2006年6月份全球日平均產(chǎn)量（不包括中國），較5月份日均產(chǎn)量增長了700噸，%。中國依然是全球電解鋁增產(chǎn)的主動(dòng)力，%，中國產(chǎn)量的變化趨勢(shì)對(duì)全球電解鋁供應(yīng)起到了決定性的作用[5]。中國建電解鋁項(xiàng)目11個(gè)，建設(shè)總能力112萬噸，尚有10個(gè)擬建電解鋁項(xiàng)目，總能力140萬噸。電解鋁建設(shè)工藝簡單技術(shù)含量低建設(shè)周期短，有充足資金投入，從開工到建成投產(chǎn)僅需要了9個(gè)月。電解鋁行業(yè)所處的成長發(fā)展階段決定了產(chǎn)量增長是主基調(diào)，電解鋁企業(yè)競爭，重組購并，不斷擴(kuò)張，行業(yè)集中度提高，也將推動(dòng)產(chǎn)能的增長。電解鋁行業(yè)處于高速發(fā)展成長期階段，行業(yè)優(yōu)勝劣汰，行業(yè)集中度不斷提升。生產(chǎn)廠家從141家減少至95家。至今沒能解決。應(yīng)該說，上述各個(gè)過程和環(huán)節(jié)的好壞，都會(huì)影響電解槽的壽命。盡管焦粒焙燒并不是屬于我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，但對(duì)我國電解鋁廠應(yīng)該是一個(gè)技術(shù)上的進(jìn)步。以最早使用這一焙燒技術(shù)的白銀鋁廠為例，電解槽的壽命仍然在1500天左右。另一方面也說明了提高電解槽壽命是一個(gè)系統(tǒng)的工程。而我國電解鋁廠對(duì)這些方面的認(rèn)識(shí)和了解不多，缺乏深入的研究。誠然這些措施對(duì)電解槽的壽命改善有好處，但它們并不是提高我國鋁電解槽壽命的根本措施。 陽極質(zhì)量對(duì)于電解槽陽極質(zhì)量上的差別，沒有數(shù)量上的概念。我個(gè)人認(rèn)為我國鋁電解槽陽極質(zhì)量極不穩(wěn)定，好壞差別很大。 鋁電解槽炭陽極之所以用石油焦做陽極，是因?yàn)樵谒衼碓磸V、成本低且純度高的炭素材料中，非石油焦莫屬。在這些質(zhì)量指標(biāo)中，有些具有相關(guān)性，如電導(dǎo)率和導(dǎo)熱系數(shù)之間就有很強(qiáng)的相關(guān)性，這是所有固體導(dǎo)電材料固有的特性。導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好的陽極炭塊必然有較好的抗氧化性能。因?yàn)檫@些性能好的陽極可以承受更大的電流密度，陽極電壓降低，抵抗高溫氧化的能力強(qiáng)，陽極消耗少。 電流密度我國電解鋁廠的大型預(yù)焙陽極電解槽電流密度一般在0．7A／cm2左右，屬于低電流密度電解槽，而國外同類型的大型預(yù)焙陽極電解槽的陽極電流密度一般在0．8A／cm2以上。這意味著，同樣大小電解槽在其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不變的情況下，以陽極電流密度0．7A／cm2與0．8 A／cm2相比，后者電解槽的產(chǎn)量比前者高14％，這無疑使鋁電解生產(chǎn)的成本大大降低。但最近的湖北華盛鋁廠60kA改成75kA小預(yù)焙陽極電解槽，使用國產(chǎn)陽極，電流密度到達(dá)0．81A／cm2。 電流效率不論從理論上，實(shí)踐上，提高電流效率都是通過減小和降低電解槽中已經(jīng)電解出來的金屬鋁的溶解量來實(shí)現(xiàn)的。理論上如果在磁場影響和其它設(shè)計(jì)參數(shù)不變的情況下，大槽子應(yīng)該比小槽子有更高的電流效率；③減少鋁在電解質(zhì)中的飽和溶解度，這與電解質(zhì)的成份和溫度有關(guān)；④降低陰極鋁向電解質(zhì)熔體中的溶解速度。目前，國際上電解鋁廠電流效率最高的電解槽當(dāng)屬Pechiney在加拿大魁北克的325kA電解槽系列，該電解槽系列年平均電流效率為96．0％，電耗13．0kWh／kgAl(理論值0．333kg／kg目前世界上最大的500kA電解槽AP50，長18m，寬5m，陽極電流密度0．8A／cm2，電流效率95．0％，2003年4月公布的電流效率為95．9％，也接近96％。這是當(dāng)今國外采取的高電解溫度、較高電解質(zhì)初晶溫度、低過熱度、高電解槽穩(wěn)定性、低電解質(zhì)電阻、低過電壓、低效應(yīng)系數(shù)、高電流效率的鋁電解槽工藝操作技術(shù)路線。在我國電解鋁廠中，直習(xí)慣于用傳統(tǒng)的低溫、低分子比來提高電流效率的方式組織生產(chǎn)。但低溫、低電解質(zhì)分子比的負(fù)面作用是，電解質(zhì)成份的穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性大大降低，由于電解質(zhì)成份不穩(wěn)定性增加，容易產(chǎn)生沉淀，而沉淀又不容易溶解，槽幫不結(jié)殼，伸腿過長、過大，造成水平電流大，槽電壓不穩(wěn)，鋁水?dāng)[動(dòng)大，效應(yīng)系數(shù)多，電解質(zhì)電阻大，反電動(dòng)勢(shì)高等缺點(diǎn)。此外，由于電解槽的熱穩(wěn)定性降低，電解槽陰極內(nèi)的電流分布不均，槽內(nèi)襯應(yīng)力不均勻，也容易降低電解槽的壽命。 過熱度對(duì)我國電解鋁廠來說，過熱度是一個(gè)新概念，所謂過熱度即電解質(zhì)溫度與電解質(zhì)初晶溫度之差。然而過低的電解溫度容易在槽底產(chǎn)生沉淀和造成槽膛不規(guī)整，因而會(huì)引發(fā)槽子不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)室研究表明，降低電解溫度會(huì)使電流效率連續(xù)升高，但在工業(yè)電解槽上，當(dāng)過熱度恒定時(shí)，電解溫度的高低對(duì)電流效率幾乎是沒有什么影響。最初，人們把較低過熱度對(duì)電流效率提高所取的效益歸結(jié)于，適當(dāng)?shù)倪^熱度會(huì)使電解槽形成較好的槽幫結(jié)殼。Haupin也同意這種觀點(diǎn)。因此，最佳的電解質(zhì)過熱度必須由實(shí)踐加以確定。分子比較低時(shí)，需要適當(dāng)提高一點(diǎn)過熱度，因?yàn)樵诖藭r(shí)，電解質(zhì)的初晶溫度的變化受電解質(zhì)分子比變化的影響較大。由此可見，國外大型預(yù)焙陽極電解槽電解質(zhì)的過熱度一般都在8～10℃，并將這一數(shù)值作為電解槽的重要工藝技術(shù)參數(shù)和控制指標(biāo)。我們與沈陽東英冶金工程科技有限公司共同用自己開發(fā)和制造的儀器，對(duì)撫順鋁廠200kA系列電解槽電解質(zhì)初晶溫度、電解溫度和過熱度進(jìn)行測(cè)量得出，電解質(zhì)熔體的過熱度在9～20℃之間，各電解槽電解質(zhì)初晶溫度和過熱度的差別較大。參照法國彼斯涅鋁電解的操作經(jīng)驗(yàn)，如果這種電解槽的平均過熱度能降低到8～9℃，其電流效率有可能上一個(gè)臺(tái)階。 鋁電解槽初晶溫度和過熱度的控制技術(shù)在鋁電解生產(chǎn)過程中，取得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和電解槽運(yùn)行穩(wěn)定，是工業(yè)鋁電解生產(chǎn)追求的目標(biāo)，這只有通過控制好電解槽的熱平衡和物料平衡才能實(shí)現(xiàn)，電解槽的熱平衡是通過凋整電解槽的極距、能量輸入來實(shí)現(xiàn)的。但是對(duì)鋁電解槽來說，熱平衡和物料平衡是相互關(guān)聯(lián)，相互配合的。過熱度增加又導(dǎo)致槽側(cè)部的散熱量增加，影響到熱平衡，使槽幫結(jié)殼及伸腿熔化，AlF3的濃度降低。電解質(zhì)溫度增加時(shí)，也會(huì)使沉淀和槽幫結(jié)殼熔化，電解質(zhì)的初晶溫度上升，這反過來又使過熱度降低和電解槽側(cè)部熱損失減小。也就是說，電解槽熱平衡和物料平衡不是相互獨(dú)立的，而是相互關(guān)聯(lián)，相互影響的。除