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姜玉敬教授:国际上对老企业预焙阳极电解槽改造的措施

发布时间:2021-12-01收藏本文关闭本文

    本文是姜玉敬教授于30年前的1991年5月11日发表在某报刊上的文章,至今对铝行业发展仍具有参考价值。

 

    姜玉敬教授是中国著名铝冶炼专家、材料专家,教授级高级工程师,中国大型预焙铝电解槽成套技术开拓者之一,国家科技进步一等奖获得者。先后组织和承担完成国家重大科技攻关项目、国家火炬项目、国家技术创新项目等9项;获国家专利8项;出版《铝电解用炭素生产工艺与技术》和《再生铝产业研究与生产技术》等专著3部;在国际、国内发表学术论文80余篇。对我国电解铝产业发展有着深刻的理解和研究。

    专家们认为:九十年代是一个广泛推广应用铝电解工业的技术、科研补足的阶段,就世界铝电解工业发展来看,发达国家早已将取得的科技成果广泛地应用在老企业的改造中,并取得显著的经济效益,现将国际上对老企业预焙阳极电解槽的改造措施归纳如下:

    一、阴极结构和材料的改进
1.阴极导电棒由方棒改为圆棒。这一改进主要是减少阴极碳块的裂缝,降低槽底电压降,降低能耗,使阴极电流分布更均匀,有效地延长槽寿命。
2.侧部碳块用非石墨化碳块(如碳化硅)代替。其主要作用是减少水平电流,改善热制度,提高电流效率,延长槽寿命。
3.阴极棒——碳块缝采用新的粘结糊。现在的热扎糊用沥青当粘结剂,施工是在100~130℃条件下工作,环境差、噪音大,且易产生缝隙,现已开发成无沥青的粘结剂,以改善上述的不足。
4.槽底采用高绝热板材料,有效地改善电解槽热制度。

    二、磁场的改进
    主要是采用电子计算机优化法设计出理想的母线排布方式,使磁场的影响减少到最低程度,提高铝电解的技术经济指标。
    三、先进的加料方式与控制对策的采用
1.氧化铝输送采用最简单的超浓相方法。该方法是基于位能差的悬浮状态保证电解槽料斗永远保持满仓,无需任何调节设备。
2.采用点式和自适应方式控制加料制度。点式和自适应加料制度全是采用计算机控制,根据电解槽工作的状态,计算机判断是否进行加料,使电解槽始终保持平稳、高效的状态。目前,采用此方式的电解槽,电流效率已达到95%,电耗率为13000千瓦·小时/吨铝。
3.以热力学和物料平衡为基础的过程控制系统。根据热力学和物料平衡的理论,考虑相关因素的变化,建立最切合实际的数学模型,然后由计算机进行自动控制,使电解槽处于最佳工作状态。
4.专家系统和人工智能的应用。为了使电解槽始终工作在最佳状态,确保计算机控制系统的信息准确无误,专门建立一套综合控制监视系统,该系统包括专家系统、知识库、数据库、内模拟器、推理机构、解说模量。生产实际过程的全部信息都要反馈到该系统,经一系列的判断推理后,向计算机发出指令,计算机就对电解槽进行最合理的控制。
    四、提高阳极质量和增大阳极尺寸
    国际上几家铝厂采用提高阳极质量和增大阳极尺寸都取得了较好经济效益。以迪拜铝厂为例,他们进行了阳极尺寸的加大,使电流效率提高了0.8%,电耗减少400kwh/tA1,每台槽日增产量67kg,阳极质量优化后,电流效率提高0.5%,电耗减少100kwh/tA1,每槽日增铝产量7kg。

(资料来源:中商碳素研究院)