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电解质”取代“冰晶石”开启电解铝工业焙烧启动技术新时代

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电解质”取代“冰晶石”开启电解铝工业焙烧启动技术新时代

发布日期:2016-02-13 00:00 来源:http://www.kscfly.com 点击:

   在过去,对于电解铝生产工艺来说,如果没有冰晶石,电解槽是无法进入正常运行的,包括电解槽装炉、焙烧和启动各过程。而今,在以锦江集团铝行业技术专家王建军为主的研发团队,在秉持清洁生产、绿色发展的循环经济理念下,勇于创新,改变传统,经过十几年的攻关和努力,在国内首家实现了利用电解铝副产品——电解质取代冰晶石对电解系列的焙烧启动,并取得了显著的经济效益和社会效益,实现了资源的循环利用,发展了循环经济,推动了铝工业的绿色发展。

  勇于挑战 提出课题

  通常情况下,电解铝生产工业中电解槽必须经过焙烧启动才能转入正常生产,而启动一台电解槽就需要消耗约50多吨的冰晶石,并使其熔融成为液体电解质,以满足生产工艺的需求。但在电解铝生产过程中,同时还会产生大量的电解质,而这些电解质的主要成份就是冰晶石,一般情况下,电解铝厂将这些电解质取出后长期堆放在电解车间内,长期大量累积最终变成工业废料,这样一来不仅造成大量有价值资源浪费,而且形成严重的环境污染。一方面铝电解槽焙烧启动需要大量的冰晶石,另一方面在电解铝生产过程中产生大量的电解质。近年来,随着电解铝产能的逐年大幅增长,电解质量堆积越来越多,同时对冰晶石的需求也越来越大,如何利用电解质取代冰晶石,使其能在电解槽焙烧启动中得到循环利用,意义重大。

  2003年,还在山东南山铝业公司任职的王建军,看到车间内堆存着越来越多的电解质,心想若能将这些电解质有效利用,代替冰晶石,那对公司来说将节约一笔不小的开支,更重要的是还能解决电解质污染隐患问题。于是,大大的问号便在王建军心里埋下了伏笔。

  随后的几年里,王建军便开始潜心研究这个让其他人觉得不可能解决的问题,2003年和2004年相继进行了电解生产中掺配物料物理性质的实验室分析和现场测试。2005年开始控制正常生产冰晶石消耗、增加启动后期电解质的用量、增加启动期电解质的用量。2006年在南山铝业东海三期20万吨电解铝系列中的50多台槽上进行了电解质粉和电解块装炉的工业化实验和应用。2007年6月在南山二期300kA电解槽上进行了全电解质粉装炉、焙烧启动工业化实验。2008年开始在南山二期进行了电解质粉取代冰晶石的工业化应用。

  先后经过电解质粉、电解质取代冰晶石试验和中试应用,功夫不负有心人,2008年终于取得了电解槽焙烧启动电解质部分替代冰晶石的初步成功,并通过了山东省相关科技成果鉴定。直至2010年在中宁县锦宁铝镁新材料有限公司进行了资源节约焙烧启动规模化应用,从整个焙烧启动技术角度解决了电解质取代冰晶石的规模化应用问题,实现资源的综合利用。

  创新思路 改变传统

  在铝电解焙烧启动工艺中,国内传统的焙烧启动技术在装炉、焙烧、启动后期管理等过程全部采用冰晶石,使冰晶石为主的材料熔化形成液体电解质,而且这种传统伴随着我国铝工业的成长已有50多年的历史。甚至在我国的一些教科书中一直也是这样认为,所以人们一直认为电解质替代冰晶石根本不可能做到。

  虽说电解质成分中冰晶石含量为80%多,但是前期直接利用电解质粉进行焙烧启动,整个过程电解质粉易板结、难溶解。利用电解质焙烧启动电解槽、把电解质纳入电解铝生产过程的循环系统中在当时行业内被认为是一个笑话进行串讲。解决板结问题是前期电解质替代冰晶石的关键所在,为了解决此难题,王建军带领团队成员进行了多次实验,对电解质的性质、电解槽焙烧启动的机理再次进行了深入的研究,通过改变电解质酸碱性来优化电解质性质。经过成分的调整,最终解决了熔化过程中结块的难题,使其完全适合电解槽焙烧启动的需求,并编制了相应的焙烧启动方案,改变了国内沿用50多年的焙烧启动工艺。

  在上述通过碱性化处理创新思路的改变下,王建军同时通过破碎、筛分等工序,产生不同粒度的电解质,按照一定的配比混合,使其分别适用于电解槽各部位的要求,即中心部位用细粒度、边部用块状和大颗粒、保温用粉状等,同步解决了电解质在焙烧启动过程中的保温防氧化问题,并在锦宁铝镁新材料有限公司400kA系列铝电解槽上得到规模化应用,实现了国内电解槽焙烧过程中电解质完全取代冰晶石技术跨越。

  随着锦宁铝镁电解槽焙烧过程中电解质完全取代冰晶石的成功及产生的巨大经济效益,引起了同行的关注,纷纷开始学习采用全电解质进行焙烧启动,现国内电解铝厂焙烧启动采用冰晶石的已鲜有耳闻。

  变废为宝 为行业年节约成本十几亿元

  众所周知,当前,摆在电解铝企业头上的两把利剑就是降本增效和节能环保,而王建军对冰晶石的消耗和电解质的综合利用研究的突破,不仅解决了大量生产“废料”问题—电解质堆存问题,而且还大大降低了企业的生产成本,变废为宝,一举两得。

  在内蒙古锦联铝材有限公司的400kA铝电解系列生产线应用电解质取代冰晶石焙烧启动技术的具体实践中得出了这样的结论:资源节约型焦粒焙烧启动技术与传统的焙烧启动工艺相比,取得了节约冰晶石55吨/槽的成果,在2013年10月~2015年6月进行电解质取代冰晶石焙烧启动的大规模工业化应用,此项技术三年来为该公司成功启动电解产能60万吨,节约了大量的物资和能源,创造直接经济效益9000多万元,经济效益和社会效益显著,促进了循环经济发展。

  贵阳铝镁设计研究院易小兵教授预计称,资源节约型焙烧启动技术中电解质取代冰晶石可为中国电解铝行业年节约成本在10亿元以上,且市场前景广阔,社会效益显著。

  王建军说,对于一个20万吨的300kA槽电解系列的焙烧启动,通常每槽要冰晶石量约40吨,如全部用电解质取代冰晶石,则每槽节约16万元(按冰晶石和电解质差价4000元计)。若2000吨电解铝产能,按300kA电解槽进行折算,则年节约费用7.6亿元。

  另一方面社会效益更是重中之重,国内冰晶石原料主要采用萤石进行生产,造成不可再生的重要战略资源萤石矿的消耗,同时造成较为严重的相关含氟废水或废气环境污染。

  更重要的是作为电解生产副产品电解质,如果在生产过程中不注重采取措施进行循环利用,可能由于大量累计最终造成工业废料,不仅造成大量有价值资源浪费,而且形成严重的环境污染。

  此外,还间接消耗电解铝生产过程中的工业垃圾碳渣,碳渣是电解铝生产过程中的副产品,含氟化盐高达60%以上,此技术开发成功后,工业垃圾碳渣由以前的无人问津一举转变成为香饽饽,利用碳渣浮选电解质,从而进一步实现资源的回收和利用,促进环境保护。

  所以,不论是经济效益,还是社会效益,“电解质”取代“冰晶石”焙烧启动技术真正引领我国电解铝工业焙烧启动技术进入了一个全新的时代。

相关标签:铝棒

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