世界铝电解技术的发展趋势(R).ppt.ppt

世界铝电解技术发展的趋势 挖潜降本谋求生存节能减排稳定发展中铝国际贵阳铝镁设计研究院姚世焕 内容 国外近期新建铝厂概况铝电解技术先进性的标志世界具有代表性的三种铝电解技术 迪拜dx 370 海德鲁hal275和hal 4e 400ka 力拓 加铝ap3x 390ka 和ap50 500ka 我国铝电解槽的节能降低成本与低极距 低电压 高电流密度和高电流效率问题的讨论 近期国外新建电解铝厂 海湾地区正在新建一批大型铝电解厂 世界三大技术公司在海湾展开技术较量 2020原铝需求将达到7000万吨 图中显示 再生铝的增长速度高于原铝 1980年再生铝的产量仅为500万吨 而到了2007年就达到1800万吨 几乎增长了400 而同期原铝的增长从1500万吨到3800万吨 只增长了250 未来再生铝的市场将会以更快的速度增加 为什么再生铝的需求兴旺从原铝生产使用能量数量的额度来看也是惊人的 从煤炭开采 发电 输电 铝土矿开采 氧化铝生产 阳极制造 电解铝生产直到铝加工材为止 所需要的能源大约是60 5kwh kg 相当于60500kwh t 而铝的再生只需要2 8kwh kg 相当于2800kwh t 也就是比原铝制造所用能源节省了约95 因此 废铝回收或再生就越来越被用户所垂青 海湾地区已投产和在建新铝厂 海湾铝工业会议公布 海湾地区即将投产和扩建 新建项目 海湾铝工业会议公布 印度 俄罗斯 冰岛和马来西亚在建和拟建铝厂的项目 阿曼sohar变电整流设计 股权 sac40 bycoc 40 byadwea 20 byalcan 原设计规模 325 000吨 可研 安装360台ap 35电解槽 实际产能360 000吨 1400mw 5个燃气发电厂力拓 加铝技术 ap 37投资 24亿美圆 bechterepcm总承包22美圆 abb供应5 1650v 103ka 300吨 组 220v 2007年 12月20日发电 2008年 5月26日出铝 11月12日全部投产完毕 卡塔尔qatalum变电整流设计 公司 qatalumaluminiumco llc qatar电解2个系列 共704台电解槽 每个系列352台 计划2009年底投产 设计规模 585 000吨 abb设计 电解槽电流按340ka设计 直流电压按1750v设计 但是abb实际制造按直流2000v 每台400吨重 220v 电缆 10组整流机组85ka 1750v 10of65mvar33kvpfcbabks dc测量400kaabb10组162mva整流变压器 铝电解技术先进性的标志 电解槽大型化 目前评价的基本标准 电流强度在300ka以上 有代表性是350ka 400ka和500ka 1 目前世界上最先进的是力拓加铝 pechineyap3x系列 在全世界有450万吨产能采用ap 350 ap360 ap370和即将上市的ap 400ka和ap500ka 2 挪威海德鲁公司 hal 300ka和hal 420ka 前者在中东卡塔尔铝厂新建585 000吨 3 迪拜铝业 dx370ka 在中东新建一个700 000吨铝厂 最终规模1400 000吨高电流密度 0 95a cm2 正向着1a cm2发展 我国普遍0 73 0 75a cm2 有的铝厂正向着0 83a cm2发展 高电流效率 95 96 我国90 92 达到94 的少有 国外先进直流电耗12800 13000kwh t 我国新型槽12500kwh t或小于12500kwh t 世界具有代表性的三种铝电解技术后期之秀的迪拜铝业 dx 370ka紧跟世界潮流的海德鲁hal 4e不甘落后的彼施涅ap390和ap50 世界最大的百万吨级 迪拜铝厂 迪拜铝厂概况 2009年资料 2008年全年产量 945 000吨2007年全厂共有1552台预焙电解槽 5台280ka试验槽2007年各系列 第1到第4系列 d18槽型 192 84ka 电流效率94 94 第5到第6系列 cd20槽型 232 21ka 电流效率96 08 第7和第9系列 d20槽型 232 57ka 电流效率94 47 第8系列 xd 350ka 槽型 350 05ka 电流效率96 00 2007年阳极焙烧产量 第1和第2焙烧炉 166600块阳极 年第3和第4焙烧炉 219000块阳极 年合计385600块阳极 年全厂52台套整流变电机组经过多年改造与更新 cd20和d20的改进 1991年有5台cd20试验槽 实际电流200ka 1996年工厂进行第2次扩建 第5系列和第6系列 第5系列 240台cd20 电流225ka da 0 92a cm2第6系列 240台cd20 电按230ka da 0 94a cm22003年和2005 2006之间工厂进行第4次和第5次扩建 采用cd20的衍生品d20新型电解槽 第7系列 212台d20 2006年增加到248台第9系列 120台d20 2006年增加到248台 2008年 cd20的电流强化到233ka da 0 95a cm2d20的电流强化到246ka da 0 99a cm22007年安装32台超设计的d20槽 限制的强化电流为250ka 但是目前的电流效率为96 另人费解的是da 0 99a cm2电流密度 极距是多少 第3和第4系列合并 更新整流变电设备 d20和cd20的特点 1个alf3料箱2个氧化铝料箱4个点式下料器1个出铝打击头阳极加长 1515 1535mm 钢爪直径 170mm 使用带槽阳极 侧部采用sic砖 见图 阴极石墨化 加长40mm 见图 槽壳钢板厚度增加 并增加一根工字梁 槽壳增加散热板 采用自己开放的dccu控制器和软件 氧化铝控制浓度1 5 3 5 提高电流效率的措施 1 稳定供电电流是最重要的 2 采用高过剩量的alf3 严格控制稳定的氟化铝浓度和过热度是提高电流效率的第二大因素 3 控制氧化铝的浓度是关键 4 降低极距会显著的改进了能量效率或槽电压虽然 高电流密度可以取得很高的电流效率 但是在低分子比和较低极距的条件下运行 条件十分苛刻 因此当保持不恰当的操作情况时会使噪声增加 5 阴极电流密度对电流效率的影响 在给定设计的电解槽上 铝的二次反应是一个常数 因此 在电解槽电解质温度 电解质成分和槽帮基本不变的条件下 阴极电流密度越高 电流效率必然也随之提高 在阴极 钠和铝是按照下列反应式协同在阴极上沉积的 al 3naf 在冰晶石中的naf alf3 在冰晶石中 3na 在铝中 钠平衡的浓度是随着电解质操作温度的降低和alf3过剩量的增加而降低的 所以在高阴极电流密度和更低的分子比条件下 na在铝中含量减少了 当然由于生成的铝多了 所以电流效率就提高了 见下表 cd 20电解槽铝中的钠为94ppm d20为81ppm 所以为什么d 20的电流效率是96 显然是因为d20不仅阳极电流密度比cd 20高 而且阴极电流密度也与cd 20接近 但是有相反的情况出现 见下述和hydro的经验 电流效率与na关系 迪拜的解释 从理论上分析阴极电流密度越高 电流效率越高 而铝中的含na减少 但是有些铝厂由于磁场补偿较好 降低了铝液的流速 此时 浓度的极化作用使na析出较多 铝液中na含量较高 获得较高的电流效率 但是迪拜的实践是铝液中的na浓度越低电流效率越高 恰恰与那种磁场补偿好的电解槽得到相反的结论 迪拜认为他们的铝液流速没有降低 而是在较高流速的情况下没有损害电解槽的指标 所以 迪拜认为 这与严格控制电解质化学成分有关 2010年tms会议宣布d20槽电流为260ka 2010年tms会议上 该公司公布的d20电解槽实际数据 电流为260ka 自称为超强化电解槽 因为原来250ka时 阳极电流密度已经达到0 99a cm2 现在是多少 平均电流效率为95 5 d20电解槽技术已经在伊朗的babdarabbas hormozal工程中应用 预计2009年10月投产 基于d20的成功经验 该公司将其长期积累的经验和开发的数学模型 在2005年第4季度投产了5台dx型电解槽 当时运行的电流为340ka 5台dx型电解槽 整个母线设计的电流密度比d20电解槽约降低20 立母线的截面很大 5台试验槽采用4根立母线 30个带有4个蜘蛛状钢爪的单阳极 而全厂d18 d20 cd20使用的是直线型3钢爪单阳极 5台试验槽在试验阶段阳极长度进行了3次更改 试验开始采用1500mm 电流为327 4ka 第2次改为1560mm 电流上升到333 5ka 第3次采用1580mm长阳极 电流上升到340ka 改变的原因除了力争高电流之外 主要是因为大面宽容易塌壳 所以不断加长阳极 详细过程见表在40台工业生产槽分两栋厂房配置 阳极由30个改为36个单阳极 由蜘蛛状4钢爪改为直线型3钢爪 因为蜘蛛状钢爪难以清理 如清理残极表面的电解质时 难度较大 另外便于阳极组装车间统一处理一种规格的阳极组件采用石墨化阴极炭块和sic侧块 单个下料器由工厂常用规格1 9kg改为1 3kg 5台dx试验槽阳极尺寸变化与指标 dubal第8系列dx 370ka电解槽 5试验槽采用30个810宽的阳极 阳极长度1580mm第8系列40台工业槽改为36个小阳极 报导阳极总面积与原有30个阳极相同 每侧18个阳极 测算宽度为675mm 电流强度370ka时 阳极电流密度为0 96a cm2 该设计用于建设阿布扎比170万吨 emal 电解铝厂 dx 370电解槽系列指标 40台 340ka时槽电压为4 3v 而电流升到370ka时 虽然阳极面积增加了2 但槽电压降低到4 15v 说明acd大幅度降低 阿布扎比 emal 电解厂房 emal电解厂房鸟瞰 阿布扎比 emal 工程 1期70万吨 海德鲁铝业公司300和400ka电解槽和对电解技术的新认识 海德鲁的hal250 275 300ka 电解槽技术 hal 250 275电解槽原设计指标 电流密度为阳极电流密度 氟的排放量为从电解槽排到电解厂房的量 hal 250 275电解槽已经在挪威的ardal sunndal和卡塔尔qatalum三个铝厂安装使用 最先在sunndal铝厂使用的hal 250ka电解槽 由于技术的不断改进 电流已经从252ka上升到275ka 即在不增加任何投资的情况下 产量提高了10 最近由于技术的提高 sunndal铝厂的实际电流已经达到303ka 在强化区实际电流达到313ka已经超过半年 在qatalum安装的704台hal 250 275电解槽 按设计产能585 000吨 年计算其设计电流是300ka 高电流强度和高电流密度电解槽的设计与生产注意4个方面 mhd稳定性 阴极电流分布 侧部槽帮的形状和过热度与氧化铝浓度的控制 高电流强度的电解槽 磁场影响相当重要 主要是磁场的垂直分量 设计中特别是相临列电解槽之间垂直磁场的相互影响 因为电解槽排烟设计的惯例 两列电解槽的烟道端均在两栋电解厂房的短侧 因此 两列电解槽的槽中心距离越大越有利 需要通过计算和经济比较予以确定 对于一个500ka的电解槽而言 没有补偿的垂直磁场值 最大值约为70gs 4个象限的平均值可达35gs 经过补偿 分别可以降到15 20和4 5gs 海德鲁hal250 275槽壳内部长度为12010mm hal250 275槽壳内部宽度为4080mm 列间距离只有30米的母线配置 230ka槽壳不变 250ka 275ka 313ka sunndal hal250 275电解槽技术是在hal 220 hal 230 委内瑞拉 和斯洛伐克hal230 250的基础上衍生的 1995年在斯洛伐克建设了172台hal 230 扩建中于2001年新增54台hal 250电解槽 30个单阳极 阳极尺寸由hal 230的1410 700mm改为1510 710mm 实际电流达到258ka 电流密度0 80a cm2 3爪变4爪 采用石墨化阴极和sic侧块 槽壳尺寸和hal 230一样 并减轻了5吨 电流效率94 槽电压4 13v 直流电耗13200kwh t 效应系数0 05 阴极压降280 290mv 石墨化阴极 hal 250又继续强化到275ka 后来又强化到300ka为320ka奠定了基础 这也是一个很有意思的发展 即30个700 710mm宽阳极的模式一直可以从230ka发展到300ka 一个基本槽型在阴极槽壳基本不变的情况下 阳极长度从1410mm加长到1550mm 阳极电流密度提高了不到10 电流就提高了37 39 使企业增加了产能和降低成本 难道这不是一种非常经济的发展途径吗 海德鲁的称hal250 275电解技术为 峡谷技术 海德鲁的hal250 275电解槽技术被成为 峡谷技术 因为铝电解系列是建设在挪威西部的峡谷地区 而该地区对环保要求十分苛刻 它是世界上最环保和友好的槽型 从hal250 275电解槽排放的污染物与世界上使用的任何铝电解技术比较 可能是最低的 采用自主开发的双抽气系统 该系统即便是在电解槽打开槽罩和更换阳极的条件下均能使排放物达到最小值 抽气系统分为两个分支系统 每个抽气系统管理12台电解槽 第一个抽气分支系统 即正常抽气系统 它属于基本抽烟系统 它包括非人工操作条件下 12台槽子中有一台电解槽打开槽罩的最大抽气量 设计的抽气量是5000nm3 h 同时 保持的压力差 0 5毫米水拄 而第二个抽气分支系统 是按照12台电解槽中有1台槽打开3个槽罩的条件下设计的 它的烟管的抽气率到15000nm3 h 压力差 0 5毫米水拄 双抽气系统在最佳的能量利用的条件下 集气效率可以达到99 5 硫从废气中除掉 氟则再循环利用 海德鲁的400ka槽 海德鲁有关高电流密度和极距认识 hydro在2008年tms会议上报告 历史的经验和对电解过程的新认识以及许多新的发明与创造 使今天有可能将过去认为阳极电流密度最多可以达到0 8 09a cm2 而现在可以在1 0a cm2条件下获得电流效率96 和电耗小于13000kwh t的成绩 这是一个重新认识的结果 高电流密度的应验指出 阳极质量非常重要 因为绝不能过多的积累炭渣和阳极不能长包 基础研究的这样性表现在 对在高电流密度条件下电解质的质量传质和降低极距的问题必须搞清楚 还包括侧部槽帮的动力学和氧化铝在电解质中的均匀分布问题 要研究石墨质和石墨化炭块的化学 机械磨损问题 因为高电流密度的阴极必须采用高阳极电流密度必然要采用高导电率的阴极材料 要重新考虑内衬设计以保证热平衡发生变化的调整 同时也要研究新的计算机控制技术 hal4e 420ka 槽电压和电流密度 2008年5月在ardal研究中心投产的6台hal 4e400ka槽 实际电流达到420ka 阳极电流密度没有公布 推算 0 92acm2 2010年新报导近期电流将升到450ka 电流密度上升到 0 98acm2 从图看出 hal300ka槽 稳定的极距在4 5cm左右 但hal400ka与hal 300同样的稳定性是3 5cm 从稳定性图示看 400ka槽比kal300ka槽躁声更小 从保持的槽电压可以看出 很难解释 海德鲁对铝中含na的结果与迪拜相反 海德鲁研究表明在氧化铝加入电解质时 由于加料点附近电解质温度的降低 见后面图 在铝 电解质界面上浮着一些冰晶石 氧化铝的共晶体的混合物 在此产生 al 3naf alf3 3na在磁场控制较好 铝液流速较低和过热度保持比较低的电解槽中 铝中含na较高 电流效率也高 但是海德鲁也承认在纵向配置的电解槽上 由于磁场的效果不如横向配置 因此 电解质搅动较大 冰晶石 氧化铝的共晶体的混合物迅速融化 na的沉积就减少了 所以也反映出电流效率较高 由于阳极设定的技术问题和氧化铝浓度不均匀的问题 每个阳极的极距是不均等的 影响acd 极距 不均匀的因素 海德鲁对这个问题进行了研究 除了没有公布阳极更换方法之外 对有些影响的因素介绍如下 众所周知 随着acd降低到某一个极限值时 电流效率酒会急剧降低 根据rolseth等人的测量极距的结果显示 极限极距在2 3cm 作者认为这个极限值随着带槽阳极的引入和最佳磁场的设计 可能还会低一些 因此 相信高电流密度的电解槽必然有一些阳极下面的acd低于极限值 事实告诉我们高电流密度的电解槽对调整低极距是有利的 下图告诉我们不均匀的acd其电流效率很低 因此 设计上改进铝液水平的平整度和操作上改进氧化铝的均匀分布 减少氧化铝浓度的偏差以及过热度变化较小 电解质水平平稳 都对均化acd有利 见图 为此 hydro开发了 自适应流动分布氧化铝 加料策略 见图 彼施涅ap3x和ap50 彼施涅ap30技术20余年来的进步 ap30从1990年300ka提高到2008年的390ka 提高电流和生产率的幅度高达30 劳动生产率也提高37 datumofap30 from11 2005to01 2006 bhpbilliton2006march29网上发表 同一种槽型在不同的国家和不同的铝厂就有极大的差别有的槽在340ka条件下可以取得 4 1v电压 但有的320ka槽电压却 4 22v 而且后者也没有因为阳极电流密度低和极距比前者高而电流效率有所提高 haupin说 对于全球而言 同一种槽型 在不同地点和不同铝厂 甚至于在一个铝厂的不同系列或工段获得不同效果的情况是司空见惯 ap39电解槽的开发在法国圣让铝厂g 系列的强化区共有8台试验槽 其中有6台是ap39电解槽 并分为两个阶段每次启动3台ap39见下表 到2009年6月平均槽寿命已经达到16个月 表ap39电解槽启动日期 槽电压ap39电解槽在启动和稳定生产以后 把槽电压逐步压低 在2009年6月达到原订4 18v的目标 见图 有4台电解槽进行了压低槽电压的试验 已经压低了约170mv 折合电力约540kwh tal 电压的目标是4 02v 见图 阳极效应系数 虽然遇到氧化铝质量的变化 见图中黑三角 但有两台电解槽达到0 05次 天 槽的指标 而且小于一般的ap30 稳定性 稳定性的程度见图 整个这个统计是从2008年11月开始的 从2009年3月份开始平均的稳定性均在控制的范围之内 当最后两台电解槽在2008年12份启动的时候 它们还执行一项新的电解质温度和优化氧化铝加料的程序 即使是在继续不断压低acd 多种氧化铝质量的变化和多次电流的波动的情况下 稳定性指标仍能保持在 70nano ohms的水平 ap39在387ka条件下的稳定性水平优于ap30在325ka条件下运行的指标 电流效率和直流电耗 从2009年1月 当采用了优化的下料参数和改变了热平衡制度之后 ap39的电流效率一直稳定的保持在目标值94 5 以上 而且优于ap30 直流电耗在目标值13 400kwh t以下 从2009年一月份以后 ap39的日生产量向着3000kg 天 槽的目标迈进 以实现ap3x能够达到日产3000kg的指标 对ap39的测量 只看两个最有代表性的性能就可以看出电解槽运行是稳定的 首先看阴极棒电流分布的平衡状态 a侧与b侧基本接近 相差越2 51 比49 见图左 测量的槽帮也是比较规整的 见图右 这当然与采用 fcn 强力冷却装置有关 ap39开发的结论基于17个系列超过4500台ap30的经验 有效的设计和试验了一种新的ap 39电解槽 这种新的ap 39电解槽具有升级的母线和阳极组件设计并具有新的阴极设计概念 以及fecri上部结构和槽壳形式 这种新型的电解槽有可能达到日产3000kg铝的水平 而且是在具有良好环境条件下进行生产的 低的能量消耗 低的阳极效应系数以及低的氟化物排放 这种新电解槽在法国圣让马利铝厂经过3年在工业化条件下运行的试验 现在既可以用于17个系列的改造也可以用于新建铝厂 而且这种电解槽已经具备达到400ka的电流 积成了ap技术的全部经验在新建铝厂中应用 将会降低投资费用和生产成本 500ka或大电流电解槽阴极棒电流分布和流场 阴极棒电流分布的均匀性已经成为电解槽磁场动态和流场变化的主要因素 阴极炭块与阳极炭块数量均为48块 阴阳极上下对应 所以阴极棒96根 即每侧48根 pechney在开发400 500ka大型槽时特别强调 1 磁场 2 mhd稳定性 3 热场 主要使槽壳温度 4 阴极棒电流分布的均匀性 5 流场或熔体的流速 6 aed ap 3x ap 3x ap 3x ap50与ap30比较 ap50与ap30比较 ap50与ap30比较 ap50b的流速比ap50低10 加拿大jonquiereap 50试验厂的建设 目前在建的试验厂规模为60 000吨 年 采用ap 50b型44台电解槽2009年tms会议上公布了整流所土建工程建设照片2008年5月力拓 加铝对进一步扩大ap 50电解工程编制可行性研究 使试验工厂规模达到140 000吨 年计划投资20 25亿美圆 建设一个年产40万吨的大型ap 50工业化项目 ap50b的试验指标 几个典型高电流密度槽型的运行指标 m l lightmetals 结论 西方铝电解技术快速发展 挑战 西方三个竞争者 超大型 低极距 高电流强度和低电耗力托 加铝 pechiney 300ka 400ka 500ka 阳极电流密度 0 98a cm2 槽电压趋势 4 02v 电流效率95 96 直流电耗 13000 12800kwh海德鲁 hydro 300ka 420ka 阳极电流密度 0 99a cm2 槽电压 4 08v 电流效率94 95 直流电耗 13000 12800kwh迪拜 dubai dx型 350 370ka 阳极电流密度 0 99a cm2 电流效率95 96 槽电压 4 15v 直流电耗 13000kwh 这三个公司的技术在中东推广 其特点 与我国的电解槽相比 其单位面积的产能比我们高20 30 所以我国出口技术面临着电解槽造价比人家高20 30 的局面 我国铝电解槽的节能 我国铝电解槽的节能效果是国际领先的 直流电耗达到12500kwh t的目标可以实现 向12000kwh t靠近还需要努力 目前国内进行的各种阴极结构的电解槽表明对降低acd或电压均是有效的 但是 那一种形式对槽寿命有利和节能效果最显著 应用时间较短 目前似乎还没有结论 不同电流和结构的电解槽 其最佳的电解槽热平衡和工艺条件尚需要下功夫进行科学测定与评价 我的疑问 我国0 73a cm2的电流密度 电解槽的 到位电压 是多少 3 95v 3 90v 3 85v 是什么原因影响acd或槽电压不能下降 磁场设计不好 工艺条件没有摆好 0 73 0 78a cm2的电流密度 槽电压4 15 4 20v与0 95a cm2的电流密度 4 15v比较怎么也解释不通 异型阴极国外专利 郑州龙祥的160ka强化到180ka槽电压3 83v 134台普通槽 没有采用异型阴极 从2009年7月开始试验 赶紧经9个月试验效果 由原来的4 15v降低到3 83 3 88v 两种母线配置 电流从原来的160ka上升到180ka 产能提高12 5 效应系数 0 02次 槽 天电流效率 从原来的92 5 提高到93 5 直流电耗 由原来的13600降低到12400kwh t氧化铝浓度控制在1 8 2 5 过热度控制在8 12 基本条件 原设计为134台154ka槽 22个阳极 阳极尺寸 1450 660 阳极电流密度为0 73a cm2有54台槽立母线由两端进电 另76台为大面4点进电实测垂直磁场平均值 34 02gs 33 3gs电流强化到180ka时 阳极改为1550 660 阳极电流密度为0 826a cm2电流升高后母线压降增加50 60mv 阴极压降平均376mv 两者合计增加约120 140mv 而试验达到的电压3 83 3 88v均含有此不利因素实测槽电压 3 843v电解质分子比为2 5 原来2 34 lif含量2 38 2 68 电解质温度928 铝液温度910 电解质水平19 21cm 原来22 6 铝液高度24 26cm 原来17 7 龙祥电解槽控制的手段仍然通常 个主要参数能量的准平衡质量或物料的准平衡噪声的准平衡这里用 准平衡 的意思是说明它们的变化是在一个非常 窄 的范围内变化的只有这三者能建立在 准平衡 的基础上 过热度才能基本稳定 槽帮的厚度也就能够准稳定 保持稳定的条件 电压 分子比和噪声 日本三菱坂出铝厂电解质成分 lif 1 5 过剩alf3 6 半石墨化阴极炭块和圆型阴极棒 阳极使用为沥青焦 电流 132ka 电流效率91 3 槽电压 3 74v dc 12 2kwh kg 132ka原槽壳不变 采用沥青焦为基础的半石墨化阴极和圆形大阴极棒 炉底压降预计降低0 2v 实际降低到0 21v 降低成本与低极距 低电压 高电流密度和高电流效率问题的讨论 几个典型铝厂平均现金生产成本 usd 吨 西方国家跨国公司对于新建铝厂的最重要的条件之一就是电价要便宜 除此之外降低现金成本的重点就放在劳动力和车间管理费方面 另一个最重要的途径就是降低还贷成本 看彼施涅自白 中国电解铝成本的竞争力问题2009年某厂上半年原铝成本 而我国突出的问题当然是电费 因为经过最近几年市场发展的情况来看 原材料的价格基本上随铝价的变化而变化 从长期看铝价与成本之间差额不会太大 因此降低其他费用对降低铝锭成本方面也应于考虑 讨论 1 上面三个大型电解槽的事例说明 大幅度的提高电流密度对于降低成本是最为有效的 当然提高电流效率也将降低成本或获得利润西方国家看重这两点 用前表田纳西铝厂数据为例 其现金成本为1448美圆 吨 假设某厂年产原铝20万吨 原有阳极电流密度0 73a cm2 现提高30 达0 95a cm2 此时 原料费用不变 设电耗不变 前3例都是强化后降低了电耗 工厂产量增加到26万吨 每吨铝成本中的劳动力和其他费用分别由原来的148和119美元降低到114和92美元 现金成本由原来的1448美元降低到1386美元 年增加利润1600万美元 同理 提高电流效率也将同样相应降低这两种成本 计算例还没有包括建设费用的还贷 西方国家则更重视此点 讨论 2 2 上面三个大型电解槽的事例说明 大幅度的提高电流密度必须与降低极距acd相结合 1cmacd相当于300 350mv 大幅度的提高电流密度必须改造阳极和阴极质量与结构 大幅度的提高电流密度必须有最佳的母线电流密度和配置 大幅度的提高电流密度必须有 窄窗口 的控制技术 除彼施涅使用槽壳强制冷却手段外 其他两个公司均没有提到采用这种装置 只是在槽壳上增加了散热板 说明1cm或更多一些的acd加上其他上述集中措施 就可以为提高电流提供足够的空间 讨论 3 3 我国新型阴极槽和龙祥普通槽降低极距或电压的事实说明 小电流的电解槽其单位容量的散热面积 大电流的 也就是小槽单位面积的散热量 大电流槽 单位面积散热量越小的电解槽 过热度 t变化对槽帮厚度的影响越小 采取保温或强制冷却对单位面积散热量 q 的影响 过热度 t变化对q的影响 因此 必须认识到在给定的槽上侧壁的散热是依赖槽帮厚度的 h 而h又取决过热度 t的 降低acd实际就是降低内热 电解槽保温 除减少烟气或结壳跑掉的热量外 只有加强侧部保温 此时槽帮厚度增加 过热度减小 还带来氧化铝的溶解度降低 电解质萎缩 炭渣分离困难 沉淀增加 电流效率降低等问题 而且这些措施最多只能补偿1cmacd的1 3或1 2 单纯依赖降低acd 必然表现着内热不足 单纯依靠强制保温是不可能补偿内热不足的 只能依靠提高电流密度才能提高过热度 电解槽强化电流和现代化的经验电解槽热平衡方程式q i v 1 649 0 48 r体外 1 式中 q为热损失 i为电流 v为槽电压 为电流效率 rext为体系外电阻 将 1 式除以i 则 1 式可写为q热损 v 1 649 0 48 v体外 2 式中a热损热损失系数 v体外 母线电压降这个公式说明在给定的电流效率和v体外之外 电解槽的单位安培的q热损只与槽电压成正比 但是q热损与前面提到的电单位散热面的积散热量是两回事 电解槽强化电流或提高电流密度 如果引起电解槽的欧姆电压相应上升 而侧部结壳又必须要有一定的厚度 彼施涅的做法是采用侧壁强制冷却 通风