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1、我国的电解铝生产的技术经济分析来源： 作者： 时间：2008-11-23 Tag： 点击： 一、我国电解铝生产的指标及原铝生产的经济分析近年来，我国电解铝 高速增长， 随着技术及装备水平的不断提高，技术经济 指标也有所改善。但与世界先进水平相比仍有较大差距， 我国铝电解电流效率低、 电耗高，国内自焙槽电流效率平均88% 左右，吨铝直流 电耗 14530kW h左右； 预焙槽平均电流效率91% 94% 之间，吨铝直流 电耗在 1332013750kW h之间。 国外已全部淘汰自焙槽，而先进预焙槽的电流效率一般不低于94% ，吨铝直流 电 耗为 1300013300kW h。2000 年至 200
2、2 年我国 电解铝 生产的主要 指标见表 1。表 1 我国电解铝 厂的主要技术经济 指标指 标 产量/ 万 t 氧化铝单 耗/kg t1阳极单耗 /kg t1氟盐单耗 /kg t1综合电耗 /kg t1直流电耗/kg t1年 份自焙阳极 预焙阳极2000 年299 1944.83 528.96 42.74 15479.64 14214.07 2001 年357 1941.01 435.08 37.10 15470.33 14613.85 13734.93 2002 年451 1944.54 432.17 35.65 15361.96 14532.57 13781.63 从表 1 可以看出， 2
3、002相当一批小型预焙槽 电解铝 厂建成投产，由于装备 水平及技术掌握程度的影响，使技术经济指标有所降低。铝电解生产的成本大致分为原料费、电费、人力成本及间接成本， 西方世界 电解铝 的经营成为 1134 美元/t ，其中原料费占 48.4%、能源费占 32.8%、人力成 本 10.9%、间接成本占 7.9%。表 2 列出了国内外原铝经营成本的比较。表 3 列出 了 2003 年不同国家铝产品的成本。表 2 国内外原铝经营成本比较（美元 /t ） 成本项目世 界中 国成本项目世 界中 国原材料 能源动力 人力成本385.6 260.8 204.1 650.5 487.1 26.7 间接成本 平
4、均经营成 本283.5 1134.0 140.8 1305.1 表 3 2003 年部分国家铝产品成本（元/t ）国 家铝 成 本国家铝 成 本澳大利亚 巴 西 加拿大 法 国 德 国8408 10168 8408 9191 11928 挪 威 西班牙 英 国 美 国 委内瑞拉10364 12124 10560 11147 9979 中 国12000 由表 2 可见，我国的 电解铝 生产的经营成本比国外高， 其中原材料 （主要是 氧化铝）、能源动力的成本比国外高出许多，氧化铝和电力成本为制约我国铝工 业发展的主要因素。二、我国的电解铝生产的发展方向1997年我国的 电解铝 产量 207kt ，
5、占世界铝锭总产量的9.5%。2003 年 596 万 t ，成为世界最大的 电解铝 生产国。19951998年间研究开发了 280kA和 320kA大型中间下料预焙电解槽，使 我国铝电解技术处于世界先进水平。大型电解槽的电流效率超过94% ，原铝直流 电耗低于 13300kW h/t （铝）。然而我国的 电解铝 生产水平总体还不及世界先 进水平，在生产规模、自动化程度、烟气治理等方面较弱。第一，降低原材料的损耗，提高原材料的质量。我国的 电解铝 生产的氧化铝单耗为1944kg，而理论消耗为 1910kg。多余的 消耗是运输、 加工过程的飞扬损失造成。 提高机械化、 自动化和槽体密封可使氧 化铝
6、的损失降低。 对阳极炭素，理论需要 393kg， 实际消耗 530kg， 利用率为 74% 。 主要是纯度低， 操作管理不善造成氧化、 漏糊及槽子早期破损。 我国研究的阳极 添加钾盐可以降低阳极糊的消耗量。采用低温电解也是降低阳极消耗的途径。采 用惰性阴阳极是降低成本的可能途径。大型预焙电解槽的氟化盐、 冰晶石、 添加剂等原材料的利用率已经很高，但 自焙槽的烟气很难收集，损失较大，还需进一步完善。第二，降低 电耗。如前所述，对于铝电解来说，电的利用率很低，仅为50% ，而且电耗 占铝电 解成本的很大部分，要降低成本，就是降低铝电解的电耗。电流效率、槽电压直 接影响着铝电解的电能消耗。 要降低铝
7、电解的电能消耗， 就要提高电流效率、 降 低槽电压。提高电流效率的主要途径之一是降低电解温度，降低温度的最有效的方法是 选择适合的电解质添加剂， 即找一个初晶温度低、 又适合电解的电解质组成。 添 加锂盐（ LiF ）可以显著降低电解的初晶温度，如含LiF1.5%、AlF3为 6% 的电解 质，可使每吨铝的 电耗降低 1260kW h。我国在许多铝厂进行了添加锂盐的工业 试验，电流效率可提高一个百分点以上，获得较好的节能效果。 邱竹贤等人根据 试验提出了低摩尔比添加MgF2系电解质，即摩尔比2.2 ，MgF2在 10% 以内，工业 试验结果电流效率为91.2%，每吨铝直流 电耗 降低至 134
8、00kW h。因为采用这种 电解质可实现在 850 kW h下电解。提高电流效率的另外途径是合理配置母线。对大型槽来说， 铝液中水平电流 （包括横向和纵向） 的电度分量和磁场的垂直分量应予以消除升减弱。大型槽的 磁场问题近来受到广泛的重视， 随着研究的不断深入， 电解槽的母线配置日益完 善，在一定程度上削弱了磁场的影响。我国贵阳铝镁设计院研究设计的中间点式 一料、四端进电大型预焙槽在广西平果铝业公司应用，获得全年全厂电流效率为 91.11%的好水平。现在许多大铝厂都在研制320kA中间点式下料、 六端进电大型 预焙槽以提高电流效率。提高电流效率更为有效的方法是彻底改变铝电解槽的结构。这方面的研
9、究很 多，最有吸引力的是惰性阳极、惰性阴极和侧壁形式的电解槽。1986年美国铝 业公司提出了一种新型电解槽， 采用惰性双极性电极来改造现行槽，即将阴极和 阳极通过一个定位夹组合成一个整体，构成双极性阴阳极组合件， 悬挂在电解质 和熔融铝内。这样现行电解槽仅成了一个容器，金属铝液的波动对其无关紧要， 铝电解的电流效率提高到93% ，电能效率提高到70% 。降低槽电压首先要提高电解质的导电率。铝电解质的导电率低， 又要保持一 定的极距，电解质的电压降就占槽电压的30% 40% 。在一定范围内添加锂盐、 NaCl都能显著提高熔体的导电率，添加MgF2虽不能直接提高电解质的导电率， 但可净化电解质中炭
10、渣， 使电解的反电势降低。 另外合理的加工制度对减少电解 质中悬浮氧化铝、 减少槽底沉淀、 提高电解质导电率是有利的。对于我国的侧插 自焙电解槽，“勤加工、少下料、加工快、实压壳”对提高电解质导电率至关重 要。其次要降低阳极过电压。阳极过电压占反电动势1.65V 的 1/3 。阳极过电压 随着阳极电流密度的降低而降低，随着溶解Al2O3的增加而降低。阳极掺杂可以 产生阳极催化， 使阳极过电压降低。 加 Li2CO3的效果可使阳极过电压降低200mV 。 另外降低母线电流密度，降低母线接触压降，也都是降低槽电压的措施。第三，加强生产管理，延长电解槽的有效生产时间电解槽因内衬破损而停槽大修所耗费用
11、高在新建槽的1/3 。延长槽的有效生 产时间，可以降低成本。目前世界上大型预焙电解槽的平均寿命为1800 天，我 国大型预焙电解槽的平均寿命为1300 天，有待于提高。主要应重视两方面：提 高炭素质量，采用纯度高、石墨化程度高的阴极，电解槽的寿命可延长至2000 天以上；加强管理，完善各项操作技术条件，保证正常生产，消除病槽的寿命是 延长电解槽寿命的重要措施。第四，按大型、高效、联合的原则建设新厂和改造旧厂20世纪 80年代以来，铝工业出现了电解槽大型化、高效、联合的趋势。在 工艺条件上采用低摩尔比 （2.2 ） 、 低浓度（Al2O3浓度 1.5%3% ） 、 低温（940）； 用数学模型优
12、化设计电解槽， 采用电子计算机控制生产过程， 大大提高了电流效 率、降低了成本。通过计算表明大型槽的投资费用和生产成本是随着铝厂规模的 增大而降低的。从年产10 万 t 的规模起，年产 12.5 万 t 的单位投资要低 10% 、成本降低 5% 。建立联合企业，原铝生产、加工一条龙，比原铝输出的经济效益 大得多。我国中小铝厂有 60 多家。这些铝厂均采用侧插自焙槽，容量60kA者居多， 约有 3000 台，产量占我国铝总产量的40% 以上，可谓我国 电解铝 工业的重要组 成部分。这种槽有技术成熟、经济丰富、基建投资省、上马快等特点，适宜于电 力分散、资金分散的地区进行小规模生产。这种槽存在的缺
13、点是烟气净化难、装 备水平低、劳动强度大、生产率低、电耗 高。多年来一直想解决机械化问题，未 能获满意效果。随着环保意识的加强、电费的涨价和原材料的涨价，这些铝研制的出路就在于技术改造，提高装备水平，提高劳动生产率。改 造的途径有以下几种。首先要进行自焙槽的完善。采用集气效率较高的吊门式密封装置（集气率 90% 92% ），淘汰卷帘式密封（集气率75% 78% ），提高电解槽的密封性，提 高集气效率。采用半自动打壳下料，取代适合的型号的风机。60kA自焙电解槽 在采用半自动打壳下料和密封良好时的单槽排烟量可降低至4500m3/h 以下。采用计算机控制电解槽系列，提高产能、降低消耗和稳定槽系列。
14、其次在侧插槽上全面推行高温沥青干糊技术。我国每年阳极糊产量为38 万 t ，多数为中温沥青稀糊，在生产中产生大量的焦油和大量的烟气。高温沥青干 糊的粗骨料综合含量为70% ，生糊沥青含量低于26% ，熔化温度约为 120，性 能良好。为了生产这种糊，现有设备必须作如下调整：改蒸汽加热为电加热，增 加筛分，改配料系统为连续自动。 采用了高温沥青干糊就可以全面推行干法净化 技术。然而最根本地必变自焙槽的出路还是按大型、高效、联合的原则改造旧厂。 云南铝业股份公司将60kA自焙电解系统彻底改扩为186kA预焙电解系统，一期 工程 60 台新槽于 1998 年 10 月顺利投产。二期工程开发300kA预焙槽，于 2004 年 9 月全面投入生产运行，形成30 万 t/a的生产能力，与其配套的产能的炭素 工程也将如期投产。直流电耗降低至 13200kW h/t （铝），成为全国效率最佳 的铝企业之一。
