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姜玉敬教授:國際上對老企業預焙陽極電解槽改造的措施

發布時間:2021-12-01收藏本文關閉本文

    本文是姜玉敬教授于30年前的1991年5月11日發表在某報刊上的文章,至今對鋁行業發展仍具有參考價值。

 

    姜玉敬教授是中國著名鋁冶煉專家、材料專家,教授級高級工程師,中國大型預焙鋁電解槽成套技術開拓者之一,國家科技進步一等獎獲得者。先后組織和承擔完成國家重大科技攻關項目、國家火炬項目、國家技術創新項目等9項;獲國家專利8項;出版《鋁電解用炭素生產工藝與技術》和《再生鋁產業研究與生產技術》等專著3部;在國際、國內發表學術論文80余篇。對我國電解鋁產業發展有著深刻的理解和研究。

    專家們認為:九十年代是一個廣泛推廣應用鋁電解工業的技術、科研補足的階段,就世界鋁電解工業發展來看,發達國家早已將取得的科技成果廣泛地應用在老企業的改造中,并取得顯著的經濟效益,現將國際上對老企業預焙陽極電解槽的改造措施歸納如下:

    一、陰極結構和材料的改進
1.陰極導電棒由方棒改為圓棒。這一改進主要是減少陰極碳塊的裂縫,降低槽底電壓降,降低能耗,使陰極電流分布更均勻,有效地延長槽壽命。
2.側部碳塊用非石墨化碳塊(如碳化硅)代替。其主要作用是減少水平電流,改善熱制度,提高電流效率,延長槽壽命。
3.陰極棒——碳塊縫采用新的粘結糊?,F在的熱扎糊用瀝青當粘結劑,施工是在100~130℃條件下工作,環境差、噪音大,且易產生縫隙,現已開發成無瀝青的粘結劑,以改善上述的不足。
4.槽底采用高絕熱板材料,有效地改善電解槽熱制度。

    二、磁場的改進
    主要是采用電子計算機優化法設計出理想的母線排布方式,使磁場的影響減少到最低程度,提高鋁電解的技術經濟指標。
    三、先進的加料方式與控制對策的采用
1.氧化鋁輸送采用最簡單的超濃相方法。該方法是基于位能差的懸浮狀態保證電解槽料斗永遠保持滿倉,無需任何調節設備。
2.采用點式和自適應方式控制加料制度。點式和自適應加料制度全是采用計算機控制,根據電解槽工作的狀態,計算機判斷是否進行加料,使電解槽始終保持平穩、高效的狀態。目前,采用此方式的電解槽,電流效率已達到95%,電耗率為13000千瓦·小時/噸鋁。
3.以熱力學和物料平衡為基礎的過程控制系統。根據熱力學和物料平衡的理論,考慮相關因素的變化,建立最切合實際的數學模型,然后由計算機進行自動控制,使電解槽處于最佳工作狀態。
4.專家系統和人工智能的應用。為了使電解槽始終工作在最佳狀態,確保計算機控制系統的信息準確無誤,專門建立一套綜合控制監視系統,該系統包括專家系統、知識庫、數據庫、內模擬器、推理機構、解說模量。生產實際過程的全部信息都要反饋到該系統,經一系列的判斷推理后,向計算機發出指令,計算機就對電解槽進行最合理的控制。
    四、提高陽極質量和增大陽極尺寸
    國際上幾家鋁廠采用提高陽極質量和增大陽極尺寸都取得了較好經濟效益。以迪拜鋁廠為例,他們進行了陽極尺寸的加大,使電流效率提高了0.8%,電耗減少400kwh/tA1,每臺槽日增產量67kg,陽極質量優化后,電流效率提高0.5%,電耗減少100kwh/tA1,每槽日增鋁產量7kg。

(資料來源:中商碳素研究院)

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