鋁電解迭代新技術(shù)在魏橋創(chuàng)業(yè)研發(fā)成功

鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)有多強(qiáng)

節(jié)能、降碳、延壽和環(huán)保，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為目前全球鋁電解領(lǐng)域一項(xiàng)全新的迭代技術(shù)橫空出世。8月10日，“鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目評價(jià)會(huì)在山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)有限公司召開。

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長、中國有色金屬學(xué)會(huì)理事長、教授級(jí)高工賈明星主持評價(jià)會(huì)，山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)有限公司董事長張波致歡迎辭，中國工程院院士邱定蕃、桂衛(wèi)華分別作為評價(jià)會(huì)組長、副組長視頻參會(huì)，中南大學(xué)校長助理李劼教授、東北大學(xué)王兆文教授、貴州現(xiàn)代工業(yè)工程技術(shù)研究院院長劉海石、新疆天山鋁業(yè)有限公司副總經(jīng)理趙慶云、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科技部主任張龍出席評價(jià)會(huì)。山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)執(zhí)行董事、副總經(jīng)理、山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司總經(jīng)理?xiàng)顓采麓鹬x辭。

山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司副總經(jīng)理崔石磊，東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）名譽(yù)院長呂定雄、院長楊青辰，TOKAI COBEX GmbH公司中國區(qū)總經(jīng)理李金權(quán)、中國有色金屬建設(shè)股份有限公司總經(jīng)理秦軍滿出席評價(jià)會(huì)，東北大學(xué)設(shè)計(jì)院副院長班允剛作項(xiàng)目介紹。

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長、中國有色金屬學(xué)會(huì)理事長、教授級(jí)高工賈明星主持評價(jià)會(huì)

山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)有限公司董事長張波致歡迎辭

張波在致辭中表示，創(chuàng)新是魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)固有的特質(zhì)。自2014年公司投運(yùn)全球首條600kA電解系列生產(chǎn)線以來，不斷與合作單位一道進(jìn)行新工藝、新技術(shù)的創(chuàng)新嘗試，實(shí)現(xiàn)了一定突破，在降碳、減排、節(jié)能、提效等領(lǐng)域成效顯著，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對助力國家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮著積極作用。創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上，本次科技成果評價(jià)會(huì)是我們新的起點(diǎn)。公司將持續(xù)開展鋁電解新技術(shù)、新工藝的探索，充分運(yùn)用AI、數(shù)字化、信息化技術(shù)，加快打造鋁電解智慧工廠，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。希望行業(yè)協(xié)會(huì)、專家學(xué)者提出指導(dǎo)性的意見建議。

鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)究竟有多強(qiáng)？與會(huì)專家通過考察魏橋創(chuàng)業(yè)600kA鋁電解生產(chǎn)現(xiàn)場和智能控制系統(tǒng)、聽取項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告、質(zhì)詢交流討論，一致認(rèn)定：該項(xiàng)目是目前全球鋁電解領(lǐng)域一項(xiàng)全新的迭代技術(shù)，在節(jié)能、降碳、延壽和環(huán)保方面優(yōu)勢突出，促進(jìn)了鋁行業(yè)科技進(jìn)步，提高了鋁電解核心技術(shù)的國際競爭力。項(xiàng)目成果在魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)線應(yīng)用以來，年節(jié)電1.00×108kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.0萬噸，減排CO210.0萬噸，減少固廢1300噸，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電效益5012萬元，增產(chǎn)效益5315萬元，延壽效益2279萬元，其他效益713萬元，年經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)13319萬元，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，建議加快推廣應(yīng)用。

專家組成員到鋁電解智慧工廠項(xiàng)目考察

專家組成員到項(xiàng)目實(shí)施現(xiàn)場考察

與會(huì)的院士、專家認(rèn)為，該項(xiàng)目首創(chuàng)采用全銅導(dǎo)電棒，與陰極炭塊采用冷態(tài)精密裝配方式，開發(fā)了防滲碳和抗腐蝕一體化銅炭復(fù)合陰極，降低了導(dǎo)電棒和鋁液之間的電阻差，均化了鋁液電流分布，降低了水平電流，提高了磁流體穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了大容量鋁電解槽在更低電壓下穩(wěn)定運(yùn)行；開發(fā)了一體化銅炭復(fù)合陰極電流分布均化技術(shù)，降低了陰極電流密度集中度，減緩電化學(xué)腐蝕速率，具備大幅延長電解槽壽命的條件；針對一體化銅炭復(fù)合陰極，建立了對內(nèi)襯保溫材料升級(jí)及熱平衡匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了“低熱損、慢衰減”和良好的熱平衡狀態(tài)；建立了與銅炭復(fù)合陰極技術(shù)特點(diǎn)相適宜的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)創(chuàng)新程度高。

從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了陰極電壓降150mV，鋁液水平電流同比降低70%，槽工作電壓3.86V~3.89V，平均電流效率94.2%，鋁液直流電耗12242kWh/t-Al。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。

項(xiàng)目采用數(shù)值模擬方法研究揭示了陰極及導(dǎo)電棒應(yīng)力應(yīng)變、界面穩(wěn)定和低電壓能量平衡等機(jī)理，開發(fā)了一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)，降低了界面接觸壓降，提高了陰極導(dǎo)電性能，均化了鋁液電流分布，大幅降低了水平電流，解決了超大容量鋁電解槽磁流體穩(wěn)定空間小、槽壽命短，以及低電壓熱平衡匹配等一系列技術(shù)難題。技術(shù)難度大，復(fù)雜程度高。

項(xiàng)目自2016年7月陸續(xù)應(yīng)用于鄒平匯盛、鄒平宏正、云南宏泰和云南宏合400kA和600kA生產(chǎn)線，截至2023年7月底累計(jì)應(yīng)用104臺(tái)。電解槽長期運(yùn)行平穩(wěn)、高效，技術(shù)重現(xiàn)性好，成熟度高。

據(jù)東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）院長楊青辰介紹，鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)由山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)所屬山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司、東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）、德國TOKAI COBEX GmbH公司、中國有色金屬建設(shè)股份有限公司聯(lián)合研發(fā)。項(xiàng)目緊緊圍繞國家“雙碳”目標(biāo)和高能耗產(chǎn)業(yè)政策的要求，最早于2016年開始在魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)進(jìn)入試驗(yàn)階段，從最初的兩臺(tái)電解槽到10臺(tái)電解槽，逐步擴(kuò)大到現(xiàn)在的100多臺(tái)電解槽，花費(fèi)了7年時(shí)間。他告訴記者，之所以耗時(shí)7年，目的是拉長時(shí)間周期，以驗(yàn)證技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。通過分析魏橋集團(tuán)內(nèi)部400kA和600kA槽型的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，600kA槽型上取得了最好的節(jié)能效果。目前該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在行業(yè)里面有很強(qiáng)的示范作用。在節(jié)能降碳的大背景下，其市場前景廣闊。

賈明星告訴記者：“600kA電解槽有了鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極這項(xiàng)最新的迭代技術(shù)加持，可謂是‘又大又強(qiáng)’，魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)堅(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展，舍得投入，勇于擔(dān)當(dāng)，為行業(yè)節(jié)能降碳貢獻(xiàn)自己的力量。”