铝冶金节能减排简述

铝冶金节能简述

勾阳1,2，王通国1

（1.四川省有色冶金研究院，成都 610081；

2.江西理工大学材料与化学工程学院，江西 赣州 341000）

摘要：铝冶金能耗成本占原铝总成本的1/3以上。生产吨铝所需能耗大约为吨钢能耗的4.5倍，节能要求日趋严重。通过对阴极内衬、新水以及氧化铝赤泥、铝电解烟气的综合利用，实现铝冶金工业可持续发展。 关键词：铝冶金；节能；综合利用；可持续发展 中图分类号： 文献标识码：A

Brief Discussion On Energy-saving in Aluminum

Electrolysis Industry

GOU Yang1,2，WANG Tong-guo1

(1.Sichuan research Institute of Non-ferrous Metals Metallurgy, Chengdu , Sichuan, China 610081;2. JiangXi University of Science and Technology ,Ganzhou , Jiangxi,

341000)

Abstract：Aluminum metallurgical energy costs accounted for aluminium total cost of 1/3 above. Production tons of aluminum needed energy consumption is about 4.5 times more energy consumption of steel and energy requirements increasingly serious. Through to the cathode lining, new water and alumina red mud, aluminium electrolysis fume, realize the comprehensive utilization of aluminum metallurgical industry sustainable development.

Key words：Aluminum metallurgy; Energy-saving; Comprehensive utilization; Sustainable development

1.前言

节能减排工作不仅是贯彻科学发展观的要求和企业生存发展的需要，日益激烈的国内外市场竞争，使的中国氧化铝生产节能技术的进步显得更加重要。节能减排已成为当前每个企业生产管理和技术创新管理的主题。铝材是生产过程环境负荷最大的金属材料之一。生产吨铝所需能耗大约为吨钢能耗的4.5倍，除废水排风量较少外，其他污染物的排放量均大大超过钢材，生产吨铝所产生的CO2是吨钢的7—9倍。

铝电解生产过程中不仅产生大量的温室效应气体CO2和过氟化物，散发有害气体（氟化氢和二氧化硫），粉尘（含氟粉尘、氧化铝和碳粉）和沥青挥发物等有害物质，而且还产生大量的含氟阴极废旧内衬，这些废物如得不到有效处理，将产生严重的环境和生态问题，因此，铝工业的环境问题多少年来一直受到人们的关注。

铝工业是一个高耗能产业。在我国，能耗成本占原铝总成本的1/3以上。据统计，从铝土矿开采到原铝产出，所需能耗平均在182—212MJ/kg之间，其中电解过程所占比例在64%左右。对于非可再生资源，节约能耗将变得十分重要。

2.阴极内衬的节能与应用

电解槽在使用一段时间后需进行停槽大修。电解槽停槽后于钢槽壳中取出的被用过的阴极及衬里材料被称为废旧阴极内衬，加上刨炉产生的废旧耐火材料，统称为电解槽大修渣。这是电解过程中产生的数量最大的固体废料，是含氟量极高的危险废弃物；又由于电解槽废旧内衬中，特别是在阴极侧部靠阴极棒和槽壳附近常常富集少量氰化物，当废旧内衬材料中的氰化物慢慢地被氧化和分解后，它和溶解的氟盐被雨水所浸渍，构成危害，据估算，全世界每年能产生数十万吨的废旧内衬，因此必须妥善处理废旧内衬，同时要进行综合利用，达到节能的目的。

（1）利用它的副产品（氟化钠或氟化钙，苛性溶液和固体残渣）可用于生产水泥；

（2）回收电解质。废旧阴极内衬一般含有70%的炭与30%的电解质，如果加以综合处理，炭可返回重新生产阴极炭块，电解质也可返回工业铝电解槽应用。据报道，美国凯撒铝业公司其所属的查尔梅特（Chalmette）铝厂每年从废旧内衬和洗涤液中回收1200吨冰晶石，价值几百万美元。我国东北大学开发的浮选法，可使电解质跟炭分离开来，并能回收铝和受过侵蚀的钢制阴极棒。我国解州铝厂利用浮选法从炭渣和废旧阴极中回收电解质曾实现批量生产；

（3）加入氧化铝熟料烧成窑中代替部分无烟煤。山东铝厂于1982年开始将废旧炭块加入氧化铝熟料烧成窑中代替部分无烟煤使用，取得了较好效果。拆除后废炭块经破碎至小于25mm后，作为氧化铝生产的配料随同无烟煤进入氧化铝生产流程中。在生料磨制过程中，废炭块中的NaF与Ca(OH)2反应生成CaF2和NaOH。在烧结熟料时CaF2与生料反应生成难溶性的氟硅酸钙，因此CaF2作为矿化剂有利于氧化铝生产。在生料配比指标不变时，在无烟煤中掺配19%的废炭块，熟料中二价硫提高18%，可改善溶出条件；

（4）加入水泥熟料中代替部分燃料。废炭块破碎后加入水泥熟料窑中不仅可以代替部分燃料，节省能源，而且炭块中所含的氟可以作为矿化剂改善窑内烧

成条件，氟发生反应生成固态CaF2进入水泥中，既实现无害化处理，又达到了综合利用的目的；

（5）用于冶金工业。将废炭质内衬料用于黑色冶金工业，可代替炼钢时使用的氟化钙。经过破碎的残极和废阴极内衬还可以作为燃料添加剂用于冶金工业生产；

（6）用于电极糊生产。作为制备铁合金电极糊原料，废旧阴极炭块具有良好的导电性能，破碎到一定的粒度后可代替一部分冶金焦制备电极糊。俄罗斯在这方面的研究较多，并早已在生产中采用。对于电解槽废旧内衬可以采取上述措施，达到节能的目的。

3.对熟料窑的节能分析

生产铝需要在熟料窑中进行，熟料窑的主要热收入项为燃料燃烧热和二次空气带入热，增大二次空气量和二次风温度可节煤，降低煤耗、减少热损失，是提高熟料窑热效率的关键。措施如下：

（1）使用高性能多风道煤粉燃烧器，充分发挥其优越性能，是稳定高产、节能降耗的基本手段。使用多风道燃烧器代替旧的单风道燃烧器将是今后的主要方向，但该燃烧器在熟料窑上的应用还处在初级阶段，必须提高操作人员水平，进一步深入对多风道燃烧器的理论研究，才能充分发挥其优越性能。

（2）降低生料浆水分含量，是增产节能的有效措施。降低生料浆入窑水分含量是降低煤耗、提高产能的重要措施。实践证明，生料浆含水率在36%甚至更低时，料浆仍可正常流动。料浆水分含量主要通过调节配料中碱赤泥浆中水分和碱赤泥浆占生料浆的比例来控制，最终得到成分稳定，水分含量较低的生料浆。

（3）提高冷却机余热利用率，是提高热利用率的重要方法。扬料板性能好坏决定冷却机余热利用程度。扬料板形状从窑头方向最佳排列次序是弧形—直线型（或抛物线型）扬料板。扬料板材质在高温区可选用抗高温、冲击和磨损的材料高铬镍氮合金；中温区和低温区可采用碳素合金结构钢。

（4）减少热损失，是提高热效率的关键。降低煤粉粒度，保证迅速点火和充分燃烧。无烟煤煤粉平均粒径至少要控制在40um一下，大于160目的煤粉小于6%，此时火焰形状和性能较好。熟料窑的热效率高低受很多因素的共同影响，需要综合考虑；应用四风道燃烧器、降低生料浆水分含量和对冷却机进行改造后，节能效果明显；将各项热损失减少到最低限度是充分发挥其他各项技术改造的优越性能，提高热效率的关键；此外，窑外烘干、烟气余热利用、开发霞石生产工艺和双端喂料等新技术仍是节能降耗的努力方向。

4.铝厂对水的应用

由于生产铝存在新水消耗与排污量大的问题，有必要对采取一定的节水减排措施。

（1）加压泵变频改造，减少高压供水造成的水量浪费。

（2）串级用水改造，提高二次利用水量。热电厂设备冷却回水，按照“分类回收，串联改造，多级利用，节能减排”的原则对设备冷却水进行改造。首先将除温度略有升高其它水质指标无明显变化的设备冷却回水（主要有汽机空冷回水、锅炉给水泵回水、风机冷却回水等），直接回收作为化学水处理的补水进行二次利用，既提高了化学制水的水温，又有效减少了新水消耗。其次是将水质较差的回水进行串联使用，如汽机油冷却器的回水中因含有少量油，不能进入制水系统，就改为锅炉辅机转动设备的冷却水第二次使用，最后进入循环水作为补水第三次利用。改造后，热电厂日节水减排超过一万吨，效果显著。

（3）循环水改造，提高水的重复利用率。节约新水的同时，还提高了氧化铝厂水的重复利用率。

（4）废水处理工艺改造，提高废水回收利用量。工业废水水处理站担负着全厂废水处理与回用任务，其流程能力及处理效果是企业实现节能减排的关键。

5.氧化铝生产的节能分析

碱性生产氧化铝有拜尔法、烧结法及拜尔烧结联合法等多种流程。拜尔法与其它生产方法相比，工艺流程简单，产品质量好，处理高品位铝土矿时成本低，最关键是能耗低。目前世界上90%以上的氧化铝是用拜尔法生产的。很有必要降低拜尔法工艺能耗以达到节能的目的。

（1）在降低蒸汽消耗方面的技术措施。将部分加热点由设计用新蒸汽加热改为用EDP(预热段)的二次汽，节约了大量的新蒸汽。蒸发器强裁效、预脱硅加热、石灰乳热水槽和氢氯化铝洗涤热水，皆由新蒸汽改为高压溶出EDP二次加热。

（2）降低新水消耗的主要措施。充分利用赤泥堆场回水(优先用赤泥回水)，将赤泥堆场回水用于赤泥洗涤，既可以回收部分碱，同时实现工业水零排放。将生产过程中热水槽水源由新水改用蒸发不合格回水，节约了大量的新水。

（3）降低电耗等。 6.结论

尽管现阶段我国铝冶金工业生产在环境保护与资源综合利用中已经取得了很大的成就,但还存在一些不足之处,需要不断改进，如：加大对阴极内衬的应用；加大对新水的合理应用；加大氧化铝赤泥的综合利用,直至消化全部赤泥,免建赤

泥坝；充分利用含碱废水,实现零排放；充分利用铝电解烟气。实现铝资源的综合利用与铝冶金工业可持续发展。

参考文献

[1]徐德龙，张梅，罗永勤，转筒冷却机内扬料质量的判据及应用，水泥世界，No. 12，1997

[2]安满仓，方秋龙，潘首道，提高熟料冷却机筒体寿命的有效途径，有色设备，No. 5，1998

[3]刘业翔，现代铝电解，2008.8

[4]陈立业，刘志敏，氧化铝厂节水减排综合治理措施，2009

[5]郭恩喜，张强，季建稳，拜尔法生产氧化铝工艺节能降耗的探讨，2009.1

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g3pv.html