我國鋁工業(yè)的科技創(chuàng)新鈕因健20081205

1、1 我國鋁工業(yè)的科技創(chuàng)新我國鋁工業(yè)的科技創(chuàng)新 鈕因健鈕因健 2008年11月2 鋁是六十四種有色金屬中產量、用量最多的金屬。2007年電解鋁產量1255萬噸，氧化鋁1945萬噸。電解鋁產量為當年十種常用有色金屬總產量2360萬噸的一半以上。 在經過近六十年的發(fā)展，我國已成為鋁工業(yè)大國，在技術上也已登上了世界先進水平。 本世紀以來，鋁工業(yè)比其它有色金屬發(fā)展更快，產量增長快，技術升級快，產業(yè)結構調整快，建設速度快，建設規(guī)模擴張快。3 目前，鋁工業(yè)在經濟大環(huán)境下，遇到了前進中新困難，鋁行業(yè)應從過熱中冷靜下來，反思發(fā)展中存在的問題，深入研究和探討可持續(xù)發(fā)展的道路和措施。 要長期經受住價格、原料和需求的

2、波動，要提高抗風險的能力，最根本的就是進一步降低生產成本。 降低生產成本，一靠管理，二靠技術。加強管理，有一定的潛力，但不會太大。只有依靠科技進步，才是有效降低成本和保持長期可持續(xù)發(fā)展的根本出路。4 我國鋁工業(yè)，氧化鋁和電解鋁技術裝備水平均已達到或接近國際先進水平，進一步依靠科技進步節(jié)能、降耗和減排還有多大潛力？ 科技進步是無限的。只要樹立創(chuàng)新精神，擺脫熟視無睹、墨守成規(guī)的惰性，敢于實踐創(chuàng)新，鋁工業(yè)科技進步一定會有更大發(fā)展，更大創(chuàng)新。也一定能依靠科技術步，克服當前暫時困難，開創(chuàng)更美好未來。 下面，就氧化鋁和電解鋁工業(yè)的科技創(chuàng)新提出一些粗淺的看法，與我國鋁工業(yè)戰(zhàn)線的同志們共同探討。5一、歷史的回

3、顧一、歷史的回顧1、氧化鋁工業(yè)的科技進步 我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展史，是一部不斷戰(zhàn)勝一水硬鋁石原料弊病的發(fā)展歷史。這是世界上獨一無二的具有中國特色的氧化鋁工業(yè)技術發(fā)展史。 6 中國基本上沒有三水鋁石，氧化鋁工業(yè)只能以一水硬鋁石為原料，這是無法選擇的客觀事實。 占我國鋁土礦儲量60% 以上的河南、山西資源，是我國氧化鋁工業(yè)開發(fā)最早、用量最大的資源。 河南、山西資源是高硅鋁土礦 。他們不僅比三水鋁石難溶，且含活性硅高。不能用國外常用的拜耳法生產氧化鋁，而只能用相對能耗高的復雜的燒結法或聯合法。7 氧化鋁工業(yè)的技術進步一直把解決一水硬鋁石原料的各種科技問題作為重點，開展了從原料選礦、磨礦、燒結、溶出、脫

4、硅、分解、沉降、過濾、蒸發(fā)、焙燒、自動控制和信息化管理，到提高產品質量、開發(fā)多品種、有價金屬元素綜合回收、赤泥綜合利用、環(huán)境保護及生產安全等等方面全方位的研究和革新，取得了幾百項科技成果，有效地解決了一水硬鋁石原料生產氧化鋁的各種技術難題，把我國氧化鋁工業(yè)從落后被動的局面逐步提升到今天在世界上獨樹一幟，并可與發(fā)達國家抗衡的氧化鋁大國的新局面。8氧化鋁工業(yè)重大科技成果：1、高硅一水硬鋁石原料脫硅： 燒結法是高能耗的化學法脫硅； 生產過程脫硅：高壓脫硅，中壓脫硅，常壓 脫硅、深度脫硅、連續(xù)脫硅等等； 選礦脫硅。92、引進大型設備消化再創(chuàng)新： 山西鋁廠引進僅適用三水鋁石的拜耳法主要技術裝備，用于我國

5、一水硬鋁石原料，就遇到了問題，生產長期不能正常。山西鋁廠經長達三年技科攻關，把引進的技術裝備消化創(chuàng)新成為適用于一水硬鋁石的新技術新裝備。 平果鋁廠的建設，采用了由山西鋁廠經過吃螃蟹的經驗，引進的技術裝備采用了適應一水硬鋁石原料的的各項參數，從而一次投產成功。103、加停留罐的管道化溶出： 一水硬鋁石溶出溫度高，易結疤，必須有適應于自身特點的溶出工藝和設備。由鄭州輕金屬研究院等研究成功的加停留罐的管道化溶出技術和裝備，是適用于一水硬鋁石原料溶出的自主創(chuàng)新。 九十年代中鄭州鋁廠從德國引進的管道化設備，是針對三水鋁石原料的，當用我國一水硬鋁石原料時就不能正常運轉，盡管采取不斷加長管道等一系列措施，耗

6、費了五六年時間，卻始終不能成功。本世紀初，當采用了加停留罐技術，成功地獲得了起死回生?，F在這項技術已取代高壓溶出器而廣泛用于一水硬鋁石型鋁土礦的生產。114、富礦（強化）燒結: 燒結法是處理含硅高的一水硬鋁石原料生產氧化鋁的工藝，但是它卻是一個能耗高的落后的生產工藝。為了降低燒結法的能耗、降低生產成本和提高產品質量，多年來開展了大量的研究工作，但是，始終沒有獲得重大突破。直到上世紀末，由于在理論上打破了傳統的低鋁硅比鋁土礦三組分燒結的舊框框，自主研究成功了富礦（強化）燒結明顯地降低了燒結法的能耗，從而使燒結法生產獲得了重大的技術進步。122 2、鋁電解工業(yè)的科技進步、鋁電解工業(yè)的科技進步 我國

7、鋁電解工業(yè)技術進步是圍繞著發(fā)展預備槽展開的。自焙陽極電解槽環(huán)保差、電耗高、槽型小，影響了它的發(fā)展。預焙陽極電解槽是針對自焙槽的缺點，把自焙陽極改為在碳素廠預制陽極，這樣就達到了改善環(huán)境、提高電流效率、降低電耗、易實現自動控制、易實現大型化等等目標，因而預焙槽的發(fā)展成為上世紀七、八十年代鋁電解工業(yè)技術進步的方向。13 1、貴州鋁廠160千安預焙槽的引進、消化和創(chuàng)新，打開了我國大型預焙槽發(fā)展的大門。 八十年代前我國電解鋁生產是以60千安自備槽為主。七十年開始試設計了75和135千安的預焙槽。預焙槽真正發(fā)展是貴州鋁廠160千安預焙槽的引進、消化和創(chuàng)新，以及相應配套技術裝備的研究，逐步掌握了：電場、磁

8、場、和熱場的三場設計技術；母線配置技術；槽殼和槽上部結構設計制造技術；預焙陽極制造技術；自動控制技術；自動加料技術；焙燒啟動技術；整流及供電技術；煙氣凈化等環(huán)保技術等。青海鋁廠應用。為大型預焙槽的發(fā)展打開了大門。14 2、280千安大型預焙槽研究開發(fā)成功，為我國電解鋁工業(yè)技術登上世界先進水平奠定了基礎。 19891994年，在國家支持下，由三大院為主，開展了280千安大型預焙槽科技攻關，獲得圓滿成功。標志我國已掌握了大型預焙槽設計、制造和生產技術。焦作萬方首先應用自主研究的280千安預焙槽，平果鋁廠開發(fā)了32臺320千安大型預焙槽，依次，先后發(fā)展了160、180、200、220、280、300

9、、320、350、 400千安槽，600千安槽正在試驗。2005年我國已全部淘汰了自焙槽。我國電解鋁已從技術裝備進口國變成出口國，已登上了世界先進技術的行列。15二、科技創(chuàng)新思路二、科技創(chuàng)新思路 我國鋁工業(yè)已經到了必須依靠科技創(chuàng)新發(fā)展的新時期，也就是鋁工業(yè)技術的繼續(xù)發(fā)展已經到了必須超越別國的新時期。 已經沒有多少國外技術可買了； 國外專有技術也難于引進了； 我國特有的技術問題只能靠自己解決； 要超越別人，只能依靠創(chuàng)新。161 1、氧化鋁工業(yè)技術進步的方向和科技創(chuàng)新的思考：、氧化鋁工業(yè)技術進步的方向和科技創(chuàng)新的思考： 我國氧化鋁工業(yè)生產技術已經躋身于世界前列，對現有工藝技術的繼續(xù)發(fā)展還有多大潛力

10、？創(chuàng)新可能性還有多大？回答是肯定的，技術發(fā)展?jié)摿Υ?，?chuàng)新前景廣闊。通過對氧化鋁工業(yè)生產技術進步的多年實踐和認識，通過對現有生產工藝流程衍變的分析，我認為目前我國氧化鋁工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的技術關鍵，也就是科技創(chuàng)新點有以下幾個方面，提出來與大家共同商討：17(1)徹底解決硅的問題，就是徹底解決了我國氧化鋁生產的原料問題，解決了我國氧化鋁發(fā)展的技術關鍵。 占我國資源量60%的河南和山西資源是高硅一水硬鋁石礦。由于氧化鋁生產量的不斷攀升，河南、山西優(yōu)質低硅礦石越來越少，難以為繼，企業(yè)被迫使用劣質高硅礦石，用礦質量最差企業(yè)的原料鋁硅比已經降到5左右，生產成本大大提高，給這些氧化鋁企業(yè)帶來了極大的困難，形勢十分

11、嚴峻。所以繼續(xù)解決河南、山西礦石高硅鋁土礦生產氧化鋁的技術問題，仍然是我國氧化鋁科技工作者主要的科技攻關任務。 18 目前解決硅的最好的辦法，就是選礦-拜耳法。在最近氧化鋁生產危機中，中鋁中州分公司選礦-拜耳法的優(yōu)越性就顯示出了。但是至今對選礦-拜耳法還存在著陳舊的不計成本的“資源浪費”觀，存在著能耗高且在國內不成熟的串聯法與選礦-拜耳法的爭論，因而選礦脫硅除了中州外，其它企業(yè)基本沒有發(fā)展起來，就是已批建選礦廠的企業(yè)，也遲遲沒有上馬。當這次生產危機到來之時，這些企業(yè)就吃了大虧。我想從現在起不要再進行這種無為的爭論了，趕快建設選礦廠，盡快解決原料問題，以保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。19 選礦脫硅還是新

12、生事物，在目前正浮選的基礎上還有很多工作要做：要盡快突破反浮選的技術關鍵，使其早日用于生產 ；要解決尾礦的綜合利用。我們正在進行尾礦生物脫鐵和脫鐵渣制磚的研究，有一定的成功可能性；要研究選礦外的鋁土礦脫硅新方法；還要從技術上去開辟新的鋁資源，如我們進行了從粘土中提取鋁的研究，已經從粘土礦中獲得了氧化鋁，等等。20 (2)用創(chuàng)新的思路，大膽改革現有生產工藝，是保證我國氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最好出路。 提出一個觀點：我國氧化鋁工業(yè)已經到了必須擺脫各種歷史淵源，認真梳理現有生產工藝技術格局，忍痛割愛，保持先進，淘汰落后的時候了！只有這樣，才能保證我國氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，否則我們將永遠處以被動的地

13、步。21提出這一觀點的依據是：歷史已經告訴我們每當氧化鋁工業(yè)進入低谷時，首先遇到困難的是燒結法； 歷史告訴我們只要原料條件合適，管理到位，拜耳法是抗市場風險能力相對高的工藝技術；中鋁中州分公司選礦-拜耳法生產實踐告訴我們，選礦-拜耳法是一個能耗低、生產成本低、抗風險能力強的好工藝。22提出以下兩點建議與氧化鋁界共商：下決心徹底淘汰純燒結法工藝，企業(yè)進行產業(yè)結構和產品結構改造；下決心革除聯合法的燒結法部分，將聯合法企業(yè)逐步改造成為選礦-拜耳法企業(yè)。23 (3)拜耳法實際上是一個生產效率低的工藝，應該解放思想創(chuàng)新出新的更高效的、節(jié)能的、低成本的、環(huán)保的先進的工藝流程。 為什么拜耳法是低效的生產工藝

14、？因為它的種分效率只有50%左右，好容易花費大量能量和人力生產出來的氫氧化鋁，只能有一半變成氧化鋁產品，而另一半卻重新返回系統，從而嚴重地浪費了能源和勞動力。所以拜耳法是一個生產效率低、浪費嚴重的相對落后的工藝。24 對于拜耳法種分分解率低的問題，其實氧化鋁科技工作者是早已認識到的。 幾十年來大家都在苦苦地研究提高種分分解率的方法。 由于研究者始終沒有也不敢跳出書本規(guī)定的條條框框，始終受到拜耳老祖宗劃定的兩個專利,即“種分”和“種分母液再溶出”的束縛，始終在“拜耳循環(huán)”內打轉轉，因而研究也始終不能也不會有重大的創(chuàng)新。25 現在很多研究者還正在繼續(xù)提出并進行著各種提高種分分解率的研究，都在取得新

15、的進步。 深信，只要用科學發(fā)展觀的精神去解放思想，用科技創(chuàng)新的精神去開闊思路，突破“拜耳循環(huán)”的束縛，創(chuàng)新出比拜耳法更高效的、節(jié)能的、低成本的、環(huán)保的先進的工藝流程是完全有可能的，也一定能夠實現的。26 (4)挖掘現有工藝技術節(jié)能降耗的潛力，以盡量降低生產成本，增加企業(yè)抗風險能力。 氧化鋁生產能耗雖然低于電解鋁，但是還是很高的。2007年氧化鋁綜合能耗為868.11千克標煤/噸，高于銅485.8千克標煤/噸、鉛551.30千克標煤/噸。 節(jié)能是提高氧化鋁生產競爭能力的一個重要方面。氧化鋁生產能耗大的主要工序有：燒結法的熟料燒結、拜耳法的溶出，以及分解、蒸發(fā)和焙燒等環(huán)節(jié)。歷年來，廣大科技工作者已

16、經對這些耗能高的工序進行了許多研究，也已取得了重大成果，使生產能耗獲得大幅度降低。但是氧化鋁生產節(jié)能還有很大潛力，還有很多工作要做。 焙燒系統的節(jié)能是一個一直被忽視的角落。27 將氫氧化鋁燒成氧化鋁的焙燒過程中，氫氧化鋁所含有的結晶水和附水將都被燒成蒸汽排入大氣。焙燒中，噸氫氧化鋁放出結晶水約0.346噸,加上氫氧化鋁帶入的約5%的附水，則焙燒一噸氫氧化鋁排出的蒸汽量為0.4噸，約為2007年氧化鋁行業(yè)新水單耗（4.28立方米/噸）的10%左右。此外，焙燒溫度高達1000多度，焙燒過程中大量的熱量又隨蒸汽進入大氣。所以抓緊研究焙燒系統水和熱的回收是氧化鋁工業(yè)節(jié)能減排可以立竿見影的課題，提請氧化

17、鋁企業(yè)重視。28 (5)用創(chuàng)新的思想，加快資源綜合利用的步伐。 氧化鋁工業(yè)資源綜合利用，是增加效益、保護環(huán)境的重要工作。多年來已經進行了大量的研究，金屬鎵的有效回收就是成功的實例。但是，鋁土礦中含有許多有價元素，應該逐步研究回收的方法，特別是赤泥的利用至今仍是老大難的問題。綜合利用要研究和解決的方面很多，在這里僅提出兩個課題與大家探討。29 一是鐵的問題一是鐵的問題。鋁土礦礦山均伴生有鐵礦資源。鐵是我國緊缺資源，氧化鋁行業(yè)搞好鐵資源的綜合回收，不僅為我國鋼鐵行業(yè)做出貢獻，而且也為自身提高了經濟效益。鐵的回收，一是礦山，二是赤泥，三是選礦尾礦。鐵回收的技術難題是赤泥和尾礦，特別是赤泥。赤泥回收鐵

18、已進行了多年工作，最近平果企業(yè)用磁選回收出鐵精礦，這是值得肯定的成績，希望平果企業(yè)進一步把鐵的回收率從30% 提到更高的水平。也希望其它氧化鋁廠都能開展赤泥回收鐵的研究，也希望企業(yè)與大專院校和研究單位合作，突破赤泥鐵回收技術難關，以實現赤泥中鐵的有效回收。30 二是赤泥堿的問題。赤泥的利用干了幾十年，至今還沒有很好的解決辦法。赤泥利用至所以難以解決的根本原因是堿堿的問題。由于堿的存在，赤泥制水泥、制其它各種建筑材料，或復墾造田都受到了影響。所以赤泥利用的關鍵是堿，解決了堿的問題一切就迎刃而解了。山東鋁廠等單位都進行過脫堿的研究，但是都沒有成功，原因是經濟不合理。但是，我們決不能放棄研究，一定要

19、用創(chuàng)新的思想去研究解決赤泥中堿的問題，我想只要不懈的努力，這個問題是一定會解決的，赤泥綜合利用最終一定能實現。312 2、鋁電解工業(yè)技術進步的方向和科技創(chuàng)新的設想、鋁電解工業(yè)技術進步的方向和科技創(chuàng)新的設想 我國鋁電解工業(yè)像氧化鋁工業(yè)一樣，在技術上也已登上了世界先進水平，今后技術上的發(fā)展難度將更大，因為我們已經站在了一定的高度，要攀登新的高峰，必須創(chuàng)新，也只有創(chuàng)新才能發(fā)展，才能前進。鋁電解工業(yè)技術的方向在哪里？科技創(chuàng)新的目標是什么？我認為，除了繼續(xù)提高現有電解槽技術指標和設計、生產水平外，鋁電解工業(yè)的技術進步應集中到新型槽結構的研究和新型生產金屬鋁方法的研究上來。32 (1)預焙槽槽型擴大設計技

20、術和生產技術已成熟，應總結出最優(yōu)的中國鋁電解槽品牌，推向全世界。 近三十年研究，槽型從75KA槽發(fā)展到了400KA槽。近八年，迅速從幾百臺發(fā)展到一百多個企業(yè)的兩萬多臺。這說明我國鋁電解槽型設計和生產已經成熟，已沒有多大技術障礙。 槽型的擴大已完全可以根據需要十分自然地發(fā)展起來，沒有必要再花時間、經費和精力去進行專門擴大槽型的研究。33 已建大型預焙槽生產顯示，槽型的擴大除了提高勞動生產力外，對生產技術指標的提高并沒有多大的優(yōu)越性。所以，無限追求擴大槽型是沒有必要和沒有意義了。 在槽型研究上倒應花精力去規(guī)范設計，制定設計標準，盡快結束各自一套，五花八門的局面。是我們應該總結出最優(yōu)的中國電解槽品牌

21、，推向全世界的時候了。34 (2)加強新型結構電解槽的研究是大幅降低電耗和今后鋁電解工業(yè)技術進步的方向和科技創(chuàng)新的目標。 鋁電解工業(yè)是高能耗工業(yè)，正因為高能耗，所以就被國家列入了發(fā)展中宏觀調控的目標，限制發(fā)展的對象。鋁電解工業(yè)要繼續(xù)生存和發(fā)展必須首先把降低電耗放在發(fā)展的首位，特別是這次生產、生存危機的到來，電價起到了重要的推波助瀾的作用，這就更加顯示出降低電耗的重要性和緊迫性。35 降低電耗一直是鋁電解工業(yè)技術進步方向，貫串于鋁電解工業(yè)發(fā)展的整個過程。歷年來，幾代科技工作者開展了從磁場設計、母線配置、陰陽極制備、炭素質量、爐襯材料、加料方式、電解質配比，直到自動控制、智能控制和信息化管理等等全

22、方位的研究，使綜合交流電耗從早期的1700Kwh/噸左右降到了2007年的1441.29Kwh/噸接近世界的先進水平。我們已經站到了一個新的高度，要繼續(xù)節(jié)能就必須開闊更廣的思路，用創(chuàng)新的精神去實現技術的飛躍。根據多年研究和實踐，我認為在現有鋁電解節(jié)能技術研究（例如：低溫電解、熱效綜合利用等等）的同時，應該著重新型結構電解槽的研究，這是繼續(xù)節(jié)能的重要方向。36 新型結構電解槽的研究其實我們也已跟蹤國外開展多年，例如：惰性陽極、導流槽等等都在研究中。最近東北大學馮乃祥教授發(fā)明了一種新型結構陰極，在重慶天泰鋁業(yè)的支持和參與下，在三臺168KA槽上應用半年，取得了槽電壓降到3.8V以下、平均提高電流效

23、率1.36%、直流電耗降低1112Kwh/噸-Al的好成績。一次節(jié)電一千度以上，這是十分了不起的歷年最有成效的研究成果！這項成果我們已經組織示范推廣，到時鋁電解工業(yè)將可以實現全行業(yè)節(jié)電10%以上！這項技術還有繼續(xù)節(jié)電的潛力，在推廣中將繼續(xù)研究，爭取有更大的進步。37 馮乃祥教授的發(fā)明告訴我們，一味跟蹤國外的研究不是一定能成功的，只有開闊思路，自主創(chuàng)新才能取得豐碩的成果。類似馮教授這樣的創(chuàng)新還有沒有可能呢？我認為是有的。下面提出一個大膽的設想，供鋁電解界討論和批評指正。 這個設想就是恢復自焙槽陽極自焙的優(yōu)勢，研究開發(fā)新型陽極自焙槽。這不是倒退嗎？不是，因為我就是組織并和大家一起發(fā)展了預焙槽，消滅了自焙槽，深知倒退的嚴重性。所以，現在提出的不是倒退，而是發(fā)展，如果成功就是重大的發(fā)展。38 自焙槽被淘汰原因:1)自焙所產生的瀝青煙氣難治理，污染環(huán)境嚴重；2)實現自動控制困難；3)難于實現大型化;4)陽極中心部位散熱不好，溫度高，致使槽電壓升高，相應電耗高 。 預焙槽能克服上述缺點，但自身也存在大的缺點：陽極更換帶來了電場和熱場的不穩(wěn)定，造成了電能的損耗。此外，還有殘極塊的回收及損耗。 如果設想：能有一種底部能始終保持一個平面、且可連續(xù)下降不需更換的新型