基于循環經濟下的再生鋁與電解鋁生產技術分析

仝博

摘 要：伴隨社會經濟的快速發展，很多工業在生產運營過程中對自然生態產生了破壞性影響，形成了較嚴重的能源不足和環境危機等阻礙社會發展的問題，所以循環經濟方式不斷變成工業生產核心，其集于生態效益、社會效益和經濟效益于一體，由此實現企業的長遠發展。為此本文對循環經濟環境下再生鋁和電解鋁這兩種生產技術進行了深入的分析，望可以為工業生產企業的可持續發展奠定基礎。

關鍵詞：循環經濟;再生鋁;電解鋁;生產技術;分析

一、引言

鋁屬于工業生產中一種基礎性材料之一，對于工業發展與國民經濟水平的不斷提升具有較關鍵性的作用和意義，特別是在現時期的工業發展情況下，對于生產材料的需求量在逐漸增大，再加上資源的短缺問題的不斷加劇，為了使自然資源與工業材料的生產保持平衡，在循環經濟情況下，工業生產模式便成了現時期工業發生和社會經濟水平不斷提高的主要趨勢。所以對循環經濟背景下的再生鋁和電解鋁這兩種生產技術進行深入研究，對于推動這兩種生產技術在工業生產中的應用，具有非常重要的作用和價值。

二、電解鋁與再生鋁現時期情況下的生產技術現狀

（一）電解鋁生產技術現狀

在工業生產過程中.電解鋁的生產技術主要是對礦物加工來完成氧化鋁的原材料提取，同時在高溫熔鹽的熔煉工藝操作下生產出原鋁材料。電解鋁的生產在工業行業中的發展開始于19世紀初，利用鉀汞齊原料經過處理將其還原成無不水成分的氯化鋁物質，同時從中獲得不少量金屬鋁成份，伴隨金屬鋁還原以后，從中發現研究過程中技術的不足之處，慢慢用鈉化取代鉀，來還原4氯合鋁酸根，由此對其進行加工，制作成金屬鋁技術，同時不斷在工業生中加強應用，實現工業加工和生產的規模，生產制造鋁制頭盔和玩具等相應鋁材質的產品。伴隨金屬鋁還原提取，及在工業行業生產中的應用，出現以冰晶石即氧化鋁熔鹽電解法實施鋁生產，及從鋁土礦當中提取氧化鋁的一種生產工藝，由此促進鋁工業生產的不斷發展，同時，在工業生產過程中不斷以電解鋁這種生產方式代替鋁的化學法生產技術。

電解鋁在生產過程中，初期時，電解電流的強度僅可以到達幾十千安，而電能損耗地直在3.5萬千瓦時每噸，伴隨電解鋁材料生產技術法的不斷優化，在現時期的電解鋁的生產過程中，電解生產工藝其電流強度可以達到500千安，同時在電解生產過程中，電能損耗也會不斷下降，為此可以明顯提升節能降耗效益。除此之外，依據電解鋁早期至現時期的生產技術參數變化可以發現，電解鋁其生產技術變化始終以節能降耗和清潔生產為重點來進行不斷創新和改進，利用對電解鋁其生產電流效率的提高和減少電解槽的電壓，并且對電解鋁的生產溫室氣體和有毒氣體的排放進行合理有效控制，來促進技術創新和生產目標的不斷提高。然而，在電解鋁的生產發展過程中，因為受全球性經濟危機和環保規定的制約，使得現時期行業生產和發展將面對非常嚴峻的形勢挑戰，電解鋁材料的生產企業和科研部門在不斷增大對電解鋁生產技術的研發投入，以促進循環經濟情況下電解鋁物質生產發展目標的有效實現。

現時期，電解鋁材料采用的生產方法主要是冰晶石電解法。在此技術下，電解鋁生產會跟隨金屬鋁而被還原，促使碳素陽極得到消耗，由此會生成大量溫室氣體，此外在上陽極的不斷變化當中，電解質內的氟離子放電反應，形成氟化碳溫室氣體產生，除此之外，電解鋁在生產過程中，因電極材料和電解槽的影響，電解生產期問所形成的能耗也會隨之不斷增高，造成工作電壓超過鋁還原中的電動勢能，在此情況下能量利用率并不會太高，這些都是電解鋁生產中的明顯現象和特征，這對于循環經濟的有效發展影響較大。

（二）再生鋁的生產技術現狀

現時期，在工業生產過程中，再生鋁材料的生產規范非常大，同時產量也位劇前位。通過對相關數據的統計和分析可以發現，現時期，我國的再生鋁材料生產企業有幾千家之多，在此當中，再生鋁的全年生產量可以超過五萬噸的企業數量僅有幾家，而年產量可以達到5萬噸以內的企業卻有數十家，年產量達到5千和l萬噸的企業是現時期再生鋁材料生產的主要趨勢。所以再生鋁材料生產存在生產規模小，生產技術還較欠缺的特點，并且還有部分再生鋁企業，其在生產過程中仍然使用較傳統的生產技術和落后的生產設備，如此造成產品質量和性能都無法達到標準，如此對生產的可持續發展形成阻礙性影響。除此之外，現時期，再生鋁材料的生產能耗非常高、鋁材料的燒損情況非常嚴重、金屬回收性不好、再生鋁材料生產還會對環境造成較嚴重的污染，同時利用再生鋁材料所生產出的產品大都應用于柜內建筑和食品的包裝等很多民用行業當中。

三、從循環經濟的角度來分析電解鋁和再生鋁材料生產技術

（一）從循環經濟的角度來分析電解鋁材料生產技術

循環經濟環境下，伴隨電解鋁材料生產，很多新電極材料和電解工藝得到研發，南此促進達成循環經濟下電解鋁材料生產技術的不斷發展和廣泛應用。參照以往電解鋁材料生產技術與其存在的制約性，在新電極材料的研發過程中，不斷完成惰性陽極和陰極材料的研發與應用，如此全新的電極材料，其在電解鋁材料的生產過程中，具備陽極材料消耗穩定，并且還具備抗震性、抗腐性、抗氧性和耐高溫性特點，惰性陰極性的材料可以與熔融態的鋁液相結合達到濕潤，同時不可在電解質和鋁液當中形成熔融反應，具備抗磨損性、抗熱性、和抗震性功能，較易加工成形。所以在電解鋁的生產中被人們大量應用。而且，循環經濟發展情況下，在電解鋁其新型工藝的創新過程中，為了使惰性陽極的電極材料其生產環境可以得到優化，提出低溫鋁電解生產技術，這一技術可以在800到900攝氏度或是更低溫度條件下，完成電解鋁生產和加工。由此充分減少以往電解鋁材料生產中的電解槽熱損失，由此不斷提高電解電流。對相關研究進行分析可以發現，在電解生產中的低分子比鋁基釬和酸性熔鹽體系，其各自的電解生產環境溫度可以不超過800攝氏度，然而，因為惰性陽極性材料的體系并不明確，所以在低溫環境下的電解鋁的生產體系應進行更深層的研究和探析。

現時期，我國對于電解鋁材料生產較完善的電解體系包含40%-50%氯化鈣、80%-12%離子晶體、10%-20%離子化合物、少量氟化鉀和納冰晶石的電解質體系，在這些電解質體系基礎上，所產生的電解鋁材料生產技術包含自動控制和凈化技術及解槽技術等。在此當中，電解槽這種技術屬于循環經濟環境下，電解鋁材料生產的關鍵性技術，特別是在全新電極材料和電解生產技術推廣和應用以前，對電解鋁材料的生產具有較大促進生作用。循環經濟背景下，電解槽技術在向節能和大規模方向不斷發展。主要以大規模電解槽研發和應用為主，由此促進電解電流強度500到600千安的電解槽技術的高效研究，使電解槽在電解鋁材料生產中能量提高的前提下，提高生產效率，并且利用新結構的電解槽研發，如新陰極結構的電解槽和導流型的電解槽等，在電解鋁材料生產技術節能降耗發展與提高方面上起到高效的促進性功效。

（二）從循環經濟的角度來分析再生鋁材料生產技術

第一，原材料的處理。在再生鋁材料進行生產期間，重要的環節應當是廢棄雜鋁材料的預處理，需對廢棄雜鋁進行分揀操作，分解、去污、鋁鐵分離、重新選擇除雜、廢雜鋁電選除雜、廢雜鋁捆扎壓實和預熱除濕等環節。針對廢雜鋁的預處理工作，主要目的有以下三種，即：（1）方便對不同廢雜鋁種類進行分選，同時把廢雜鋁當中的合金成分實施分離，清理廢雜鋁當中的雜物，讓廢雜鋁中的合金成分與生產配料可以得到合理管理，由此確保再生鋁生產產品質量。（2）把廢雜鋁材料表面附著的有害污物等有機物處理干凈，如此操作可以有效降低再生鋁材料生產對產品和環境所產生的污染。（3）把廢雜鋁當中的水分處理掉，避免熔煉過程中產生爆炸事件，保證安全生產。第二，再生鋁生產工藝與設備器械。再生鋁材料主要是用于鋁合金產品、金屬鋁產品、化學產品等的生產。熔煉爐主要是用于合金鋁與金屬鋁相應產品生產中所使用的重要設備器械，然而這種機械設備技術水平仍非常低。現時期，一些大規模的再生鋁生產企業，已對生產設備進行自主研發，所研發的設備就是三室反射爐，如此情況下，使生產效率獲得較大程度的提高。在再生鋁材料生產過程中，可利用永磁攪拌法來提升熔煉回收率。由此對鋁灰渣的處理工藝實施創新和升級，促進再生鋁生產企業有效解決生產發展問題。第三，生態環境保護。廢雜鋁的回收和再利用受到社會各領導的廣泛關注，這一舉措能夠有效減少再生鋁生產對環境所產生的二次污染，尤其是在廢雜鋁材料的預處理環節。在對廢雜鋁進行預處理時，會形成粉塵顆粒物，同時如對廢雜鋁表面的污染物沒有處理好，這些物質會在高溫環境下產生分解和開裂，由此會形成有毒物質;對廢雜鋁進行除濕處理時，會產生大量廢液。在廢雜鋁干燥處理過程中，會形成很多煙塵，存在的這些問題均會對生態環境產生危害，與現時期所倡導的環保理念背道而馳，所以也讓再生鋁生產企業無法得到高效發展。在此情況下，需要鋁生產企業應用環保技術，確保生產過程實現環保化。

四、結語

總體來說，對循環經濟環境下的電解鋁和再生鋁材料生產技術進行研究，對于電解鋁和再生鋁材料生產技術的不斷創新和發展非常有利，除此之外，還可有效完成生產效率和技術水平的不斷提高，推動整體鋁生產率的不斷提升，使鋁生產企業可以在循環經濟環境下獲得可持續發展。

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