NEUI電解鋁集約型物料輸送系統

王尚元，楊青辰，班允剛，劉 靖

(東北大學設計研究院(有限公司)，遼寧 沈陽 110166)

0 引 言

目前，電解鋁市場開發競爭非常激烈，是全方位的競爭。以電解槽為代表的核心技術競爭依然是重中之重，其他配套系統的“對標”也陸續走上競爭舞臺。因此，為了提高東北大學設計研究院(有限公司)(中文簡稱：東大院，英文簡稱：NEUI)電解鋁專業的綜合競爭力，需要對電解鋁生產各環節開展對標、分析、研究和提升。

1 現有輸送系統存在的問題

破碎電解質是電解鋁生產的重要物料，在電解鋁生產中作為覆蓋料使用，維持電解槽熱平衡；同時參與電解鋁生產，提高氟化物的利用率，可以減少污染物(氟化物)的排放。

氟化鹽主要作為電解鋁的助熔劑，以降低氧化鋁的熔點和提高電解質導電率，對鋁電解降低能耗、節約成本具有重要意義。

破碎電解質和氟化鹽是電解鋁生產的重要物料，其輸送過程是電解鋁生產的重要環節。目前，輸送系統存在著投資、運行成本高，運行不穩定，機械故障率高、綠色指標差等缺點。下面從破碎電解質輸送系統和氟化鹽輸送系統2個方面進行介紹。

1.1 破碎電解質輸送系統

目前，破碎電解質輸送系統通常設置在電解車間通廊附近，采用敞開式的翻斗車輸送物料，采用敞開式收塵罩收塵。通過斗式提升機將物料輸送至高位料倉內貯存。高位料倉中的物料通過溜槽、螺旋給料機或帶式輸送機等方式輸送至多功能機組的破碎電解質料箱內，在換極時作為覆蓋料添加到陽極塊頂表面。傳統的破碎電解質輸送系統流程詳見圖1。

圖1 傳統破碎電解質輸送系統流程圖Fig.1 Flow chart of traditional conveying system of crushed electrolyte

傳統的輸送系統存在著以下不足：

(1)采用翻斗車輸送破碎電解質，卸料過程中揚塵大，側開式收塵罩收塵效果不佳，收塵煙氣量大；需要設置獨立的收塵系統，投資、運行成本高；

(2)加料斗與高位料倉均具有存貯能力，功能重合；

(3)采用溜槽或螺旋輸送機輸送時，存在著下料不暢的缺陷；采用帶式輸送機輸送時存在著投資運行成本高、下料不暢、機械故障率高以及揚塵大等缺陷。

1.2 氟化鹽輸送系統

目前，氟化鹽輸送系統通常設置在電解車間通廊附近，通過稀相輸送系統將氟化鹽輸送至氟化鹽高位料倉內貯存。高位料倉中的物料通過溜槽輸送至多功能機組的氟化鹽料箱內，最后參與電解生產。傳統的氟化鹽輸送系統流程詳見圖2。

這種傳統的輸送系統存在著以下不足：

(1)輸送系統的投資、運行成本高；

(2)電解槽通常設置1～2個氟化鹽加料點，氟化鹽添加至槽內后存在著熔解不均勻，濃度梯度大的問題。

圖2 傳統氟化鹽輸送系統流程圖Fig.2 Flow chart of traditional conveying system of fluoride salts

2 技術開發

針對上述存在的兩方面問題，以“緊湊、簡約、通暢”為設計理念，NEUI開發了“電解鋁集約型物料輸送系統”。該系統主要包括：“集約型破碎電解質輸送系統”和“集約型氟化鹽輸送系統”。

文化傳承與詮釋，是高中語文核心素養的重要內涵，高中語文的學習過程，是對漢語以及中華文化的學習。因此，在高中語文教學中，漢語文化是教學的重點[1]。尤其是在信息化時代下，社會文化呈現出多元性，加強學生對于本民族文化的認同感，成為培養學生愛國情懷的重要工作。所以，在高中語文核心素養培養中，對于文化傳承與詮釋的重視，有助于培養學生健康的思想觀念。

2.1 集約型破碎電解質輸送系統

針對現有破碎電解質輸送系統存在的不足，綜合分析、研究各種系統和設備的優缺點，NEUI開發了“集約型破碎電解質輸送系統”，其流程詳見圖3。

圖3 集約型破碎電解質輸送系統流程圖Fig.3 Flow chart of conveying system of intensive crushed electrolyte

“集約型破碎電解質輸送系統”對傳統輸送系統的工藝流程進行了優化。

(1)采用全封閉式電解質混料車輸送破碎電解質，配備密閉式收塵罩收集卸料過程中產生的揚塵，降低了卸料過程中產生的揚塵量。利用電解煙氣凈化系統排煙管網的負壓進行收塵，利用電解煙氣凈化系統的高效除塵器進行凈化處理，取消了傳統輸送系統中獨立的除塵子系統。通過上述措施降低了系統的投資、運行成本，也減少了污染物的排放量。全封閉式電解質混料車詳見圖4，密閉式收塵罩詳見圖5。

圖4 全封閉式電解質混料車Fig.4 Fully enclosed electrolyte mixture truck

圖5 密閉式收塵罩Fig.5 Closed dust hood

(2)在保證系統正常運行的前提下，將傳統輸送系統的高位料倉和加料斗進行功能合并，增大加料斗的容積，取消高位料倉，降低了系統的投資成本。

(3)采用下料溜管替代傳統的溜槽、螺旋給料機或帶式輸送機輸送物料。實現了輸送系統的集約型優化設計，降低了系統的投資、運行成本，同時也減少了系統的維修量。

集約型破碎電解質輸送系統詳見圖6。

2.2 集約型氟化鹽輸送系統

NEUI開發了“集約型氟化鹽輸送系統”，其流程詳見圖7。

圖6 集約型破碎電解質輸送系統Fig.6 Conveying system of intensive crushed electrolyte

圖7 集約型氟化鹽輸送系統流程圖Fig.7 Conveying system of intensive fluoride salts

“集約型氟化鹽輸送系統”對傳統輸送系統的工藝流程進行了優化：

(2)在凈化系統返回溜槽的上方設置加料平臺，將袋裝氟化鹽拆袋后添加到返回溜槽內，通過返回溜槽、斗式提升機輸送至載氟氧化鋁倉內與載氟氧化鋁混合后，通過超濃相溜槽輸送至電解槽內參與電解生產。在物料的提升過程中、物料在倉頂的落料過程中、物料在溜槽內的輸送過程中氟化鹽可均勻得混合到載氟氧化鋁中。加料過程中產生的揚塵通過收塵罩和管道引入電解煙氣凈化系統的排煙掛網，通過電解煙氣凈化系統的高效除塵器進行凈化處理；

(3)氟化鹽通過超濃相溜槽輸送至電解槽的多個氧化鋁料箱內，而不是傳統的1～2個料箱內，提高了電解槽內氟化鹽熔解的均勻性和電解質成分的穩定性。

3 主要技術創新點

結合1個50萬 t/a的電解鋁項目為例，實現的主要技術創新點體現在以下幾方面。

3.1 優化了工藝流程

開發的“電解鋁集約型物料輸送系統”，取消了傳統破碎電解質輸送系統中的獨立除塵子系統，利用電解煙氣凈化系統排煙管網的負壓進行收塵，利用電解煙氣凈化系統的高效除塵器進行凈化處理；優化了傳統破碎電解質輸送系統中的存貯系統，取消了高位料倉；采用下料溜管替代傳統的溜槽、螺旋給料機或帶式輸送機輸送破碎電解質。將氟化鹽直接添加到凈化系統載氟氧化鋁返回溜槽內，通過溜槽直接輸送至電解槽的8個氧化鋁料箱內參與電解反應。

該技術優化了傳統輸送系統的工藝流程，踐行了“緊湊、簡約、通暢”的設計理念。

3.2 降低了系統的投資、運行成本

以1個50萬 t/a電解鋁項目為例，傳統輸送系統與集約型物料輸送系統的主要技術經濟對比詳見表1。

表1 “集約型物料輸送系統”的主要技術經濟對比表Tab.1 Major techno-economic comparison of intensive material conveying system

由表1可見：對比傳統系統，集約型物料輸送系統的投資成本節省426萬元；年運行成本節省4.9萬元，經濟效益明顯。

3.3 綠色、節能效益明顯

對比傳統的輸送系統，集約型物料輸送系統投入運行后，粉塵的排放量從1.22 t/a降低至0.21 t/a，同比減少82.7 %，踐行了電解鋁廠的綠色發展理念。

對比傳統的輸送系統，集約型物料輸送系統投入運行后，噸鋁電耗從1.0 kW·h/t-Al降低至0.89 kW·h/t-Al，年節電5.5×104kW·h，節能效益顯著。

4 結 語

(1)該技術為NEUI自主開發，擁有自主知識產權，實現“破碎電解質與氟化鹽輸送系統”的集成創新，創新成果在實際工程上得到了應用，主要技術指標同比顯著提高，達到國內同行業領先水平。

(2)在同等年產50萬 t/a電解鋁產能的規模下，采用“電解鋁集約型物料輸送系統”，投資成本同比降低426萬元，年運行成本減少4.9萬元，每年節電5.5×104 kW·h以上(年節電效益1.9萬元)，采用該技術的系統投入運行后，除塵系統的粉塵排放量從1.22 t/a降低至0.21 t/a，降幅達82.7 %，經濟、社會和環境效益顯著。

(3)該技術的成功開發，使NEUI在電解鋁配套工藝的對標競爭中具有較強的技術優勢。