“電解質”取代“冰晶石”開啟電解鋁工業焙燒啟動技術新時代

通常情況下，電解鋁生產工業中電解槽必須經過焙燒啟動才能轉入正常生產，而啟動一臺電解槽就需要消耗約50多噸的冰晶石，并使其熔融成為液體電解質，以滿足生產工藝的需求。但在電解鋁生產過程中，同時還會產生大量的電解質，而這些電解質的主要成份就是冰晶石，一般情況下，電解鋁廠將這些電解質取出后長期堆放在電解車間內，長期大量累積最終變成工業廢料，這樣一來不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環境污染。一方面鋁電解槽焙燒啟動需要大量的冰晶石，另一方面在電解鋁生產過程中產生大量的電解質。近年來，隨著電解鋁產能的逐年大幅增長，電解質量堆積越來越多，同時對冰晶石的需求也越來越大，如何利用電解質取代冰晶石，使其能在電解槽焙燒啟動中得到循環利用，意義重大。

2003年，還在山東南山鋁業公司任職的王建軍，看到車間內堆存著越來越多的電解質，心想若能將這些電解質有效利用，代替冰晶石，那對公司來說將節約一筆不小的開支，更重要的是還能解決電解質污染隱患問題。于是，大大的問號便在王建軍心里埋下了伏筆。

隨后的幾年里，王建軍便開始潛心研究這個讓其他人覺得不可能解決的問題，2003年和2004年相繼進行了電解生產中摻配物料物理性質的實驗室分析和現場測試。2005年開始控制正常生產冰晶石消耗、增加啟動后期電解質的用量、增加啟動期電解質的用量。2006年在南山鋁業東海三期20萬噸電解鋁系列中的50多臺槽上進行了電解質粉和電解塊裝爐的工業化實驗和應用。2007年6月在南山二期300kA電解槽上進行了全電解質粉裝爐、焙燒啟動工業化實驗。2008年開始在南山二期進行了電解質粉取代冰晶石的工業化應用。

先后經過電解質粉、電解質取代冰晶石試驗和中試應用，功夫不負有心人，2008年終于取得了電解槽焙燒啟動電解質部分替代冰晶石的初步成功,并通過了山東省相關科技成果鑒定。直至2010年在中寧縣錦寧鋁鎂新材料有限公司進行了資源節約焙燒啟動規模化應用，從整個焙燒啟動技術角度解決了電解質取代冰晶石的規模化應用問題，實現資源的綜合利用。

創新思路 改變傳統

在鋁電解焙燒啟動工藝中，國內傳統的焙燒啟動技術在裝爐、焙燒、啟動后期管理等過程全部采用冰晶石，使冰晶石為主的材料熔化形成液體電解質，而且這種傳統伴隨著我國鋁工業的成長已有50多年的歷史。甚至在我國的一些教科書中一直也是這樣認為，所以人們一直認為電解質替代冰晶石根本不可能做到。

雖說電解質成分中冰晶石含量為80%多，但是前期直接利用電解質粉進行焙燒啟動，整個過程電解質粉易板結、難溶解。利用電解質焙燒啟動電解槽、把電解質納入電解鋁生產過程的循環系統中在當時行業內被認為是一個笑話進行串講。解決板結問題是前期電解質替代冰晶石的關鍵所在，為了解決此難題，王建軍帶領團隊成員進行了多次實驗，對電解質的性質、電解槽焙燒啟動的機理再次進行了深入的研究，通過改變電解質酸堿性來優化電解質性質。經過成分的調整，最終解決了熔化過程中結塊的難題，使其完全適合電解槽焙燒啟動的需求，并編制了相應的焙燒啟動方案，改變了國內沿用50多年的焙燒啟動工藝。

在上述通過堿性化處理創新思路的改變下，王建軍同時通過破碎、篩分等工序，產生不同粒度的電解質，按照一定的配比混合，使其分別適用于電解槽各部位的要求，即中心部位用細粒度、邊部用塊狀和大顆粒、保溫用粉狀等，同步解決了電解質在焙燒啟動過程中的保溫防氧化問題，并在錦寧鋁鎂新材料有限公司400kA系列鋁電解槽上得到規模化應用，實現了國內電解槽焙燒過程中電解質完全取代冰晶石技術跨越。

隨著錦寧鋁鎂電解槽焙燒過程中電解質完全取代冰晶石的成功及產生的巨大經濟效益，引起了同行的關注，紛紛開始學習采用全電解質進行焙燒啟動，現國內電解鋁廠焙燒啟動采用冰晶石的已鮮有耳聞。

變廢為寶 為行業年節約成本十幾億元

眾所周知，當前，擺在電解鋁企業頭上的兩把利劍就是降本增效和節能環保，而王建軍對冰晶石的消耗和電解質的綜合利用研究的突破，不僅解決了大量生產“廢料”問題—電解質堆存問題，而且還大大降低了企業的生產成本，變廢為寶，一舉兩得。

在內蒙古錦聯鋁材有限公司的400kA鋁電解系列生產線應用電解質取代冰晶石焙燒啟動技術的具體實踐中得出了這樣的結論：資源節約型焦粒焙燒啟動技術與傳統的焙燒啟動工藝相比，取得了節約冰晶石55噸/槽的成果，在2013年10月~2015年6月進行電解質取代冰晶石焙燒啟動的大規模工業化應用，此項技術三年來為該公司成功啟動電解產能60萬噸，節約了大量的物資和能源，創造直接經濟效益9000多萬元，經濟效益和社會效益顯著，促進了循環經濟發展。

貴陽鋁鎂設計研究院易小兵教授預計稱，資源節約型焙燒啟動技術中電解質取代冰晶石可為中國電解鋁行業年節約成本在10億元以上，且市場前景廣闊，社會效益顯著。

王建軍說，對于一個20萬噸的300kA槽電解系列的焙燒啟動，通常每槽要冰晶石量約40噸，如全部用電解質取代冰晶石，則每槽節約16萬元（按冰晶石和電解質差價4000元計）。若2000噸電解鋁產能，按300kA電解槽進行折算，則年節約費用7.6億元。

另一方面社會效益更是重中之重，國內冰晶石原料主要采用螢石進行生產，造成不可再生的重要戰略資源螢石礦的消耗，同時造成較為嚴重的相關含氟廢水或廢氣環境污染。

更重要的是作為電解生產副產品電解質，如果在生產過程中不注重采取措施進行循環利用，可能由于大量累計最終造成工業廢料，不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環境污染。

此外，還間接消耗電解鋁生產過程中的工業垃圾碳渣，碳渣是電解鋁生產過程中的副產品，含氟化鹽高達60%以上，此技術開發成功后，工業垃圾碳渣由以前的無人問津一舉轉變成為香餑餑，利用碳渣浮選電解質，從而進一步實現資源的回收和利用，促進環境保護。

所以，不論是經濟效益，還是社會效益，“電解質”取代“冰晶石”焙燒啟動技術真正引領我國電解鋁工業焙燒啟動技術進入了一個全新的時代。