記者 楊瓊 王曉琦

　　今年8月，全球最大的投入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)600kA鋁電解生產(chǎn)線研發(fā)應(yīng)用的“鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目通過(guò)了專(zhuān)家評(píng)審。節(jié)能、降碳、延壽和環(huán)保，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為目前全球鋁電解領(lǐng)域一項(xiàng)全新的迭代技術(shù)橫空出世。

　　近日，該核心技術(shù)成果納入山東省重大科技成果庫(kù)，入選“山東好成果”，作為具有重大突破性成果在全省推介。

　　據(jù)悉，魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)自2014年投運(yùn)全球首條600kA電解系列生產(chǎn)線以來(lái)，不斷與合作單位一道進(jìn)行新工藝、新技術(shù)的創(chuàng)新嘗試，實(shí)現(xiàn)了一定突破，在降碳、減排、節(jié)能、提效等領(lǐng)域成效顯著，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮著積極作用。

　　鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)究竟有多強(qiáng)？

　　山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司鋁業(yè)公司第一分公司總經(jīng)理王昌介紹，項(xiàng)目成果在魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)線應(yīng)用以來(lái)，年節(jié)電1.00×108kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.0萬(wàn)噸，減排二氧化碳10.0萬(wàn)噸，減少固廢1300噸，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電效益5012萬(wàn)元，增產(chǎn)效益5315萬(wàn)元，延壽效益2279萬(wàn)元，其他效益713萬(wàn)元，年經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)13319萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　記者了解到，該項(xiàng)目首創(chuàng)采用全銅導(dǎo)電棒，與陰極炭塊采用冷態(tài)精密裝配方式，開(kāi)發(fā)了防滲碳和抗腐蝕一體化銅炭復(fù)合陰極，降低了導(dǎo)電棒和鋁液之間的電阻差，均化了鋁液電流分布，降低了水平電流，提高了磁流體穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了大容量鋁電解槽在更低電壓下穩(wěn)定運(yùn)行；開(kāi)發(fā)了一體化銅炭復(fù)合陰極電流分布均化技術(shù)，降低了陰極電流密度集中度，減緩了電化學(xué)腐蝕速率，具備大幅延長(zhǎng)電解槽壽命的條件；針對(duì)一體化銅炭復(fù)合陰極，建立了對(duì)內(nèi)襯保溫材料升級(jí)及熱平衡匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了“低熱損、慢衰減”和良好的熱平衡狀態(tài)；建立了與銅炭復(fù)合陰極技術(shù)特點(diǎn)相適宜的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)創(chuàng)新程度高。

　　從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了陰極電壓降150mV，鋁液水平電流同比降低70%，槽工作電壓3.86V-3.89V，平均電流效率94.2%，鋁液直流電耗12242kWh/t-Al。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。

　　項(xiàng)目采用數(shù)值模擬方法研究揭示了陰極及導(dǎo)電棒應(yīng)力應(yīng)變、界面穩(wěn)定和低電壓能量平衡等機(jī)理，開(kāi)發(fā)了一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)，降低了界面接觸壓降，提高了陰極導(dǎo)電性能，均化了鋁液電流分布，大幅降低了水平電流，解決了超大容量鋁電解槽磁流體穩(wěn)定空間小、槽壽命短，以及低電壓熱平衡匹配等一系列技術(shù)難題。技術(shù)難度大，復(fù)雜程度高。

　　項(xiàng)目自2016年7月陸續(xù)應(yīng)用于鄒平匯盛、鄒平宏正、云南宏泰和云南宏合400kA和600kA生產(chǎn)線，截至2023年7月底累計(jì)應(yīng)用104臺(tái)。電解槽長(zhǎng)期運(yùn)行平穩(wěn)、高效，技術(shù)重現(xiàn)性好，成熟度高。

　　據(jù)悉，鋁電解一體化銅炭復(fù)合陰極技術(shù)由山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)所屬山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司、東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）、德國(guó)TOKAI COBEX GmbH公司、中國(guó)有色金屬建設(shè)股份有限公司聯(lián)合研發(fā)。項(xiàng)目緊緊圍繞國(guó)家“雙碳”目標(biāo)和高能耗產(chǎn)業(yè)政策的要求，最早于2016年開(kāi)始在魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)進(jìn)入試驗(yàn)階段，從最初的兩臺(tái)電解槽到10臺(tái)電解槽，逐步擴(kuò)大到現(xiàn)在的100多臺(tái)電解槽，花費(fèi)了7年時(shí)間。“之所以耗時(shí)7年，目的是拉長(zhǎng)時(shí)間周期，以驗(yàn)證技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)分析魏橋集團(tuán)內(nèi)部400kA和600kA槽型的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，600kA槽型上取得了最好的節(jié)能效果。目前該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在行業(yè)里面有很強(qiáng)的示范作用。在節(jié)能降碳的大背景下，其市場(chǎng)前景廣闊�！蓖醪�說(shuō)。

　　從產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換成技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而形成市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，成為行業(yè)主導(dǎo)，魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)不斷修煉內(nèi)功：從最初的粗放型高排放，到清潔能源占比超過(guò)1/3，噸鋁能耗和排放全球最低，提高鋁電解核心技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，在行業(yè)賽道遙遙領(lǐng)先。