第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
面向循环经济的电解铝和再生铝生产与技术
余海波"，张廷安
(1.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2.沈阳铝镁设计研究院，辽宁沈阳110001)
Vol.10 Suppl.No.1
Apr.2010
摘要：介绍了电解铝和再生铝工业面向循环经济的技术现状和趋势。以节能降耗、清洁生产为目标，电解铝工业开展了情性电极材料、低温电解质体系、超大容量和新型结构电解槽、净化技术等重要课题的研究：以降低回收成本，提高金属回收率为目标，再生铝工业开展了原科预处理、熔炼装置、烧损抑制、新工艺、环保等重要课题的研究、在
此基础上，总结了两者可持续发展的立足点。关键词：电解铝：再生铝：循环经济
中图分类号：TF821；TF805.2；F403 1前言
文献标识码：A文章编号：1009-606X(2010)S1-0283-05
国人崔尔和法国人埃鲁特几乎同时分别获得用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利，这就是霍尔-埃
电解铝工业和再生铝工业在国民经济中占据重要
地位，生产过程涉及资源、能源和环境等当今社会十分关注的问题[I-5，在电解铝工业领域，依靠矿物加工处理提取的氧化铝为原料，通过高温熔盐熔炼法获得原铝产品，在再生铝领域，原料初始形态与原生铝工业产品十分相近，通过预处理除杂、熔炼或浸出等方法获得各种再生铝目标产品，生产工艺与电解铝截然不同[67]
冰晶石电解法是当今铝电解工业的唯一方法.电解过程中，伴随着金属铝还原析出，炭素阳极不断消耗产生了大量温室气体，同时阳极效应过程中电解质中氟离子放电生成多氟化炭高效温室气体：受电极材料和电解槽结构限制，电解法能耗高，工作电压是铝还原电动势的2倍以上，能量利用率不足50%
再生铝生产法主要以熔炼方法为主.废铝熔炼过程中，容易引起颗粒粉尘飞扬，废铝表面覆着的各类杂质高温下发生裂解，容易产生二恶英等有毒物质；受到关键熔炼设备和技术限制，金属烧损大，熔炼回收率低，铝灰渣处理率低：此外，新工艺研究开发不足，导致废铝再生后产品达不到高强度、大规格、高技术领域的使
用要求，在一定程度上限制了再生铝工业的发展 2电解铝生产
金属铝于1808年被发现.1825年丹麦人奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝，第一次得到几毫克金属铝，指出它具有与锡相同的颜色和光泽.1827年德国人沃勒用钾还原无水氯化铝得到少量金属粉末.1854年法国人戴维尔用钠代替钾还原NaAICL络合盐，制得金属铝；同年建厂，生产出一些铝制头盔、餐具和玩具.1886年美
鲁特法，这一方法的要点仍是近代铝电解工业的基础。 1888年奥地利科学家拜尔申请了从铝土矿提取氧化铝的专利。至此，霍尔一埃鲁特法、拜耳法以及当时廉价获取的电力推进了美、欧铝工业的发展，并最终取代了化学法[]
2.1电解铝产业的现状及水平
早期铝电解槽电流强度仅有几十千安，电耗高达 35000kW-h/t-Al，经过一百多年的技术革新，现代电解铝电流强度可以达到500kA，电耗已降至13000 kW-h/t-Al以下，节能降耗成效巨大.表1给出了铝电解槽50年来典型技术参数的演变.不难看出，电解铝技术始终围绕者节能降耗（提高电流效率、降低精电压）、清洁生产(降低温室气体与有毒气体排放)展开的
尽管如此，在当前经济形式低迷、环境保护标准日益严格的双重压力下，电解铝企业面临着严峻的考验为此，电解铝生产企业与科研机构竞相开展实验研究和工程化研究，争取早日实现现有电解铝技术的突破，达到更高的循环经济水平，
2.2新电极材料和新电解工艺研究
在电解过程中，碳素阳极会不断消耗产生CO，气体，碳素阴极不与铝液润湿导致电解槽波动、高能耗，阴极内村损坏后转变为固体废弃物等，为了克服崔尔一埃鲁特法这些弊病，新型电极材料的研制愈来愈受到重视(810)，新型电极材料指的是情性阳极和情性阴极.在电解过程中，要求情性阳极不消耗形状稳定、耐高温抗热震性好、抗腐蚀和抗氧化；要求情性阴极与熔触态铝液良好润湿、不溶于熔融电解质和铝液、抗磨损性和抗热震性好、容易成形和加工
收稿日期：20090821，修回日期：2009-1225
作者简介：余海波(1969-)，男，湖南省望城县人，博士研究生，教授级高工，主要研究方向为铝循环经济，E-mail:shehaibo@hotmailcom
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