昆明往南220公里，是云南省紅河州古城建水縣。那里3500多年前就有人類活動的痕跡，那里有中國第二大孔廟，那里有遠(yuǎn)近聞名的燕子洞。近來，在這片紅土地上，聳立起了一片藍(lán)色的工業(yè)園區(qū)。占地6500畝的云南冶金集團(tuán)股份有限公司的產(chǎn)業(yè)集群基地在陽光、藍(lán)天、白云下很耀眼，云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心的鋁電解工業(yè)試驗研發(fā)平臺就建設(shè)在這里。

工程中心運行兩年來取得了重大成果，受到了社會各方的關(guān)注和贊許。

1. 人才培養(yǎng)方面

工程中心目前從事研發(fā)的人員為113人，其中教授級高工8人、高工62人；博士10人、碩士37人，在讀碩士生37人、有國家百千萬人才1人、云南省技術(shù)創(chuàng)新人才10人、博士生導(dǎo)師3人。

工程中心堅持產(chǎn)學(xué)研發(fā)展道路，與貴陽鋁鎂設(shè)計研究院和昆明理工大學(xué)等高等院校和科研單位共建了“聯(lián)合培養(yǎng)研究生基地”，進(jìn)一步提高科技人員的實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了鋁電解急需的專業(yè)技術(shù)人才。經(jīng)過兩年的建設(shè)，工程中心新增省級創(chuàng)新團(tuán)體2個，省技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)對象7人，博士生導(dǎo)師3人，博士4人、碩士10人，已經(jīng)形成知識結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)合理的研發(fā)隊伍。

2. 管理機(jī)制方面

為了加快科技創(chuàng)新步伐，提高科技創(chuàng)新能力，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，成立了工程中心管理委員會和中試基地，設(shè)有5個研究室和3個試驗基地。形成了以技術(shù)研究中心管理委員會為決策層，專家咨詢技術(shù)委員會為指導(dǎo)，科研機(jī)構(gòu)開展基礎(chǔ)、共性、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)；管理與服務(wù)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)、服務(wù)、監(jiān)督的多層次科技進(jìn)步和創(chuàng)新管理體系。制定了《云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心科技項目管理辦法》、《云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心科學(xué)技術(shù)獎勵辦法》、《云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心知識產(chǎn)權(quán)管理辦法》、《云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心合理化建議和技術(shù)革新工作管理辦法》、《云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心科技項目經(jīng)費管理辦法》等管理辦法，建立完善了技術(shù)創(chuàng)新體系。完善科技獎勵制度，加大對科技創(chuàng)新人員的獎勵，調(diào)動了科技人員的積極性和創(chuàng)造性，對取得成果的科技人員進(jìn)行獎勵。

3. 研發(fā)平臺建設(shè)方面

云南冶金集團(tuán)股份有限公司投資3.8億元，在昆明冶金研究院建成了新的研發(fā)平臺，添置了大量的先進(jìn)設(shè)備，能從事鋁行業(yè)采、選、冶、新材料的開發(fā)及信息技術(shù)的應(yīng)用等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)工作，為鋁電解工程中心平臺建設(shè)提供了有力的技術(shù)支持。云鋁涌鑫鋁業(yè)有限公司2012獲國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證。

工程中心的重大科技創(chuàng)新

兩年來，工程中心承擔(dān)了“低溫低電壓鋁電解新技術(shù)”、“大型預(yù)焙鋁電解槽曲面陰極技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”、“鋁工業(yè)煙氣脫硫及資源化利用”等國家科技支撐計劃項目。成功開展了“節(jié)能型高能效鋁電解槽示范”項目，使鋁電解槽平均工作電壓降到3.9V以下，原鋁直流電耗降至12200千瓦時/噸·鋁，比傳統(tǒng)電解槽降低800—1000千瓦時/噸·鋁。該技術(shù)先后在186KA、220KA、300KA的電解槽上推廣運用。同時開展了“鋁冶煉噸鋁直流電耗低于12000千瓦時的電解鋁關(guān)鍵工藝”等前沿共性技術(shù)的研究，噸鋁直流電耗指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

1. 低溫低電壓鋁電解新技術(shù)

在電解體系中，電解質(zhì)溫度每降低10℃電流效率將提高1％。低溫低電壓鋁電解新技術(shù)成功研制破解了鋁工業(yè)生產(chǎn)重大技術(shù)難題，達(dá)到降低噸鋁電耗、降低生產(chǎn)成本的目的。該技術(shù)主要通過對現(xiàn)有工藝技術(shù)條件進(jìn)行優(yōu)化，采取規(guī)整爐膛、調(diào)整鋰鹽濃度、優(yōu)化鋁水平與電解質(zhì)水平的比例、降低陽極效應(yīng)系數(shù)控制、開發(fā)電解槽強(qiáng)制保溫技術(shù)、加強(qiáng)操作質(zhì)量等措施來提高電解槽運行的穩(wěn)定性，在保持電解槽穩(wěn)定的前提下，合理匹配各項主要技術(shù)參數(shù)，控制好電解槽的能量平衡和物料平衡，實現(xiàn)低溫生產(chǎn)。工程中心試驗電解槽通過低溫生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用，電解溫度為930℃—935℃，電解質(zhì)中的鋰鹽含量為電解質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2.8％—3.0％，電解質(zhì)分子比為2.3—2.5，電解質(zhì)初晶溫度降低了15℃—20℃，直流電耗在原13240千瓦時/噸·鋁的基礎(chǔ)上降低了300—400千瓦時/噸·鋁，電流效率提高了1.5%—2%，達(dá)95.5%，達(dá)到鋁行業(yè)先進(jìn)水平。

2. 曲面陰極高能效鋁電解槽熔煉新技術(shù)

曲面陰極高能效鋁電解槽熔煉新技術(shù)是開發(fā)出一種能減少鋁電解槽水平電流及削弱鋁液流動的異型陰極結(jié)構(gòu)電解槽，從而降低槽電壓以達(dá)到降低電耗的目標(biāo)。曲面型陰極結(jié)構(gòu)基于等電位面原理，有效地提高陰極電流分布的均勻性，減少電解槽鋁液中水平電流的產(chǎn)生，從而減小垂直磁場，減緩電解槽內(nèi)鋁液的波動，穩(wěn)定鋁液表面流速，提高金屬鋁液穩(wěn)定性，減少鋁的溶解損失，達(dá)到提高電流效率和降低極距的目的。國內(nèi)同行業(yè)也對類似技術(shù)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化研發(fā)，取得了一定實效，工程中心通過集成創(chuàng)新形成了自主知識產(chǎn)權(quán)。該技術(shù)分別在156#、178#、191＃、203#、223#、273#、274#槽先后經(jīng)過五個階段的試驗。電解槽平均工作電壓降到3.9V以下，鋁直流電耗降至12200千瓦時/噸·鋁，比傳統(tǒng)電解槽降低800—1000千瓦時/噸·鋁。

3. 鋁電解用磷生鐵陰極制備新技術(shù)

鋁電解用磷生鐵陰極的制備技術(shù)的研發(fā)，解決了傳統(tǒng)的鋼棒糊夯實工藝技術(shù)上存在的不足。此方法工藝簡單，生產(chǎn)處理成本低，磷生鐵澆鑄陰極產(chǎn)品性能穩(wěn)定，合格率達(dá)100%。生產(chǎn)出來的磷生鐵陰極能夠有效降低鋁電解的陰極壓降，陰極壓降由原來的320mv降到了250mv。磷生鐵陰極制備新技術(shù)研制成功后于2011年在205#槽上集成運用了曲面陰極高能效鋁電解槽的熔煉技術(shù)、鋁電解用磷生鐵陰極的制備方法技術(shù)、新型電解槽內(nèi)襯保溫技術(shù)，使205#電解槽平均槽電壓降到3.78V，平均電流效率95.37%，在曲面陰極熔煉技術(shù)實施后直流電耗12200千瓦時/噸·鋁的基礎(chǔ)上再降低直流電耗300—400千瓦時/噸·鋁，直流電耗達(dá)到11840千瓦時/噸·鋁，直流電耗指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外鋁行業(yè)領(lǐng)先水平。

4. 新型電解槽內(nèi)襯保溫新技術(shù)

新型電解槽內(nèi)襯保溫技術(shù)的運用，保證了電解槽熱場的穩(wěn)定性。通過采用優(yōu)化保溫方案的措施，減少了電解槽向周圍環(huán)境通過對流、輻射和傳導(dǎo)而損失的熱量，減少了電解槽熱損失，為實施低電壓生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

5. 電解質(zhì)替代冰晶石焙燒啟動新方法

優(yōu)化了焙燒啟動過程，使鋁電解槽在焙燒過程中受熱均勻，減少焙燒過程中陰極內(nèi)部的熱應(yīng)力，減少陰極碳塊內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生，提高了電解槽的焙燒質(zhì)量，這是電解槽長壽命的基本保障。

6. 廢陽極炭渣、廢陰極內(nèi)襯無害化回收與利用技術(shù)

在鋁電解過程中，因陽極碳塊的碎裂，將產(chǎn)生1%左右的炭渣，電解質(zhì)含量在58%左右。很多鋁廠都將廢炭渣作為一般的工業(yè)垃圾處理。工程中心攻克了火法熔煉鋁電解陽極炭渣無害化回收炭渣中電解質(zhì)的新方法。該方法工藝簡單，處理成本低，處理后可使炭渣完全無害化，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。電解質(zhì)回收率高達(dá)99％，電解質(zhì)純度高達(dá)98％，每噸鋁減少了10公斤高危固體廢棄物排放，同時回收5公斤電解質(zhì)。

廢舊陰極內(nèi)襯包括陰極炭塊、耐火材料、滲入的金屬和電解質(zhì)、少量氮化鋁和氰化物等。堆放中產(chǎn)生有毒物質(zhì)，對環(huán)境造成污染。工程中心通過研發(fā)將分離出來的炭用作工業(yè)硅生產(chǎn)中的還原劑、電解質(zhì)返回鋁廠使用。廢陰極炭塊回收清理干凈后加工成糊料用于大修槽。

7. 廢鋁灰的回收與利用技術(shù)

在電解鋁及鋁加工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，鋁液進(jìn)入混合爐后，要經(jīng)過熔煉、靜置、扒渣等工序，分離出大量鋁灰。工程中心研制出鋁灰處理成套設(shè)備，從熔解爐產(chǎn)生的熱灰中回收鋁熔液，通過攪拌，將比重不同的金屬鋁和熱殘灰分層分離。該技術(shù)的特點為連續(xù)高效、運行平穩(wěn)，投資少。鋁液回收后的廢鋁灰經(jīng)處理作為氧化鋁原料配入使用，實現(xiàn)了資源的回收利用。

8. 電解槽煙氣脫硫脫氟除塵一體化工業(yè)試驗示范裝置

2010年9月27日國家環(huán)保部發(fā)布GB25465-2010《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，新標(biāo)準(zhǔn)對電解鋁煙氣中二氧化硫和氟的排放濃度分別從850mg/Nm3和6mg/Nm3降低到了200mg/Nm3和3mg/Nm3，粉塵排放指標(biāo)規(guī)定為20mg/Nm3。工程中心開展“電解槽煙氣脫硫脫氟除塵一體化工業(yè)試驗示范裝置”的研究，開發(fā)出了具有同時脫除二氧化硫和氟裝置，脫硫效率大于90％、脫氟效率大于80％的氨法脫硫脫氟一體化煙氣治理技術(shù)，該技術(shù)的運用，可以實現(xiàn)煙氣排放二氧化硫低于50mg/Nm3、氟低于3mg/Nm3，大大減少了二氧化硫和氟的排放量，年回收二氧化硫 608噸、生產(chǎn)液體硫銨：3586噸（折固體1254噸/年），年回收氧化鋁粉塵38.4噸、脫除氟化物6.4噸、產(chǎn)出冰晶石10噸。該技術(shù)的推廣運用，為鋁工業(yè)綠色制造提供示范生產(chǎn)線，將推進(jìn)中國鋁工業(yè)環(huán)境友好發(fā)展、綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、為國家新排放標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)實施和實現(xiàn)提供堅實的基礎(chǔ)和示范。