我國現(xiàn)代鋁電解技術發(fā)展自上世紀80年代初以來，在消化引進技術的基礎上，研究開發(fā)了“鋁電解槽數(shù)學模型和仿真技術”，掌握了大型鋁電解槽開發(fā)的基礎理論和設計工具，相繼自主開發(fā)成功165kA、186kA、280kA、320kA以及400kA、500kA大型預焙陽極鋁電解槽技術，并在持續(xù)的開發(fā)和推廣應用中得到不斷完善，形成了我國自己的現(xiàn)代鋁電解技術體系，目前各項技術指標達到了國際領先水平。回顧世界電解鋁技術的發(fā)展,系列生產(chǎn)的直流電耗國際先進指標在近三十年中僅僅下降了不到800kwh/tAl(從上世紀80年代的12800降低至12000kwh/tAl)，進一步降低將越來越困難，應該說作為傳統(tǒng)的熔鹽電解法煉鋁技術，已經(jīng)達到了相當先進的水平。
但從我國整個電解鋁行業(yè)來講，目前工業(yè)生產(chǎn)的綜合交流電耗處于13600~13900kwh/tAl左右(直流電耗12600~13000kwh/tAl)，考慮到不同電解槽的先天條件，仍然有600~800kwh/tAl的節(jié)能空間。最近幾年，我國在大型鋁電解槽技術發(fā)展的同時，開發(fā)出了許多節(jié)能降耗的新技術成果，主要有以下幾種路線：第一是從電解槽先天設計方面的技術，由于電解槽電磁特性優(yōu)化、母線系統(tǒng)設計以及電熱平衡技術的研究進展，使得電解槽的穩(wěn)定性得到大幅度提高(稱為“靜流技術”)，為電解槽低電壓運行(小于3.8v或更低)創(chuàng)造了條件，從而實現(xiàn)了大幅度節(jié)能的效果，這是鋁電解生產(chǎn)的核心理論基礎;第二，通過采用異型陰極或?qū)Я餍躁帢O結構，阻擋槽內(nèi)熔體由于電磁場作用形成的流動和波動(稱為“阻流技術”)，提高電解槽的穩(wěn)定性，達到降低槽電壓的目的，在早期開發(fā)的大型鋁電解槽上有明顯的效果，但對不同的電解槽具有不確定性;第三，通過采用異型陰極鋼棒結構減小槽內(nèi)水平電流分量(如“雙鋼棒技術”)，以達到削弱電磁作用的目的來降低槽電壓，采取這一路線的做法思路是對的，但就水平電流的改善而言，以底部出電最佳，但實驗結果收效甚微;第四，通過優(yōu)化鋁電解生產(chǎn)工藝和過程控制實現(xiàn)低溫低電壓生產(chǎn)。同時，工業(yè)電解槽的精細化設計和優(yōu)化操作也還有一定的潛力。
從長遠來說，鋁電解技術發(fā)展到今天，傳統(tǒng)的工業(yè)電解鋁技術面臨重大創(chuàng)新的戰(zhàn)略需求。開展新型結構的節(jié)能環(huán)保型鋁電解槽研究成為未來電解槽技術發(fā)展的主流，如以開發(fā)惰性電極材料為基礎的多極性電解槽的開發(fā)等。
“低溫低電壓鋁電解新技術”幾乎涵蓋了目前鋁電解槽節(jié)能降耗的工藝和技術各個方面，不僅包括電解槽物理場的基礎理論、電解槽結構設計和施工管理，還包括對生產(chǎn)系列運行的連續(xù)性、穩(wěn)定性要求、原材料精細化管理和生產(chǎn)工藝優(yōu)化操作和控制。正像您了解到的一樣，這項技術是在“戰(zhàn)略聯(lián)盟”的平臺上，在國家科技部和有色金屬工業(yè)協(xié)會強力推動下完成的。由于這項技術本身的復雜性，在目前在產(chǎn)的電解鋁企業(yè)的推廣也劃分為3種類型。一是在新建的電解鋁系列全面推廣;二是在在產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線上實施改造;三是在現(xiàn)有生產(chǎn)線上不停產(chǎn)應用。
為進一步推動該技術的推廣應用，“低溫低電壓鋁電解技術應用示范”已被科技部列入新的“十二五”國家科技支撐計劃。計劃用兩到三年的時間，在全國推廣的企業(yè)達到15家，生產(chǎn)規(guī)模增加500萬噸/年以上。作為項目主要負責人，同時也是科技部確定該項目的主體推廣單位之一、湖南中大冶金設計院的首席顧問，我將把這項技術的推廣和進一步的創(chuàng)新開發(fā)作為自己今后幾年的主要工作。
此外，還有相當一部分企業(yè)，自發(fā)地推廣采用此項技術，如東方希望、永登鋁業(yè)等。據(jù)統(tǒng)計，目前全國有30多家鋁廠共11000臺電解槽上推廣應用了中南大學“低溫低電壓電解槽及控制技術”，約占總槽數(shù)的48%;以實現(xiàn)低電壓為目標的新型陰極結構(異型陰極，導流陰極，曲面陰極等)應用于老電解槽改造，總數(shù)為2000余臺，約占我國電解槽總數(shù)的10%。
電解鋁行業(yè)的不景氣一定程度上是受到宏觀經(jīng)濟大氣候的影響，從整個國家經(jīng)濟發(fā)展的大勢和我國電解鋁行業(yè)在生產(chǎn)、技術、資源、市場的總體條件而言，我對電解鋁行業(yè)發(fā)展整體上是樂觀的。原因有以下幾方面：一是電解鋁作為一種基礎原材料，在國民經(jīng)濟建設中有著十分重要的地位，盡管電解鋁在其冶煉過程中能耗較高，但這只是整個鋁產(chǎn)業(yè)鏈條上的一個耗能環(huán)節(jié)，單純以電解鋁的耗能衡量整個鋁產(chǎn)業(yè)的單位能耗未免有失偏頗，應當看到鋁在應用過程中的綠色、節(jié)能、可回收及其不可替代性。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會發(fā)起的“綠色鋁”活動，得到了陳全訓會長的高度重視，同時也得到了行業(yè)內(nèi)廣大企業(yè)的積極響應，正說明了社會對鋁這一重要而又神奇的金屬有了新的認識;二是生產(chǎn)技術方面，我國電解鋁技術經(jīng)過30年的發(fā)展，達到了世界領先的總體水平，加上鋁電解工藝的特殊性，電解鋁的產(chǎn)品質(zhì)量與發(fā)達國家亦無任何差異，已經(jīng)成為我國少有的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，先進成熟的生產(chǎn)技術為電解鋁發(fā)展提供了基礎;三是就資源的保障情況來看，我國擁有一定儲量的鋁土礦資源，具備發(fā)展電解鋁的基本條件。而且，氧化鋁本來就是一種國際化的資源，盡管目前我國氧化鋁和鋁土礦進口已經(jīng)占總需求的1/3以上，進口總量也不過千萬噸計。同時我認為依靠自身的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，從國際市場獲取資源，正是我國經(jīng)濟發(fā)展應該走的路。四是就市場而言，短期內(nèi)確實電解鋁發(fā)展的勢頭過猛，但就其總量來說，與我國經(jīng)濟的快速發(fā)展是相適應的，與一些行業(yè)相比，電解鋁過剩尚不十分明顯。隨著經(jīng)濟結構調(diào)整，電解鋁投資也將趨于理性。
未來的發(fā)展一是要加快產(chǎn)業(yè)調(diào)整，支持電解鋁企業(yè)積極向能源豐富地區(qū)布局，以降低生產(chǎn)成本;二是要堅持不懈地依靠科技創(chuàng)新，在現(xiàn)有條件下最大限度地應用新技術、新裝備，節(jié)能降耗、降低成本，提高企業(yè)競爭力。同時，我們也期待著不久的將來，電解鋁革命性技術的誕生。
電解鋁產(chǎn)能西移是市場化的結果。世界上生產(chǎn)電解鋁方法120年來都是一樣的，由于耗能的特點，電解鋁從來都是建設在電力資源豐富的地區(qū)。由于中東部地區(qū)電力資源的趨緊，生產(chǎn)鋁的成本增加，向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移成為電解鋁企業(yè)的必然選擇。我認為目前電解鋁在向西部轉(zhuǎn)移的過程中，需要考慮以下幾個問題：一是產(chǎn)能規(guī)模布局的問題。由于我國電解鋁技術的進步和西部地區(qū)豐富的能源優(yōu)勢，許多西進企業(yè)在新建電解鋁工程的時候，規(guī)劃建設的規(guī)模比較大，項目決策和建設周期短，沒有充分考慮該地區(qū)運輸、能源和經(jīng)濟發(fā)展的平衡;二是電解鋁轉(zhuǎn)移是產(chǎn)業(yè)升級的極好機會，在規(guī)劃建設中應充分采用先進技術、優(yōu)化建設方案，長遠著眼提高企業(yè)的核心競爭力，以推動我國電解鋁行業(yè)的節(jié)能減排;三是強化風險意識，控制投資風險。僅從技術角度而言，電解鋁生產(chǎn)的特點是大系列和投資密集，同時在生產(chǎn)運行中存在較大的風險。除了對項目建設條件的充分論證外，對新技術的采用和建設方案的創(chuàng)新需要堅持科學的態(tài)度。由于某些技術開發(fā)的時間和應用的周期短，存在的問題沒有充分暴露，造成一些隱患，比如前些年采用的陰極鋼棒壓接結構，最近幾年電解車間過道母線短路等問題，都造成了很大的影響。
總之，電解鋁發(fā)展到今天是科技創(chuàng)新的結果，未來的發(fā)展仍然需要依靠科技創(chuàng)新。（梁學民）
