今年8月，全球最大的投入產(chǎn)業(yè)化應用的魏橋創(chuàng )業(yè)集團600kA鋁電解生產(chǎn)線(xiàn)研發(fā)應用的“鋁電解一體化銅炭復合陰極技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用”項目通過(guò)了專(zhuān)家評審。節能、降碳、延壽和環(huán)保，被業(yè)內譽(yù)為目前全球鋁電解領(lǐng)域一項全新的迭代技術(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，入選“山東好成果”，作為具有重大突破性成果在全省推介。

據悉，自2014年魏橋集團投運全球首條600kA電解系列生產(chǎn)線(xiàn)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)現了一定突破，在降碳、減排、節能、提效等領(lǐng)域成效顯著(zhù)，創(chuàng )造了良好的經(jīng)濟和社會(huì )效益，對助力國家“雙碳”目標實(shí)現，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮著(zhù)積極作用。

鋁電解一體化銅炭復合陰極技術(shù)究竟有多強？

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，項目成果在魏橋創(chuàng )業(yè)集團生產(chǎn)線(xiàn)應用以來(lái)，年節電1.00×108kWh，節約標準煤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)現節電效益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)濟效益合計13319萬(wàn)元，經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù)，項目整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。

記者了解到，該項目首創(chuàng )采用全銅導電棒，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合陰極，降低了導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，提高了磁流體穩定性，實(shí)現了大容量鋁電解槽在更低電壓下穩定運行；開(kāi)發(fā)了一體化銅炭復合陰極電流分布均化技術(shù)，降低了陰極電流密度集中度，減緩電化學(xué)腐蝕速率，具備大幅延長(cháng)電解槽壽命的條件；針對一體化銅炭復合陰極，建立了對內襯保溫材料升級及熱平衡匹配優(yōu)化設計方法，實(shí)現了“低熱損、慢衰減”和良好的熱平衡狀態(tài)；建立了與銅炭復合陰極技術(shù)特點(diǎn)相適宜的標準化生產(chǎn)工藝技術(shù)標準。技術(shù)創(chuàng )新程度高。

從技術(shù)經(jīng)濟指標看，該技術(shù)實(shí)現了陰極電壓降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)濟指標先進(jìn)。

項目采用數值模擬方法研究揭示了陰極及導電棒應力應變、界面穩定和低電壓能量平衡等機理，開(kāi)發(fā)了一體化銅炭復合陰極技術(shù)，降低了界面接觸壓降，提高了陰極導電性能，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，復雜程度高。

項目自2016年7月陸續應用于鄒平匯盛、鄒平宏正、云南宏泰和云南宏合400kA和600kA生產(chǎn)線(xiàn)，截至2023年7月底累計應用104臺。電解槽長(cháng)期運行平穩、高效，技術(shù)重現性好，成熟度高。

據悉，鋁電解一體化銅炭復合陰極技術(shù)由山東魏橋創(chuàng )業(yè)集團所屬山東宏拓實(shí)業(yè)有限公司、東北大學(xué)設計研究院（有限公司）、德國TOKAI COBEX GmbH公司、中國有色金屬建設股份有限公司聯(lián)合研發(fā)。項目緊緊圍繞國家“雙碳”目標和高能耗產(chǎn)業(yè)政策的要求，最早于2016年開(kāi)始在魏橋創(chuàng )業(yè)集團進(jìn)入試驗階段，從最初的兩臺電解槽到10臺電解槽，逐步擴大到現在的100多臺電解槽，花費了7年時(shí)間?！爸院臅r(shí)7年，目的是拉長(cháng)時(shí)間周期，以驗證技術(shù)的安全性、穩定性和可靠性。通過(guò)分析魏橋集團內部400kA和600kA槽型的生產(chǎn)數據，600kA槽型上取得了最好的節能效果。目前該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在行業(yè)里面有很強的示范作用。在節能降碳的大背景下，其市場(chǎng)前景廣闊?！蓖醪f(shuō)。

從產(chǎn)量?jì)?yōu)勢轉換成技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)而形成市場(chǎng)優(yōu)勢，成為行業(yè)主導，魏橋創(chuàng )業(yè)集團不斷修煉內功：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)的國際競爭力，在行業(yè)賽道遙遙領(lǐng)先。