基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)下的再生鋁與電解鋁生產(chǎn)技術(shù)分析

仝博

摘 要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，很多工業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營過程中對自然生態(tài)產(chǎn)生了破壞性影響，形成了較嚴(yán)重的能源不足和環(huán)境危機(jī)等阻礙社會(huì)發(fā)展的問題，所以循環(huán)經(jīng)濟(jì)方式不斷變成工業(yè)生產(chǎn)核心，其集于生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益于一體，由此實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。為此本文對循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下再生鋁和電解鋁這兩種生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了深入的分析，望可以為工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì);再生鋁;電解鋁;生產(chǎn)技術(shù);分析

一、引言

鋁屬于工業(yè)生產(chǎn)中一種基礎(chǔ)性材料之一，對于工業(yè)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升具有較關(guān)鍵性的作用和意義，特別是在現(xiàn)時(shí)期的工業(yè)發(fā)展情況下，對于生產(chǎn)材料的需求量在逐漸增大，再加上資源的短缺問題的不斷加劇，為了使自然資源與工業(yè)材料的生產(chǎn)保持平衡，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)情況下，工業(yè)生產(chǎn)模式便成了現(xiàn)時(shí)期工業(yè)發(fā)生和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的主要趨勢。所以對循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下的再生鋁和電解鋁這兩種生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行深入研究，對于推動(dòng)這兩種生產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，具有非常重要的作用和價(jià)值。

二、電解鋁與再生鋁現(xiàn)時(shí)期情況下的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

（一）電解鋁生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

在工業(yè)生產(chǎn)過程中.電解鋁的生產(chǎn)技術(shù)主要是對礦物加工來完成氧化鋁的原材料提取，同時(shí)在高溫熔鹽的熔煉工藝操作下生產(chǎn)出原鋁材料。電解鋁的生產(chǎn)在工業(yè)行業(yè)中的發(fā)展開始于19世紀(jì)初，利用鉀汞齊原料經(jīng)過處理將其還原成無不水成分的氯化鋁物質(zhì)，同時(shí)從中獲得不少量金屬鋁成份，伴隨金屬鋁還原以后，從中發(fā)現(xiàn)研究過程中技術(shù)的不足之處，慢慢用鈉化取代鉀，來還原4氯合鋁酸根，由此對其進(jìn)行加工，制作成金屬鋁技術(shù)，同時(shí)不斷在工業(yè)生中加強(qiáng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)加工和生產(chǎn)的規(guī)模，生產(chǎn)制造鋁制頭盔和玩具等相應(yīng)鋁材質(zhì)的產(chǎn)品。伴隨金屬鋁還原提取，及在工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，出現(xiàn)以冰晶石即氧化鋁熔鹽電解法實(shí)施鋁生產(chǎn)，及從鋁土礦當(dāng)中提取氧化鋁的一種生產(chǎn)工藝，由此促進(jìn)鋁工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中不斷以電解鋁這種生產(chǎn)方式代替鋁的化學(xué)法生產(chǎn)技術(shù)。

電解鋁在生產(chǎn)過程中，初期時(shí)，電解電流的強(qiáng)度僅可以到達(dá)幾十千安，而電能損耗地直在3.5萬千瓦時(shí)每噸，伴隨電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)法的不斷優(yōu)化，在現(xiàn)時(shí)期的電解鋁的生產(chǎn)過程中，電解生產(chǎn)工藝其電流強(qiáng)度可以達(dá)到500千安，同時(shí)在電解生產(chǎn)過程中，電能損耗也會(huì)不斷下降，為此可以明顯提升節(jié)能降耗效益。除此之外，依據(jù)電解鋁早期至現(xiàn)時(shí)期的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)變化可以發(fā)現(xiàn)，電解鋁其生產(chǎn)技術(shù)變化始終以節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)為重點(diǎn)來進(jìn)行不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，利用對電解鋁其生產(chǎn)電流效率的提高和減少電解槽的電壓，并且對電解鋁的生產(chǎn)溫室氣體和有毒氣體的排放進(jìn)行合理有效控制，來促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)目標(biāo)的不斷提高。然而，在電解鋁的生產(chǎn)發(fā)展過程中，因?yàn)槭苋蛐越?jīng)濟(jì)危機(jī)和環(huán)保規(guī)定的制約，使得現(xiàn)時(shí)期行業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展將面對非常嚴(yán)峻的形勢挑戰(zhàn)，電解鋁材料的生產(chǎn)企業(yè)和科研部門在不斷增大對電解鋁生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)投入，以促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)情況下電解鋁物質(zhì)生產(chǎn)發(fā)展目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)時(shí)期，電解鋁材料采用的生產(chǎn)方法主要是冰晶石電解法。在此技術(shù)下，電解鋁生產(chǎn)會(huì)跟隨金屬鋁而被還原，促使碳素陽極得到消耗，由此會(huì)生成大量溫室氣體，此外在上陽極的不斷變化當(dāng)中，電解質(zhì)內(nèi)的氟離子放電反應(yīng)，形成氟化碳溫室氣體產(chǎn)生，除此之外，電解鋁在生產(chǎn)過程中，因電極材料和電解槽的影響，電解生產(chǎn)期問所形成的能耗也會(huì)隨之不斷增高，造成工作電壓超過鋁還原中的電動(dòng)勢能，在此情況下能量利用率并不會(huì)太高，這些都是電解鋁生產(chǎn)中的明顯現(xiàn)象和特征，這對于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展影響較大。

（二）再生鋁的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)時(shí)期，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，再生鋁材料的生產(chǎn)規(guī)范非常大，同時(shí)產(chǎn)量也位劇前位。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)時(shí)期，我國的再生鋁材料生產(chǎn)企業(yè)有幾千家之多，在此當(dāng)中，再生鋁的全年生產(chǎn)量可以超過五萬噸的企業(yè)數(shù)量僅有幾家，而年產(chǎn)量可以達(dá)到5萬噸以內(nèi)的企業(yè)卻有數(shù)十家，年產(chǎn)量達(dá)到5千和l萬噸的企業(yè)是現(xiàn)時(shí)期再生鋁材料生產(chǎn)的主要趨勢。所以再生鋁材料生產(chǎn)存在生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)技術(shù)還較欠缺的特點(diǎn)，并且還有部分再生鋁企業(yè)，其在生產(chǎn)過程中仍然使用較傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)和落后的生產(chǎn)設(shè)備，如此造成產(chǎn)品質(zhì)量和性能都無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如此對生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展形成阻礙性影響。除此之外，現(xiàn)時(shí)期，再生鋁材料的生產(chǎn)能耗非常高、鋁材料的燒損情況非常嚴(yán)重、金屬回收性不好、再生鋁材料生產(chǎn)還會(huì)對環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染，同時(shí)利用再生鋁材料所生產(chǎn)出的產(chǎn)品大都應(yīng)用于柜內(nèi)建筑和食品的包裝等很多民用行業(yè)當(dāng)中。

三、從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來分析電解鋁和再生鋁材料生產(chǎn)技術(shù)

（一）從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來分析電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，伴隨電解鋁材料生產(chǎn)，很多新電極材料和電解工藝得到研發(fā)，南此促進(jìn)達(dá)成循環(huán)經(jīng)濟(jì)下電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用。參照以往電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)與其存在的制約性，在新電極材料的研發(fā)過程中，不斷完成惰性陽極和陰極材料的研發(fā)與應(yīng)用，如此全新的電極材料，其在電解鋁材料的生產(chǎn)過程中，具備陽極材料消耗穩(wěn)定，并且還具備抗震性、抗腐性、抗氧性和耐高溫性特點(diǎn)，惰性陰極性的材料可以與熔融態(tài)的鋁液相結(jié)合達(dá)到濕潤，同時(shí)不可在電解質(zhì)和鋁液當(dāng)中形成熔融反應(yīng)，具備抗磨損性、抗熱性、和抗震性功能，較易加工成形。所以在電解鋁的生產(chǎn)中被人們大量應(yīng)用。而且，循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況下，在電解鋁其新型工藝的創(chuàng)新過程中，為了使惰性陽極的電極材料其生產(chǎn)環(huán)境可以得到優(yōu)化，提出低溫鋁電解生產(chǎn)技術(shù)，這一技術(shù)可以在800到900攝氏度或是更低溫度條件下，完成電解鋁生產(chǎn)和加工。由此充分減少以往電解鋁材料生產(chǎn)中的電解槽熱損失，由此不斷提高電解電流。對相關(guān)研究進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在電解生產(chǎn)中的低分子比鋁基釬和酸性熔鹽體系，其各自的電解生產(chǎn)環(huán)境溫度可以不超過800攝氏度，然而，因?yàn)槎栊躁枠O性材料的體系并不明確，所以在低溫環(huán)境下的電解鋁的生產(chǎn)體系應(yīng)進(jìn)行更深層的研究和探析。

現(xiàn)時(shí)期，我國對于電解鋁材料生產(chǎn)較完善的電解體系包含40%-50%氯化鈣、80%-12%離子晶體、10%-20%離子化合物、少量氟化鉀和納冰晶石的電解質(zhì)體系，在這些電解質(zhì)體系基礎(chǔ)上，所產(chǎn)生的電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)包含自動(dòng)控制和凈化技術(shù)及解槽技術(shù)等。在此當(dāng)中，電解槽這種技術(shù)屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，電解鋁材料生產(chǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)，特別是在全新電極材料和電解生產(chǎn)技術(shù)推廣和應(yīng)用以前，對電解鋁材料的生產(chǎn)具有較大促進(jìn)生作用。循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下，電解槽技術(shù)在向節(jié)能和大規(guī)模方向不斷發(fā)展。主要以大規(guī)模電解槽研發(fā)和應(yīng)用為主，由此促進(jìn)電解電流強(qiáng)度500到600千安的電解槽技術(shù)的高效研究，使電解槽在電解鋁材料生產(chǎn)中能量提高的前提下，提高生產(chǎn)效率，并且利用新結(jié)構(gòu)的電解槽研發(fā)，如新陰極結(jié)構(gòu)的電解槽和導(dǎo)流型的電解槽等，在電解鋁材料生產(chǎn)技術(shù)節(jié)能降耗發(fā)展與提高方面上起到高效的促進(jìn)性功效。

（二）從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來分析再生鋁材料生產(chǎn)技術(shù)

第一，原材料的處理。在再生鋁材料進(jìn)行生產(chǎn)期間，重要的環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)是廢棄雜鋁材料的預(yù)處理，需對廢棄雜鋁進(jìn)行分揀操作，分解、去污、鋁鐵分離、重新選擇除雜、廢雜鋁電選除雜、廢雜鋁捆扎壓實(shí)和預(yù)熱除濕等環(huán)節(jié)。針對廢雜鋁的預(yù)處理工作，主要目的有以下三種，即：（1）方便對不同廢雜鋁種類進(jìn)行分選，同時(shí)把廢雜鋁當(dāng)中的合金成分實(shí)施分離，清理廢雜鋁當(dāng)中的雜物，讓廢雜鋁中的合金成分與生產(chǎn)配料可以得到合理管理，由此確保再生鋁生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。（2）把廢雜鋁材料表面附著的有害污物等有機(jī)物處理干凈，如此操作可以有效降低再生鋁材料生產(chǎn)對產(chǎn)品和環(huán)境所產(chǎn)生的污染。（3）把廢雜鋁當(dāng)中的水分處理掉，避免熔煉過程中產(chǎn)生爆炸事件，保證安全生產(chǎn)。第二，再生鋁生產(chǎn)工藝與設(shè)備器械。再生鋁材料主要是用于鋁合金產(chǎn)品、金屬鋁產(chǎn)品、化學(xué)產(chǎn)品等的生產(chǎn)。熔煉爐主要是用于合金鋁與金屬鋁相應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)中所使用的重要設(shè)備器械，然而這種機(jī)械設(shè)備技術(shù)水平仍非常低?，F(xiàn)時(shí)期，一些大規(guī)模的再生鋁生產(chǎn)企業(yè)，已對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自主研發(fā)，所研發(fā)的設(shè)備就是三室反射爐，如此情況下，使生產(chǎn)效率獲得較大程度的提高。在再生鋁材料生產(chǎn)過程中，可利用永磁攪拌法來提升熔煉回收率。由此對鋁灰渣的處理工藝實(shí)施創(chuàng)新和升級，促進(jìn)再生鋁生產(chǎn)企業(yè)有效解決生產(chǎn)發(fā)展問題。第三，生態(tài)環(huán)境保護(hù)。廢雜鋁的回收和再利用受到社會(huì)各領(lǐng)導(dǎo)的廣泛關(guān)注，這一舉措能夠有效減少再生鋁生產(chǎn)對環(huán)境所產(chǎn)生的二次污染，尤其是在廢雜鋁材料的預(yù)處理環(huán)節(jié)。在對廢雜鋁進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，會(huì)形成粉塵顆粒物，同時(shí)如對廢雜鋁表面的污染物沒有處理好，這些物質(zhì)會(huì)在高溫環(huán)境下產(chǎn)生分解和開裂，由此會(huì)形成有毒物質(zhì);對廢雜鋁進(jìn)行除濕處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量廢液。在廢雜鋁干燥處理過程中，會(huì)形成很多煙塵，存在的這些問題均會(huì)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，與現(xiàn)時(shí)期所倡導(dǎo)的環(huán)保理念背道而馳，所以也讓再生鋁生產(chǎn)企業(yè)無法得到高效發(fā)展。在此情況下，需要鋁生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用環(huán)保技術(shù)，確保生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)環(huán)?；?/p>

四、結(jié)語

總體來說，對循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的電解鋁和再生鋁材料生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行研究，對于電解鋁和再生鋁材料生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展非常有利，除此之外，還可有效完成生產(chǎn)效率和技術(shù)水平的不斷提高，推動(dòng)整體鋁生產(chǎn)率的不斷提升，使鋁生產(chǎn)企業(yè)可以在循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下獲得可持續(xù)發(fā)展。

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