王尚元，楊青辰，班允剛，劉 靖，艾自金

（1.東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166；2.中國有色金屬建設股份有限公司，北京 100029）

1 前言

目前，系列化投入運營并推廣應用的NEUI600kA 級大容量鋁電解槽技術具有顯著的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，已成為新建電解鋁系列的首選技術。同時，為了提高電解系列的整體經(jīng)濟性，單個電解分區(qū)的年產能已經(jīng)從7-10×104t 增加到20-25×104t。電解分區(qū)的產能增加后，電解鋁的生產原料—新鮮氧化鋁的需求量已經(jīng)從300～530t/d 提升至1060～1320t/d。新鮮氧化鋁貯運系統(tǒng)主要分為加料系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)?，F(xiàn)有的新鮮氧化鋁貯運系統(tǒng)，已經(jīng)難以滿足電解槽及電解分區(qū)大型化后的物料輸送需求。

2 氧化鋁貯運系統(tǒng)的存在問題

?機械化和自動化水平低、勞動生產率低；

?投資、運行成本高；

?綠色、節(jié)能指標差。

下面從加料系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)兩個方面進行介紹：

2.1 新鮮氧化鋁加料系統(tǒng)

目前新鮮氧化鋁的加料方式為：外購的氧化鋁通過袋裝料形式進廠，貯存在氧化鋁倉庫內。新鮮氧化鋁主要采用袋裝料方式進行加料，即在氧化鋁倉庫內設置加料平臺，袋裝氧化鋁通過天車轉運至加料平臺處，經(jīng)拆袋后加入料斗。目前，現(xiàn)有的氧化鋁加料系統(tǒng)存在的主要問題為：

?單套系統(tǒng)的加料能力低，通常為40～50t/h；

?機械化、自動化水平低，勞動生產率低；

?袋裝氧化鋁的拆袋方式多為人工破壞性拆袋，包裝袋無法回收利用，造成大量經(jīng)濟損失；

教科書的知識分為概念型和過程型兩類。這兩類的要求不一樣。概念型需加以記憶，而對過程型的展開、變化、條件、場所等內容，需分析其本質及規(guī)律。經(jīng)過幾次的演示性暗示，學生在解題往往采取教師的方法。例如，教師將光合作用和呼吸作用的物質能量變化的過程性問題轉變成一個葉肉細胞中的二氧化碳和氧氣在不同陽光強度下的來龍去脈的暗示分析。

?拆袋作業(yè)的相關人員長期處于高危險、高污染的工作環(huán)境，與現(xiàn)代化企業(yè)的綠色發(fā)展理念不符。

2.2 新鮮氧化鋁輸送系統(tǒng)

目前，新鮮氧化鋁的輸送方式主要有稀相輸送、濃相輸送、超濃相輸送和皮帶輸送等類型[1]?，F(xiàn)有輸送系統(tǒng)存在的主要問題詳見表1。

表1 現(xiàn)有輸送系統(tǒng)存在的主要問題

3 “超大能力氧化鋁貯運技術”介紹

針對傳統(tǒng)氧化鋁貯運系統(tǒng)存在的主要問題，NEUI開發(fā)了“超大能力氧化鋁貯運技術”?！俺竽芰ρ趸X貯運技術”主要分為：集裝箱氧化鋁加料技術和超大能力超濃相輸送技術。

3.1 集裝箱氧化鋁加料技術

針對現(xiàn)有氧化鋁加料系統(tǒng)存在的不足，綜合分析、研究各種系統(tǒng)和設備的優(yōu)缺點。NEUI 開發(fā)了“集裝箱氧化鋁加料技術”，采用集裝箱裝載新鮮氧化鋁，通過卸車機對氧化鋁進行卸料操作。

新開發(fā)的加料技術將單套系統(tǒng)的加料能力從40～50t/h提升至100～150t/h，滿足了電解槽及電解分區(qū)大型化后的物料輸送要求。同時，新開發(fā)的加料技術也提高了加料系統(tǒng)的機械化和自動化水平，提高了勞動生產率；降低了加料系統(tǒng)的基建投資和運行成本。氧化鋁粉液壓翻板卸車機的工作狀態(tài)具體詳見圖1。

圖1 氧化鋁粉液壓翻板卸車機的工作狀態(tài)

“集裝箱氧化鋁加料技術”通過設置合理的料斗緩存氧化鋁，在卸車周期內保證卸料點附近無氧化鋁堆積，避免影響卸車機的正常工作；設置合理的收塵及通風系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的揚塵，改善車間的勞動衛(wèi)生條件。氧化鋁粉液壓翻板卸車機的收塵系統(tǒng)具體詳見圖2。

圖2 氧化鋁粉液壓翻板卸車機的收塵系統(tǒng)

3.2 超大能力超濃相輸送技術

針對現(xiàn)有氧化鋁輸送系統(tǒng)存在的不足，綜合分析、研究各種系統(tǒng)和設備的優(yōu)缺點。NEUI 開發(fā)了“超大能力超濃相輸送技術”，采用400mm×586mm 的超濃相溜槽作為輸送系統(tǒng)的主體設備。新開發(fā)的輸送技術，將單套輸送系統(tǒng)的輸送能力從40～50t/h 提升至200～300t/h，同時也降低了系統(tǒng)的投資、運行成本。超大能力超濃相輸送系統(tǒng)詳見圖3。

圖3 超大能力超濃相輸送系統(tǒng)

4 主要技術創(chuàng)新點

2018 年采用本技術的超大能力氧化鋁貯運系統(tǒng)，在內蒙古某600kA 電解鋁項目中得到了應用，各項技術經(jīng)濟指標均達到國內同行業(yè)的領先水平。本技術的主要創(chuàng)新點有：

4.1 滿足電解槽、電解分區(qū)大型化后的物料輸送需求

開發(fā)的“超大能力氧化鋁貯運技術”，滿足了電解槽、電解分區(qū)大型化后的物料輸送需求。將單套系統(tǒng)的加料能力從40～50t/h 提升至100～150t/h；將單套系統(tǒng)的輸送能力從40～50t/h 提升至200～300t/h。

4.2 機械化、自動化程度高，勞動生產率高

開發(fā)的“超大能力氧化鋁貯運技術”，提高了氧化鋁貯運系統(tǒng)的機械化、自動化水平，同時也大幅度提高了系統(tǒng)的勞動生產率。以內蒙古某50 萬噸600kA 電解系列為例，氧化鋁貯運系統(tǒng)的勞動定員對比詳見表2。

表2 氧化鋁貯運系統(tǒng)的勞動定員對比表

通過表2 可知：通過技術進步，可以減少氧化鋁貯運系統(tǒng)的運行及維護人員共60 人，可以將電解鋁廠的勞動生產率提高6%。

4.3 經(jīng)濟效益顯著

現(xiàn)有的加料系統(tǒng)采用天車進行加料。開發(fā)的“超大能力氧化鋁貯運技術”，采用卸車機和集裝箱作為主體設備對氧化鋁進行卸料。對比現(xiàn)有技術，新開發(fā)技術的經(jīng)濟效益顯著。以東方希望固陽50 萬噸電解系列為例，氧化鋁貯運系統(tǒng)的主要技術經(jīng)濟對比詳見表3。

表3 氧化鋁貯運系統(tǒng)的主要技術經(jīng)濟對比表

由表3 可知：對比現(xiàn)有技術，新開發(fā)的氧化鋁貯運系統(tǒng)在經(jīng)濟效益方面具有明顯的優(yōu)勢。

4.4 綠色、節(jié)能效益明顯

對比現(xiàn)有技術，新開發(fā)的技術投入運行后，除塵系統(tǒng)的粉塵排放量從8.76t/a 降低至2.34t/a，踐行了電解鋁廠的綠色發(fā)展理念。

采用現(xiàn)有技術的貯運系統(tǒng)，相關人員長期處于高危險、高污染的工作環(huán)境，工作環(huán)境安全性差，環(huán)保性差。而新技術投入運行后，工作人員主要在封閉的控制室內工作，工作環(huán)境得到了改善，工作的安全性得到了提高。

對比現(xiàn)有技術，新開發(fā)的技術投入運行后，噸鋁能耗從1.4kW·h/t-Al 降低至0.92kW·h/t-Al，節(jié)能效益顯著。

5 主要經(jīng)濟指標

在同等50 萬噸的原鋁產能規(guī)模下，采用本技術開發(fā)的超大能力氧化鋁貯運系統(tǒng)，與采用現(xiàn)有技術的系統(tǒng)相比：

（1）采用本技術的超大能力氧化鋁貯運系統(tǒng)，基建投資可以降低604 萬元。

（2）采用本技術的超大能力氧化鋁貯運系統(tǒng)，年運行成本可以減少3048.4 萬元。

采用本技術的超大能力氧化鋁貯運系統(tǒng)，投資同比降低604 萬元，運行成本減少3048.4 萬元，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。