中鋁鄭州研究院成功研發(fā)了高鉀電解質(zhì)體系鋁電解節(jié)能技術(shù)，解決了高鉀電解質(zhì)體系下難以獲得較好經(jīng)濟指標(biāo)的技術(shù)難題，提高了相關(guān)電解鋁企業(yè)市場競爭力，填補了國內(nèi)外工業(yè)高鉀電解質(zhì)體系系統(tǒng)性研究的技術(shù)空白，促進了鋁工業(yè)技術(shù)進步和健康可持續(xù)發(fā)展。
在我國貴州和重慶等西南地區(qū)的鋁土礦中含有相對偏高的鉀，采用該地區(qū)鋁土礦生產(chǎn)的氧化鋁含有相對偏高的氧化鉀。在鋁電解過程中，這些氧化鉀隨氧化鋁進入鋁電解質(zhì)中后形成氟化物（通常認(rèn)為是氟化鉀），并不斷富集，成為較高氟化鉀含量的高鉀電解質(zhì)體系。高鉀電解質(zhì)體系對鋁電解生產(chǎn)具有顯著影響。以國內(nèi)某企業(yè)為例，鋁電解質(zhì)中的KF含量達(dá)到了5%左右，電流效率偏低、能耗偏高、炭渣不易分離導(dǎo)致炭渣量高、電解質(zhì)含碳量高、下料口易堵卡、電解槽運行不穩(wěn)定、電解槽易產(chǎn)生沉淀和結(jié)殼、側(cè)部散熱大，這些特征成為了該企業(yè)鋁電解生產(chǎn)過程中的難題。目前僅在我國西南地區(qū)，具有高鉀電解質(zhì)體系的電解鋁產(chǎn)能高達(dá)200萬噸以上。
中鋁鄭州研究院自2018年起，與國內(nèi)某企業(yè)通過項目形式開展合作，對高鉀電解質(zhì)體系下如何提升鋁電解槽技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行深入研究，經(jīng)過兩年多的探索試驗研究，揭示了高鉀電解質(zhì)體系的物化特征和工藝參數(shù)對其性能影響的機理和規(guī)律，針對高鉀電解質(zhì)體系的特征和實際問題，開展了降低電解質(zhì)碳含量、降低效應(yīng)系數(shù)和優(yōu)化能量平衡等研究，制定了工藝技術(shù)規(guī)范，形成了高鉀電解質(zhì)體系下的工藝參數(shù)精準(zhǔn)控制技術(shù)、氧化鋁濃度控制技術(shù)和能量平衡控制技術(shù)，開發(fā)出了高鉀電解質(zhì)體系下鋁電解系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，該技術(shù)在該企業(yè)全系列推廣應(yīng)用后，效果顯著。
推廣應(yīng)用后，系列整體平均電壓從3.943V降至3.894V，降低約50mV；直流電耗從12988kWh/t-Al降至12812kWh/t-Al，節(jié)電176kWh/t-Al，折合噸鋁減排二氧化碳107.4kg，推廣應(yīng)用兩年來，累計節(jié)電1.24億度，節(jié)電效益4025萬元，減排二氧化碳7.6萬噸，經(jīng)濟和社會效益顯著，整體技術(shù)達(dá)到國際先進水平。
