我国在1980年由贵州铝厂引进日本日轻公司160kA中间下料大预焙铝电解技术，同时引进的关键设备与技术有：220 kV直降变压器、PDP型自控计算机、当时世界上先进的DCS铝电解过程控制系统、ECL多功能天车、干法烟气净化系统、连铸连轧线坯铸造机、预焙块和阴极炭块生产系统与装置（基本上是欧美生产的设备与技术）。当时法国彼斯涅、美国铝业与凯撒铝业等的大预焙经济技术指标已相当先进（如电流效率已达95％，原铝直流电耗13200～13400 kWh／t），但日本的大预焙技术相对落后，日方对欧美大预焙技术与生产设备的消化吸收欠佳，贵铝二电解电流效率设计指标仅88％，启动投产后整个20世纪80年代其电流效率一直在83％～88％徘徊，远低于同行业大多数自焙槽铝厂，80年代贵铝二电解实际产量也一直未达到设计生产能力（当时国内实际产量最高的企业是连铝），其原铝直流电耗与铝锭综合交流电耗都比多数侧插自焙槽铝厂还高。直至80年代后期，由中色总公司组织，郑州轻金属研究院承担项目，贵阳铝镁设计院、沈阳铝镁设计院及国内数所高校参加，在河南沁阳进行了“280 kA大预焙铝电解槽工业试验”，经过历时8年的产学研联合攻关，通过专家论证、方案选优、现场试验，集国内外铝电解最新科研成果，转化为工程化技术。通过这次产学研联合攻关，上述院所已掌握了大预焙铝电解槽设计、制造、生产管理成套工程化技术，为此后对160～320kA铝电解槽的设计与生产管理都奠定了坚实的技术基础。加之我国对计算机技术的应用与推广都比较成功，因此设计投产于20世纪90年代的苹果铝厂160kA“大面四点进电大预焙铝电解槽”、贵铝一电解与云南铝业的186kA大预焙铝电解槽、后来投产的平果铝业320kA大型预焙铝电解槽和近年由自焙槽改建的大预焙电解系列，其装备水平与技术经济指标都已相当先进。20世纪90年代中期至今，我国在160kA以上大预焙铝电解槽的一些关键工程技术上，已和国际先进水平接近。
下面向2002年省学术年会介绍“兰州连城铝厂环境治理节能降耗技改工程”（以下简称“技改工程”）
（三）连铝在“技改工程”中发挥了比较优势与后发优势
连铝为改变现有75kA侧插自焙铝电解槽与阳极糊生产流程工艺落后、污染严重、机械化与自动化程度低、产能低、能耗高的落后局面，新建252台200kA四点进电预焙铝电解槽，形成年产13．5万吨铝锭生产能力，同时对整流所进行改造，该项目一期工程还将配套建成年产18万吨预焙块的碳素生产系统。电解生产部分将采用：铝电解烟气干法净化系统、氧化铝超浓相输送技术、电解过程模糊控制系统和第四代多功能天车等新技术与设备。碳素生产系统采用了当前世界先进的焙烧炉及其自动控制系统、振动成型机、混捏机及其预热装置、计算机配料系统、净化除尘系统、热媒锅炉、55m回转窑、拥有电耳的球磨机与残极处理系统等设备与技术。
连铝在大预焙改造上属于起步较晚的企业，但连铝扬长避短，发挥比较优势和后发优势，以“没有最早，但要最好”的信念，优质高效地进行“技改工程”。该工程目前已完成设备技术招标等前期准备工作，土建也已接近尾声，由企业自己制作的200kA大预焙铝电解槽摇篮式槽壳、大母线、预焙块铝导杆、预焙块钢爪等工作正热火朝天地进行，连铝“技改工程”将进入设备安装与调试阶段，目前工程形象进度很好。
（四）连铝在“技改工程”中要解决的主要技术课题
连铝在分析了国内外大预焙技术现状，尤其是吸取了国内近年投产的大预焙生产系列及其配套设备运行经验，确定了本企业在“技改工程”中要解决的主要技术课题：
1．提高电流效率。
我国现有大预焙铝电解企业的电流效率一般在92％～94％，整体上仍与国际先进水平相差1％～3％。
2．降低预焙块单耗。
铝电解预焙块单耗国际先进水平一般在400kg／t．Al以下，而我国大预焙铝冶炼厂预焙块单耗大都在550～650kg／t．Al左右，不但影响铝锭制造成本，而且还影响铝电解生产电流效率。究其原因，仍是预焙块的产品质量较差。
3．提高铝电解槽寿命。
铝电解生产规律是：电解槽容量愈大，则由内衬材料引起的大修费用愈高，目前我国160～180kA的预焙铝电解槽每台大修费用在70万元左右，我国现有大预焙铝电解槽的平均炉龄在1400天以下，仅苹果铝厂曾达1899天，而国际先进水平炉龄已达2500～3100天。
4．积极应用先进的过程检测技术与电气传动方式。
我国许多铝冶炼厂甚至一些80年代引进生产线的过程检测与计量手段都相当落后，电气传动方式也较落后。
解决了上述技术课题后，将为企业进一步提高产品与技术国际竞争力打下坚实基础。
三、要进行大预焙铝电解工艺技术条件的探讨与优化
大预焙改造后，仍然要对设计工艺技术条件进行优化，在“三场”（磁场、电流场、电磁力场）测试的基础上，寻求探讨适应本企业的铝电解最佳工艺技术条件。在此方面，我们的近邻青海铝业的经验很值得我们借鉴。
青海铝业一期设计投产于20世纪80年代，系160 kA双端进电大预焙铝电解槽，装备水平并不高，其电流效率设计值仅87．5％。但近年来青海铝业实际经济技术指标已今非昔比，2002年上半年原铝直流电耗13392kWh／t，在全国铝厂中排序第二位；电流效率93．75％，在全国铝厂中排序第三（铝锭产量也是第三）。通过考察我们发现：青铝除在二期采用了四端进电大预焙铝电解槽，实施了“基于CNA现场总线分布式铝电解模糊控制系统”外，近年在其电解生产中实施了80年代风靡一时的低分子比、低氧化铝浓度、低电解质温度、低阳极效应系数与高极距“四低一高”工艺技术条件，使其经济技术指标有了显著提高。如分子比设计值2．5～2．7，现生产槽2．4左右；氧化铝浓度设计值4％～6％，现正常生产槽1．5％～3．5％（由于减少了沉淀，使炉底压降降低20～50mV）；电解质温度设计值945～960℃，现正常槽940～955℃；阳极效应系数设计值0．5～1次／（槽·日），现正常生产槽0．3次／（槽·日）；极距设计值4．0～5．0 cm，现正常槽5．0～5．5 cm。
青铝铝电解槽工作电压原设计值3．95～4．05 V，现生产中其“铝电解模糊控制系统”设定槽电压为4．10～4．15V，虽然设定槽电压提高了100～150 mV，但由于其炉底压降普遍降低，提高了极距，有利于提高电流效率。其优化了工艺技术条件后，槽电压和电流效率对电耗指标的影响用如下公式来理解：
W=2980·U／ηc× 100％ （kwh／t）
式中：W——原铝直流电耗； （kWh／t）
U——包括工作电压、效应电压与黑电压在内的平均槽电压；
ηc——电流效率； ％
可见，由于极距增加，电流效率ηc大幅度提高，虽然平均槽电压稍有上升，但直流电耗不但不会上升，而且有所下降。
为什么近年有的企业在大预焙改造后，获得了相当好的经济技术指标和效益，有的铝厂虽然装备水平显著提高，但经济技术指标和效益都不佳？除各企业经营管理水平和职工技术素质有差异外，是否有一套科学合理的最佳工艺技术条件也是主要原因。
四、铝电解生产过程自动控制
目前省内有些自焙槽铝厂尚未对铝电解生产实施自动控制。其实，国内外铝电解生产自动控制已由第一代集散控制系统（即Distributed Control System简称“DCS”；槽电压一槽电阻数学模型，控制电解槽极距），发展到具有氧化铝浓度自动控制功能的自适应控制系统，又发展为目前国内外已广泛应用的“基于CNA现场总线分布式铝电解模糊控制系统”。对没有实施大预焙技术改造的自焙槽铝厂，也应该运用计算机技术与现代自控技术对铝电解生产过程实施自动控制。由于该课题不属本会场讨论专题，限于篇幅，不再赘述。
五、铝电联营大有文章可作
目前全世界铝冶炼行业通用的冰晶石一氧化铝熔融盐电解法最显著的缺点就是：铝产品单位电耗偏高，电能利用率仅40％～50％，因此，铝冶炼厂被公众称作“电老虎”。以往我国铝冶炼企业与电厂分属两个行业，“铝电联营”的企业很少，即便在水电资源丰富的西部地区，电费在铝产品制造成本中的比例仍比国外高出许多。我省的铝冶炼企业目前生产中必需的氧化铝和电能都需外购，而这两项却都是技术密集、一次性建设投资相当高的工业。在甘肃建设氧化铝厂要受到资源、资金、技术和国家产业政策的制约，起码在现阶段没有可能；而甘肃的电力工业却是国内相对发达地区。甘肃铝工业应该扬长避短，以合资、联营、入股等方式，实现企业之间的强一强联合，实现铝电联营。将铝冶炼企业主导产品的电价降至临界电价以下，进一步降低铝产品的生产成本，从而进一步提高企业产品与技术的国际竞争力，并真正实现企业由劳动密集型向技术密集型的转化。
六、结束语
综上所述，甘肃铝冶炼企业应全方位提高企业技术装备水平，积极运用先进适用新技术，通过管理创新和技术创新提升企业核心竞争力，在当今经济全球化的复杂形势下，真正把企业做大做强。为实现西部大开发伟大战略目标，为工业强省做出应有贡献。
（作者为兰州连城铝业有限公司生产技术处处长）
