电解工电解铝-发展现状

中国铝电解技术自70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，揭开了中国现代铝电解技术发展的序幕，以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心，在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面展开了广泛深入的研究工作。九十年代以来，在基础理论、大型铝电解槽开发以及工程应用取得了一系列成果，开发成功了280、320KA以上的特大型电解槽技术，使铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使中国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。

实际运行指标差。由于开发时间短，对中国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距。多数在大负荷、小电网环境下运行，安全隐患多。铝电联营是中国电解铝企业发展的趋势之一，但同时在技术上也存在相应的问题。由于大容量电解槽一般系列规模较大（一个系列产能可达20万吨以上），巨大的用电负荷集中在一个生产系列上（一般达40万KW以上），电解系列生产的任何波动都会造成电网或自备电厂较大的影响，甚至威胁供电安全。

缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施，电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。影响中国大型槽槽寿命的问题除了中国普遍认为的阴极炭素材料质量方面的原因外，电解槽的设计、筑炉材料、筑炉质量、焙烧启动、正常生产操作及生产管理等方面均存在一些问题。导致这些问题的深层次原因是，中国尚缺乏对铝电解槽破损（常称为阴极破损）机理与规律的深入掌握及在此基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施。随着电解槽容量的不断扩大，槽寿命问题就更加突出。

缺乏先进的生产操作技术，作业成本高。中国300KA级的特大型预焙铝电解槽投入工业应用的时间短。又不能完全照搬以前在大型预焙槽上的相关经验（这些经验也有很大局限性）。焙烧启动过程中电流分布不均的问题更突出且焙烧启动过程中的能耗大；投入运行后电解槽的物理场（电场、磁场、流场）容易波动，热平衡的维持较困难；槽电阻极易受外界的干扰而波动，阳极效应发生后熄灭困难，且由于电解槽的惯性大，一旦出现槽况波动或槽况异常现象，很难快速恢复正常。

就中国电解铝整体生产状态而言，能源综合利用效率要比国际先进水平低15%左右，主要表现在：电流效率相差2-3个百分点；吨铝电耗相差300-800Kwh；电解铝用阳极生产过程能耗相差3Gj/t左右；电解铝阳极消耗相差30-60Kg（折合标准煤约75-150Kg）；电槽槽寿命相差1000天左右；阳极效应系数国际先进为0.1次/天.槽以下，中国最好水平在0.3次/天.槽左右。

中国电解铝行业从2002年开始，电解铝产量开始过剩，受下游行业需求下降影响，中国2008年电解铝过剩预计达到50万吨。电解铝需求增速放缓，受经济危机影响，来自房地产和汽车行业的需求增速大幅下滑，而来自于电力设备行业的需求仍保持快速增长，包装行业对电解铝的需求量保持稳定，2008年电解铝需求增速在10%左右。中国铝土矿资源稀缺，产能扩张不可持续。中国矿资源稀缺，铝矿资源只能维持10年，中国的资源不可能再支撑电解铝行业年均20%左右的扩张速度。电解铝的生产成本价在15000元/吨-17500元/吨，而电解铝的价格仅为13400元/吨，行业亏损严重。原料进一步下跌，中国电解铝企业的平均生产本也在15000元左右，因此铝价大幅下跌的可能性很小。2009年6月份左右铝价有可能回到15000元/吨。

电解铝

世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。

现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃—970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。

电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。

作业工人接触到的毒物主要有氟化物、硫化物、沥青烟、一氧化碳等。毒物主要存在于电解槽附近及烟气净化系统。 铝电解以冰晶石-氧化铝氟化铝的熔体为电解质，以炭素材料为电极进行电解。电解时在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生气体。同时还散发出氟化物、粉尘等污染物为主的电解烟气。在400℃～600℃温度下，氧化铝中仍可含有0.2%～0.5%的水分。原料中的水分与固态氟化盐在高温条件下可发生化学反应，同时，进入熔融态电解质中的水分也可与液态的氟化盐发生化学反应，生成有害的氟化氢。

人体吸入过量的氟，常常会引起骨硬化、骨质增生、斑状齿等氟骨病，严重者使人丧失劳动能力。氟化物还对呼吸道粘膜及皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用。我国卫生标准规定，车间空气中氟化物（以氟计）的最高容许浓度为0.5mg/m3，按照现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》中对毒物毒性分级的原则，氟化物为Ⅱ级，属于高度危害。

电解铝用途广泛

全球电解铝产量平稳增长，增产动力依然来自于中国。2005年世界电解铝产量3191万吨，同比增长了6.45%，其中中国产量767万吨，同比增长了15.07%。2006年全球电解铝产量达到3380万吨。2006年6月份全球日平均产量（不包括中国）8.22万吨，较5月份日均产量增长了700吨，环比增长0.09%。6月份国内电解铝产量78.03万吨，日均产量电解铝产量2.6万吨，较五月份日平均产量增长了1975吨，环比增长7.59%。中国依然是全球电解铝增产的主动力，由于中国产量占全球产量的比重高到24.9%，中国产量的变化趋势对全球电解铝供应起到了决定性的作用。中国电解铝行业发展的状况决定中国国内电解铝供应一直较为充裕，2005年电解铝平均产能1070万吨，产能利用率75%，从6月份国内数据看，中国的产能已经得到了一定程度的释放。中国建电解铝项目11个，建设总能力112万吨，尚有10个拟建电解铝项目，总能力140万吨。2006年电解铝生产能力达1160万吨，2007年达1250万吨。电解铝建设工艺简单技术含量低建设周期短，有充足资金投入，从开工到建成投产仅需要了9个月。

电解铝上游行业氧化铝产能迅速扩张，产业链向电解铝行业延伸，成为电解铝产能增长的主要动力。电解铝行业所处的成长发展阶段决定了产量增长是主基调，电解铝企业竞争，重组购并，不断扩张，行业集中度提高，也将推动产能的增长。电解铝行业的购买方即铝消费商，在中国经济的快速发展，中国城市化进程中基础设施、公共事业、住房和汽车等消费品，极大地带动中国电解铝消费需求。电解铝行业处于高速发展成长期阶段，行业优胜劣汰，行业集中度不断提升。2003年至2005年电解铝总产量从554万吨上升至767万吨，增产213万吨，其中仅中国十大电解铝厂实现增产91万吨。生产厂家从141家减少至95家，单个厂家平均生产规模从2003年的3.9万吨上升至2005年8万吨。2100433B

说明

为规范从业者的从业行为，引导职业教育培训的方向，为职业技能鉴定提供依据，依据《中华人民共和国劳动法》，适应经济社会发展和科技进步的客观需要，立足培育工匠精神和精益求精的敬业风气，人力资源社会保障部组织有关专家，制定了《铝电解工国家职业技能标准（2020年版）》（以下简称《标准》）。

一、本《标准》以《中华人民共和国职业分类大典（2015年版）》为依据，严格按照《国家职业技能标准编制技术规程（2018年版）》有关要求，以“职业活动为导向、职业技能为核心”为指导思想，对铝电解工从业人员的职业活动内容进行规范细致描述，对各等级从业者的技能水平和理论知识水平进行了明确规定。

二、本《标准》依据有关规定将本职业分为五级/初级工、四级/中级工、三级/高级工、二级/技师、一级/高级技师五个等级，包括职业概况、基本要求、工作要求和权重表四个方面的内容。本次修订内容主要有以下变化：

——充分考虑经济发展和产业结构变化对本职业的影响，完善了技能要求和相关知识要求。

——具有根据科技发展进行调整的灵活性和实用性，符合培训、鉴定和就业工作的需要。

——顺应时代和社会要求，强化了有色金属冶炼安全及环境保护的技能要求和相关知识要求。

三、本《标准》由有色金属行业职业技能鉴定指导中心组织专家和实际工作者共同完成。本《标准》主要起草单位为中国铝业股份有限公司青海分公司，参与起草单位为有色金属行业职业技能鉴定指导中心。主要起草人有：姜良杰、赵再强、杨国峰、田元欢、王桂琴、高峰。参与起草人员有：张铮、陈昪、张淮。

四、本《标准》主要审定单位有：杭州锦江集团有限公司、伊电控股集团有限公司、山东南山铝业股份有限公司、兰州铝业有限公司、遵义铝业股份有限公司、青海百河铝业有限责任公司、云南冶金高级技工学校、广西华磊新材料有限公司、云南铝业股份有限公司、东北轻合金有限责任公司、有色金属行业职业技能鉴定指导中心。主要审定人员有：肖以华、申善俊、梁俊兰、张志军、李文超、滕国春、冷龙洋、魏生贵、吕玉国、王维华、丁晓亮、杨海峰、谢承杰、王南、郑伟、王翰峰。

五、本《标准》在制定过程中，得到人力资源社会保障部职业技能鉴定中心葛恒双、张灵芝等专家及中国铝业股份有限公司青海分公司、杭州锦江集团有限公司、伊电控股集团有限公司、山东南山铝业股份有限公司、兰州铝业有限公司、遵义铝业股份有限公司、青海百河铝业有限责任公司、云南冶金高级技工学校、广西华磊新材料有限公司、云南铝业股份有限公司、东北轻合金有限责任公司、北京诺斐释真管理咨询有限公司、有色金属行业职业技能鉴定指导中心等单位的指导和大力支持，在此一并致谢。

六、本《标准》业经人力资源社会保障部批准，自公布之日2020年12月29日起施行。

如图《电解工作原理》所示，由A和C两电极浸入含有Me 离子和X^-离子组成溶液的电解池中，在两极的上端分别与直流电源的正负两极接通时，直流电源便起着一个电子泵的作用；将电子压入C，又从A将电子抽回电源。由于溶液中并不存在自由电子，因此当通过电流时，在电极-溶液界面上就会发生某种或某些组分的氧化还原，使得在C处消耗电子，而在A处放出电子。这个过程就是氧化-还原反应。电极C 就是通常所说的阴极（和电源负极相接），在它附近的离子或分子由于接受电子而被还原；而在阳极A处（与电源正极相接），由于离子或分子产生电子而氧化。总的电解池反应是两个电极半反应的总和。当电解进行时，离子不断向两极迁移，正离子向阴极迁移，负离子像正极迁移。