在過去，對于電解鋁生產(chǎn)工藝來說，如果沒有冰晶石，電解槽是無法進入正常運行的，包括電解槽裝爐、焙燒和啟動各過程。而今，在以錦江集團鋁行業(yè)技術(shù)專家王建軍為主的研發(fā)團隊，在秉持清潔生產(chǎn)、綠色發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟理念下，勇于創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)，經(jīng)過十幾年的攻關(guān)和努力，在國內(nèi)首家實現(xiàn)了利用電解鋁副產(chǎn)品——電解質(zhì)取代冰晶石對電解系列的焙燒啟動，并取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，發(fā)展了循環(huán)經(jīng)濟，推動了鋁工業(yè)的綠色發(fā)展。
勇于挑戰(zhàn)提出課題
通常情況下，電解鋁生產(chǎn)工業(yè)中電解槽必須經(jīng)過焙燒啟動才能轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，而啟動一臺電解槽就需要消耗約50多噸的冰晶石，并使其熔融成為液體電解質(zhì)，以滿足生產(chǎn)工藝的需求。但在電解鋁生產(chǎn)過程中，同時還會產(chǎn)生大量的電解質(zhì)，而這些電解質(zhì)的主要成份就是冰晶石，一般情況下，電解鋁廠將這些電解質(zhì)取出后長期堆放在電解車間內(nèi)，長期大量累積最終變成工業(yè)廢料，這樣一來不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環(huán)境污染。一方面鋁電解槽焙燒啟動需要大量的冰晶石，另一方面在電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的電解質(zhì)。近年來，隨著電解鋁產(chǎn)能的逐年大幅增長，電解質(zhì)量堆積越來越多，同時對冰晶石的需求也越來越大，如何利用電解質(zhì)取代冰晶石，使其能在電解槽焙燒啟動中得到循環(huán)利用，意義重大。
2003年，還在山東南山鋁業(yè)公司任職的王建軍，看到車間內(nèi)堆存著越來越多的電解質(zhì)，心想若能將這些電解質(zhì)有效利用，代替冰晶石，那對公司來說將節(jié)約一筆不小的開支，更重要的是還能解決電解質(zhì)污染隱患問題。于是，大大的問號便在王建軍心里埋下了伏筆。
隨后的幾年里，王建軍便開始潛心研究這個讓其他人覺得不可能解決的問題，2003年和2004年相繼進行了電解生產(chǎn)中摻配物料物理性質(zhì)的實驗室分析和現(xiàn)場測試。2005年開始控制正常生產(chǎn)冰晶石消耗、增加啟動后期電解質(zhì)的用量、增加啟動期電解質(zhì)的用量。2006年在南山鋁業(yè)東海三期20萬噸電解鋁系列中的50多臺槽上進行了電解質(zhì)粉和電解塊裝爐的工業(yè)化實驗和應用。2007年6月在南山二期300kA電解槽上進行了全電解質(zhì)粉裝爐、焙燒啟動工業(yè)化實驗。2008年開始在南山二期進行了電解質(zhì)粉取代冰晶石的工業(yè)化應用。
先后經(jīng)過電解質(zhì)粉、電解質(zhì)取代冰晶石試驗和中試應用，功夫不負有心人，2008年終于取得了電解槽焙燒啟動電解質(zhì)部分替代冰晶石的初步成功,并通過了山東省相關(guān)科技成果鑒定。直至2010年在中寧縣錦寧鋁鎂新材料有限公司進行了資源節(jié)約焙燒啟動規(guī)模化應用，從整個焙燒啟動技術(shù)角度解決了電解質(zhì)取代冰晶石的規(guī)模化應用問題，實現(xiàn)資源的綜合利用。
創(chuàng)新思路改變傳統(tǒng)
在鋁電解焙燒啟動工藝中，國內(nèi)傳統(tǒng)的焙燒啟動技術(shù)在裝爐、焙燒、啟動后期管理等過程全部采用冰晶石，使冰晶石為主的材料熔化形成液體電解質(zhì)，而且這種傳統(tǒng)伴隨著我國鋁工業(yè)的成長已有50多年的歷史。甚至在我國的一些教科書中一直也是這樣認為，所以人們一直認為電解質(zhì)替代冰晶石根本不可能做到。
雖說電解質(zhì)成分中冰晶石含量為80%多，但是前期直接利用電解質(zhì)粉進行焙燒啟動，整個過程電解質(zhì)粉易板結(jié)、難溶解。利用電解質(zhì)焙燒啟動電解槽、把電解質(zhì)納入電解鋁生產(chǎn)過程的循環(huán)系統(tǒng)中在當時行業(yè)內(nèi)被認為是一個笑話進行串講。解決板結(jié)問題是前期電解質(zhì)替代冰晶石的關(guān)鍵所在，為了解決此難題，王建軍帶領(lǐng)團隊成員進行了多次實驗，對電解質(zhì)的性質(zhì)、電解槽焙燒啟動的機理再次進行了深入的研究，通過改變電解質(zhì)酸堿性來優(yōu)化電解質(zhì)性質(zhì)。經(jīng)過成分的調(diào)整，最終解決了熔化過程中結(jié)塊的難題，使其完全適合電解槽焙燒啟動的需求，并編制了相應的焙燒啟動方案，改變了國內(nèi)沿用50多年的焙燒啟動工藝。
在上述通過堿性化處理創(chuàng)新思路的改變下，王建軍同時通過破碎、篩分等工序，產(chǎn)生不同粒度的電解質(zhì)，按照一定的配比混合，使其分別適用于電解槽各部位的要求，即中心部位用細粒度、邊部用塊狀和大顆粒、保溫用粉狀等，同步解決了電解質(zhì)在焙燒啟動過程中的保溫防氧化問題，并在錦寧鋁鎂新材料有限公司400kA系列鋁電解槽上得到規(guī)?；瘧?，實現(xiàn)了國內(nèi)電解槽焙燒過程中電解質(zhì)完全取代冰晶石技術(shù)跨越。
隨著錦寧鋁鎂電解槽焙燒過程中電解質(zhì)完全取代冰晶石的成功及產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟效益，引起了同行的關(guān)注，紛紛開始學習采用全電解質(zhì)進行焙燒啟動，現(xiàn)國內(nèi)電解鋁廠焙燒啟動采用冰晶石的已鮮有耳聞。
變廢為寶為行業(yè)年節(jié)約成本十幾億元
眾所周知，當前，擺在電解鋁企業(yè)頭上的兩把利劍就是降本增效和節(jié)能環(huán)保，而王建軍對冰晶石的消耗和電解質(zhì)的綜合利用研究的突破，不僅解決了大量生產(chǎn)“廢料”問題—電解質(zhì)堆存問題，而且還大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，變廢為寶，一舉兩得。
在內(nèi)蒙古錦聯(lián)鋁材有限公司的400kA鋁電解系列生產(chǎn)線應用電解質(zhì)取代冰晶石焙燒啟動技術(shù)的具體實踐中得出了這樣的結(jié)論：資源節(jié)約型焦粒焙燒啟動技術(shù)與傳統(tǒng)的焙燒啟動工藝相比，取得了節(jié)約冰晶石55噸/槽的成果，在2013年10月~2015年6月進行電解質(zhì)取代冰晶石焙燒啟動的大規(guī)模工業(yè)化應用，此項技術(shù)三年來為該公司成功啟動電解產(chǎn)能60萬噸，節(jié)約了大量的物資和能源，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益9000多萬元，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，促進了循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。
貴陽鋁鎂設(shè)計研究院易小兵教授預計稱，資源節(jié)約型焙燒啟動技術(shù)中電解質(zhì)取代冰晶石可為中國電解鋁行業(yè)年節(jié)約成本在10億元以上，且市場前景廣闊，社會效益顯著。
王建軍說，對于一個20萬噸的300kA槽電解系列的焙燒啟動，通常每槽要冰晶石量約40噸，如全部用電解質(zhì)取代冰晶石，則每槽節(jié)約16萬元（按冰晶石和電解質(zhì)差價4000元計）。若2000噸電解鋁產(chǎn)能，按300kA電解槽進行折算，則年節(jié)約費用7.6億元。
另一方面社會效益更是重中之重，國內(nèi)冰晶石原料主要采用螢石進行生產(chǎn)，造成不可再生的重要戰(zhàn)略資源螢石礦的消耗，同時造成較為嚴重的相關(guān)含氟廢水或廢氣環(huán)境污染。
更重要的是作為電解生產(chǎn)副產(chǎn)品電解質(zhì)，如果在生產(chǎn)過程中不注重采取措施進行循環(huán)利用，可能由于大量累計最終造成工業(yè)廢料，不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環(huán)境污染。
此外，還間接消耗電解鋁生產(chǎn)過程中的工業(yè)垃圾碳渣，碳渣是電解鋁生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，含氟化鹽高達60%以上，此技術(shù)開發(fā)成功后，工業(yè)垃圾碳渣由以前的無人問津一舉轉(zhuǎn)變成為香餑餑，利用碳渣浮選電解質(zhì)，從而進一步實現(xiàn)資源的回收和利用，促進環(huán)境保護。
所以，不論是經(jīng)濟效益，還是社會效益，“電解質(zhì)”取代“冰晶石”焙燒啟動技術(shù)真正引領(lǐng)我國電解鋁工業(yè)焙燒啟動技術(shù)進入了一個全新的時代。
勇于挑戰(zhàn)提出課題
通常情況下，電解鋁生產(chǎn)工業(yè)中電解槽必須經(jīng)過焙燒啟動才能轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，而啟動一臺電解槽就需要消耗約50多噸的冰晶石，并使其熔融成為液體電解質(zhì)，以滿足生產(chǎn)工藝的需求。但在電解鋁生產(chǎn)過程中，同時還會產(chǎn)生大量的電解質(zhì)，而這些電解質(zhì)的主要成份就是冰晶石，一般情況下，電解鋁廠將這些電解質(zhì)取出后長期堆放在電解車間內(nèi)，長期大量累積最終變成工業(yè)廢料，這樣一來不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環(huán)境污染。一方面鋁電解槽焙燒啟動需要大量的冰晶石，另一方面在電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的電解質(zhì)。近年來，隨著電解鋁產(chǎn)能的逐年大幅增長，電解質(zhì)量堆積越來越多，同時對冰晶石的需求也越來越大，如何利用電解質(zhì)取代冰晶石，使其能在電解槽焙燒啟動中得到循環(huán)利用，意義重大。
2003年，還在山東南山鋁業(yè)公司任職的王建軍，看到車間內(nèi)堆存著越來越多的電解質(zhì)，心想若能將這些電解質(zhì)有效利用，代替冰晶石，那對公司來說將節(jié)約一筆不小的開支，更重要的是還能解決電解質(zhì)污染隱患問題。于是，大大的問號便在王建軍心里埋下了伏筆。
隨后的幾年里，王建軍便開始潛心研究這個讓其他人覺得不可能解決的問題，2003年和2004年相繼進行了電解生產(chǎn)中摻配物料物理性質(zhì)的實驗室分析和現(xiàn)場測試。2005年開始控制正常生產(chǎn)冰晶石消耗、增加啟動后期電解質(zhì)的用量、增加啟動期電解質(zhì)的用量。2006年在南山鋁業(yè)東海三期20萬噸電解鋁系列中的50多臺槽上進行了電解質(zhì)粉和電解塊裝爐的工業(yè)化實驗和應用。2007年6月在南山二期300kA電解槽上進行了全電解質(zhì)粉裝爐、焙燒啟動工業(yè)化實驗。2008年開始在南山二期進行了電解質(zhì)粉取代冰晶石的工業(yè)化應用。
先后經(jīng)過電解質(zhì)粉、電解質(zhì)取代冰晶石試驗和中試應用，功夫不負有心人，2008年終于取得了電解槽焙燒啟動電解質(zhì)部分替代冰晶石的初步成功,并通過了山東省相關(guān)科技成果鑒定。直至2010年在中寧縣錦寧鋁鎂新材料有限公司進行了資源節(jié)約焙燒啟動規(guī)模化應用，從整個焙燒啟動技術(shù)角度解決了電解質(zhì)取代冰晶石的規(guī)模化應用問題，實現(xiàn)資源的綜合利用。
創(chuàng)新思路改變傳統(tǒng)
在鋁電解焙燒啟動工藝中，國內(nèi)傳統(tǒng)的焙燒啟動技術(shù)在裝爐、焙燒、啟動后期管理等過程全部采用冰晶石，使冰晶石為主的材料熔化形成液體電解質(zhì)，而且這種傳統(tǒng)伴隨著我國鋁工業(yè)的成長已有50多年的歷史。甚至在我國的一些教科書中一直也是這樣認為，所以人們一直認為電解質(zhì)替代冰晶石根本不可能做到。
雖說電解質(zhì)成分中冰晶石含量為80%多，但是前期直接利用電解質(zhì)粉進行焙燒啟動，整個過程電解質(zhì)粉易板結(jié)、難溶解。利用電解質(zhì)焙燒啟動電解槽、把電解質(zhì)納入電解鋁生產(chǎn)過程的循環(huán)系統(tǒng)中在當時行業(yè)內(nèi)被認為是一個笑話進行串講。解決板結(jié)問題是前期電解質(zhì)替代冰晶石的關(guān)鍵所在，為了解決此難題，王建軍帶領(lǐng)團隊成員進行了多次實驗，對電解質(zhì)的性質(zhì)、電解槽焙燒啟動的機理再次進行了深入的研究，通過改變電解質(zhì)酸堿性來優(yōu)化電解質(zhì)性質(zhì)。經(jīng)過成分的調(diào)整，最終解決了熔化過程中結(jié)塊的難題，使其完全適合電解槽焙燒啟動的需求，并編制了相應的焙燒啟動方案，改變了國內(nèi)沿用50多年的焙燒啟動工藝。
在上述通過堿性化處理創(chuàng)新思路的改變下，王建軍同時通過破碎、篩分等工序，產(chǎn)生不同粒度的電解質(zhì)，按照一定的配比混合，使其分別適用于電解槽各部位的要求，即中心部位用細粒度、邊部用塊狀和大顆粒、保溫用粉狀等，同步解決了電解質(zhì)在焙燒啟動過程中的保溫防氧化問題，并在錦寧鋁鎂新材料有限公司400kA系列鋁電解槽上得到規(guī)?；瘧?，實現(xiàn)了國內(nèi)電解槽焙燒過程中電解質(zhì)完全取代冰晶石技術(shù)跨越。
隨著錦寧鋁鎂電解槽焙燒過程中電解質(zhì)完全取代冰晶石的成功及產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟效益，引起了同行的關(guān)注，紛紛開始學習采用全電解質(zhì)進行焙燒啟動，現(xiàn)國內(nèi)電解鋁廠焙燒啟動采用冰晶石的已鮮有耳聞。
變廢為寶為行業(yè)年節(jié)約成本十幾億元
眾所周知，當前，擺在電解鋁企業(yè)頭上的兩把利劍就是降本增效和節(jié)能環(huán)保，而王建軍對冰晶石的消耗和電解質(zhì)的綜合利用研究的突破，不僅解決了大量生產(chǎn)“廢料”問題—電解質(zhì)堆存問題，而且還大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，變廢為寶，一舉兩得。
在內(nèi)蒙古錦聯(lián)鋁材有限公司的400kA鋁電解系列生產(chǎn)線應用電解質(zhì)取代冰晶石焙燒啟動技術(shù)的具體實踐中得出了這樣的結(jié)論：資源節(jié)約型焦粒焙燒啟動技術(shù)與傳統(tǒng)的焙燒啟動工藝相比，取得了節(jié)約冰晶石55噸/槽的成果，在2013年10月~2015年6月進行電解質(zhì)取代冰晶石焙燒啟動的大規(guī)模工業(yè)化應用，此項技術(shù)三年來為該公司成功啟動電解產(chǎn)能60萬噸，節(jié)約了大量的物資和能源，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益9000多萬元，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，促進了循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。
貴陽鋁鎂設(shè)計研究院易小兵教授預計稱，資源節(jié)約型焙燒啟動技術(shù)中電解質(zhì)取代冰晶石可為中國電解鋁行業(yè)年節(jié)約成本在10億元以上，且市場前景廣闊，社會效益顯著。
王建軍說，對于一個20萬噸的300kA槽電解系列的焙燒啟動，通常每槽要冰晶石量約40噸，如全部用電解質(zhì)取代冰晶石，則每槽節(jié)約16萬元（按冰晶石和電解質(zhì)差價4000元計）。若2000噸電解鋁產(chǎn)能，按300kA電解槽進行折算，則年節(jié)約費用7.6億元。
另一方面社會效益更是重中之重，國內(nèi)冰晶石原料主要采用螢石進行生產(chǎn)，造成不可再生的重要戰(zhàn)略資源螢石礦的消耗，同時造成較為嚴重的相關(guān)含氟廢水或廢氣環(huán)境污染。
更重要的是作為電解生產(chǎn)副產(chǎn)品電解質(zhì)，如果在生產(chǎn)過程中不注重采取措施進行循環(huán)利用，可能由于大量累計最終造成工業(yè)廢料，不僅造成大量有價值資源浪費，而且形成嚴重的環(huán)境污染。
此外，還間接消耗電解鋁生產(chǎn)過程中的工業(yè)垃圾碳渣，碳渣是電解鋁生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，含氟化鹽高達60%以上，此技術(shù)開發(fā)成功后，工業(yè)垃圾碳渣由以前的無人問津一舉轉(zhuǎn)變成為香餑餑，利用碳渣浮選電解質(zhì)，從而進一步實現(xiàn)資源的回收和利用，促進環(huán)境保護。
所以，不論是經(jīng)濟效益，還是社會效益，“電解質(zhì)”取代“冰晶石”焙燒啟動技術(shù)真正引領(lǐng)我國電解鋁工業(yè)焙燒啟動技術(shù)進入了一個全新的時代。
