第三屆電解鋁行業(yè)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新會(huì)上，行業(yè)專家田應(yīng)甫談電解鋁行業(yè)的節(jié)能與減排。
1、電解鋁產(chǎn)品的能耗、物耗
1.1、理論消耗量及產(chǎn)出物量：
活性陽(yáng)極鋁電解的原理方程式：
直流電 2 Al2O3+3C=====4Al+3CO2
需要的能量：電能；
消耗物：氧化鋁、碳；
產(chǎn)出物：鋁、二氧化碳?xì)怏w。
生產(chǎn)一噸鋁理論上物質(zhì)、電能消耗和產(chǎn)出量：
1.2、生產(chǎn)一噸鋁實(shí)際消耗的物料和產(chǎn)出量
此外，電解過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體，沿著陽(yáng)極外表面排出，當(dāng)陽(yáng)極處于高溫紅熱狀態(tài)時(shí)，CO2氣體便與紅熱的炭發(fā)生布達(dá)反應(yīng)生成CO氣體，引起炭陽(yáng)極多耗[6]，即：
CO2+C=2CO
降低陽(yáng)極消耗
加強(qiáng)制作工藝優(yōu)化（ 控制好煅后石油焦性能；陽(yáng)極配方合理；混捏充分；振動(dòng)成型扎實(shí)均勻；焙燒升溫合理，陽(yáng)極燒透）；
改進(jìn)陽(yáng)極制作方式，提高陽(yáng)極理化性能（如馮乃祥教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的高溫模壓制作法）；
改變陽(yáng)極形狀及結(jié)構(gòu)（如天泰鋁業(yè)與中南工大等發(fā)明的穿孔陽(yáng)極，可降低陽(yáng)極凈耗17kg/t-Al）；
加強(qiáng)電解工藝及操作管理，減少氧化和掉塊。
2.4、降低氟化鹽消耗
理論上，鋁電解過(guò)程不消耗氟化鹽，但是，目前的大型預(yù)焙槽生產(chǎn)，每噸鋁需消耗20kg左右。
氟化鹽消耗主要來(lái)自兩方面，一是原材料帶入水分分解冰晶石，產(chǎn)生氟化氫氣體排出:
2Na3AlF6+3H2O=6HF+Al2O3+6NaF
二是高溫?fù)]發(fā)。
3.2、減少氟化物排放
一當(dāng)量氟化物相當(dāng)于6000-8000當(dāng)量CO2，所以，氟化物是極為有害的污染物。
降低氟化物排放應(yīng)從以下著手：
采取低電壓、低溫生產(chǎn)，可使電解槽加料口和出鋁口火眼良好密封，降低氟化鹽揮發(fā)；
采用高效吸附HF的凈化技術(shù)，使氣氟被氧化鋁充分吸附；
節(jié)能是鋁電解直接減少?gòu)U氣排放的渠道。
若電解鋁的綜合能耗從目前的13800kwh/t-Al降到11000kwh/t-Al以下，每噸鋁可減少排放CO2:0.978t；SO2:0.029t;NO物0.01485t。
降低陽(yáng)極消耗，也是減少CO2、SO2排放的主要渠道。
若將每噸鋁的碳耗（凈耗）降低30kg，可降低排放CO2:110kg；SO2:1.08kg。
降低陽(yáng)極消耗，還能減少陽(yáng)極需量，自然降低陽(yáng)極生產(chǎn)中的廢氣、廢物排放量。
保持除塵設(shè)備完好，不出現(xiàn)漏氣漏料，保證固氟充分回收；
采取全密封電解槽結(jié)構(gòu)，保證廢氣不外泄，杜絕無(wú)組織排放；
采用高質(zhì)量陽(yáng)極，不產(chǎn)生碳渣，消除撈碳渣帶走氟化鹽。
3.3、廢舊內(nèi)襯的回收利用
現(xiàn)代大型電解槽一般槽壽命達(dá)2000天左右，內(nèi)襯材料經(jīng)幾年使用后，侵入的氟化鹽和金屬鋁與內(nèi)襯材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由無(wú)害的材料變成了含有多種有害物的高危固體廢料，這些廢料經(jīng)雨水侵泡后，會(huì)放出氰化物等劇毒氣體；氟化鹽侵入地下污染地下水，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。
廢舊陰極炭塊與鋼棒回收利用
碳素內(nèi)襯可進(jìn)行氟化鹽分離后，生產(chǎn)出高質(zhì)量的石墨粉，成為其他產(chǎn)品的原料（青銅峽鋁廠已做成功）；也可直接用于煉鋼，碳成為燃料，氟化鹽成為添加劑，可使渣中的鐵含量降低1%以上。
廢舊鋼棒可直接回收煉鋼。
廢舊耐火材料回收利用
電解槽用的耐火材料通常是高鋁磚，氧化鋁平均含量在60%以上，所以，可把耐火材料磨細(xì)按比例（不超過(guò)0.4%，可不影響原鋁質(zhì)量）直接配入氧化鋁中作為電解原料（伊川鋁廠已試驗(yàn)成功）；也可作為生產(chǎn)氧化鋁的原料。
通過(guò)上述分析，鋁電解節(jié)能潛力很大，原材物料節(jié)約空間不小，廢物可做到充分利用，減排的效果會(huì)很好。當(dāng)然還需要做很多科研及試驗(yàn)，只要鋁行業(yè)廣大科技工作者不斷努力，一定能實(shí)現(xiàn)電解鋁的完全清潔生產(chǎn)。
1、電解鋁產(chǎn)品的能耗、物耗
1.1、理論消耗量及產(chǎn)出物量：
活性陽(yáng)極鋁電解的原理方程式：
直流電 2 Al2O3+3C=====4Al+3CO2
需要的能量：電能；
消耗物：氧化鋁、碳；
產(chǎn)出物：鋁、二氧化碳?xì)怏w。
生產(chǎn)一噸鋁理論上物質(zhì)、電能消耗和產(chǎn)出量：
消耗量 產(chǎn)出量
直流電 6320Kwh CO2：2.079t；SO2：0.063t；NO物：0.0313t
（注：國(guó)家環(huán)保局折算標(biāo)準(zhǔn)：1萬(wàn)kwh產(chǎn)生CO2:3.29t; SO2:0.099t;NO物：0.0495t）
氧化鋁 1889Kg 原鋁 1000Kg
陽(yáng) 極 334Kg CO2：1.222t
陰極內(nèi)襯 22.5Kg(按300kA槽型筑爐材料計(jì)算100t,壽命2000天） 22.5Kg
1.2、生產(chǎn)一噸鋁實(shí)際消耗的物料和產(chǎn)出量
消耗量 產(chǎn)出量
電 直流：12800Kwh；
動(dòng)力：800kwh CO2：4.47t；SO2：0.135t；NO物：0.067t
氧化鋁 1930Kg 原鋁 1000Kg
陽(yáng) 極 420Kg（凈耗）含炭98%;S:1.8% CO2：1.509t; SO2:0.015t
氟化鹽 20Kg 1當(dāng)量氟化物相當(dāng)于6000-8000當(dāng)量CO2,故120t以上
陰極內(nèi)襯 300KA槽內(nèi)襯量約100t，壽命2000天，每噸鋁約22.5Kg 產(chǎn)生內(nèi)襯廢渣約130t，每噸鋁約30Kg
.3、實(shí)際量比理論量多
.3、實(shí)際量比理論量多
消耗量 產(chǎn)出量
直流電 6480Kwh CO2：2.391t；SO2：0.072t；NO物：0.0357t
氧化鋁 41Kg 0
陽(yáng) 極 86Kg CO2：0.287t；SO2：0.015t
氟化鹽 20Kg 換成當(dāng)量CO2：120t以上
陰極內(nèi)襯 0 產(chǎn)生有毒內(nèi)襯：30Kg
2、節(jié)約
2.1、節(jié)電
工藝過(guò)程節(jié)電
鋁電解直流電耗計(jì)算公式： W=2980U/η
說(shuō)明：槽電壓越低，電流效率越高，直流電耗越低。
U=U極化+ U陽(yáng)+ U陰+U質(zhì)+U分解+U母線
電流密度為0.72A/cm2時(shí)，各部分組成典型值為
U分解=1.2v；U極化=0.45v；U陽(yáng)= 0.36v； U陰=0.34v；U質(zhì)=1.55v；U母線=0.18v。對(duì)于定型電解槽，除U質(zhì)可調(diào)外，其余為定值。
陽(yáng)極極距模型 ，如圖。
a層為鋁液波動(dòng)層， b層為陽(yáng)極底部氣泡層，
c為防止氣泡與鋁液接觸的隔層。對(duì)于普通平底陰極電解槽，采用普通形狀陽(yáng)極，
a層一般為1.5cm；當(dāng)陽(yáng)極寬度為660mm時(shí)，
b層約為2cm（中南大學(xué)李賀松教授計(jì)算值）；
c層一般為1cm。
我們用改進(jìn)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，即時(shí)排出陽(yáng)極氣體的方法，可將陽(yáng)極氣泡層從2cm降到1.4cm左右（中南大學(xué)李賀松教授已做過(guò)理論計(jì)算，400mm寬的陽(yáng)極氣泡層降到1.4cm），如天泰鋁業(yè)和中南大學(xué)等研究成功的穿孔陽(yáng)極，已可將陽(yáng)極氣泡層降到1.4cm以下。
根據(jù)陽(yáng)極極距三層液模型，異型陰極技術(shù)和穿孔陽(yáng)極技術(shù)可以疊加應(yīng)用，即異型陰極技術(shù)可將鋁液波浪層降到0.8cm，穿孔陽(yáng)極技術(shù)可將氣泡層降到1.4cm，中間層保持0.8cm，陽(yáng)極極距可達(dá)到3cm左右。若電流密度取0.72A/cm2,電解質(zhì)比電阻0.41 Ω /cm,其余參數(shù)不變，槽電壓可降到3.3v左右。
此外，如鋁芯鋼爪降低鋼爪壓降；改變陽(yáng)極澆注方式，改變磷生鐵性質(zhì)，降低陽(yáng)極鐵-碳接觸壓降等，可把陽(yáng)極壓降降到250mv左右；采用石墨化陰極，可將陰極壓降降到200mv，這樣，從理論上分析，可將鋁電解生產(chǎn)槽電壓降到3.0-3.2V正常運(yùn)行。若電流效率能保持94%，鋁電解工藝直流電耗將可能達(dá)到10000kwh/t-Al以下，工藝能量利用率可達(dá)到65%以上。
目前,單獨(dú)采用陰極技術(shù)，可將工藝直流電耗降到12500kwh/t-Al;單獨(dú)采用陽(yáng)極技術(shù)（如重慶天泰鋁業(yè)的穿孔陽(yáng)極），也可將工藝直流電耗降到12500kwh/t-Al以下，陰、陽(yáng)極技術(shù)集成應(yīng)用，我們做了一些基本試驗(yàn)，初步結(jié)果工藝直流電耗可到11800kwh/t-Al左右。
集成應(yīng)用的困難主要是電解槽運(yùn)行敏感性很強(qiáng)，容易波動(dòng)，陽(yáng)極容易長(zhǎng)包。
2.2、降低氧化鋁消耗
氧化鋁實(shí)際消耗比理論值多36kg。
氧化鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為：
AO-1：98.6%；
AO-2：98.5%
一級(jí)品氧化鋁含量不低于98.6%，那么，噸鋁理論上需消耗1915.82kg，實(shí)際多耗約15kg，主要是飛揚(yáng)、運(yùn)輸損失及凈化收塵系統(tǒng)跑、冒。加強(qiáng)管理和粉塵回收利用，可將氧化鈉消耗降到1920kg/t-Al及以下。
2、節(jié)約
2.1、節(jié)電
工藝過(guò)程節(jié)電
鋁電解直流電耗計(jì)算公式： W=2980U/η
說(shuō)明：槽電壓越低，電流效率越高，直流電耗越低。
U=U極化+ U陽(yáng)+ U陰+U質(zhì)+U分解+U母線
電流密度為0.72A/cm2時(shí)，各部分組成典型值為
U分解=1.2v；U極化=0.45v；U陽(yáng)= 0.36v； U陰=0.34v；U質(zhì)=1.55v；U母線=0.18v。對(duì)于定型電解槽，除U質(zhì)可調(diào)外，其余為定值。
陽(yáng)極極距模型 ，如圖。
a層為鋁液波動(dòng)層， b層為陽(yáng)極底部氣泡層，
c為防止氣泡與鋁液接觸的隔層。對(duì)于普通平底陰極電解槽，采用普通形狀陽(yáng)極，
a層一般為1.5cm；當(dāng)陽(yáng)極寬度為660mm時(shí)，
b層約為2cm（中南大學(xué)李賀松教授計(jì)算值）；
c層一般為1cm。
我們用改進(jìn)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，即時(shí)排出陽(yáng)極氣體的方法，可將陽(yáng)極氣泡層從2cm降到1.4cm左右（中南大學(xué)李賀松教授已做過(guò)理論計(jì)算，400mm寬的陽(yáng)極氣泡層降到1.4cm），如天泰鋁業(yè)和中南大學(xué)等研究成功的穿孔陽(yáng)極，已可將陽(yáng)極氣泡層降到1.4cm以下。
目前，已研究成功的多種陰極技術(shù)（異型陰極、新型陰極、雙鋼棒、陰極鋼棒部分絕緣、變電阻陰極鋼棒等），均可將鋁液波動(dòng)層降到0.8cm以下，可以降低極距0.7cm。
根據(jù)陽(yáng)極極距三層液模型，異型陰極技術(shù)和穿孔陽(yáng)極技術(shù)可以疊加應(yīng)用，即異型陰極技術(shù)可將鋁液波浪層降到0.8cm，穿孔陽(yáng)極技術(shù)可將氣泡層降到1.4cm，中間層保持0.8cm，陽(yáng)極極距可達(dá)到3cm左右。若電流密度取0.72A/cm2,電解質(zhì)比電阻0.41 Ω /cm,其余參數(shù)不變，槽電壓可降到3.3v左右。
此外，如鋁芯鋼爪降低鋼爪壓降；改變陽(yáng)極澆注方式，改變磷生鐵性質(zhì)，降低陽(yáng)極鐵-碳接觸壓降等，可把陽(yáng)極壓降降到250mv左右；采用石墨化陰極，可將陰極壓降降到200mv，這樣，從理論上分析，可將鋁電解生產(chǎn)槽電壓降到3.0-3.2V正常運(yùn)行。若電流效率能保持94%，鋁電解工藝直流電耗將可能達(dá)到10000kwh/t-Al以下，工藝能量利用率可達(dá)到65%以上。
目前,單獨(dú)采用陰極技術(shù)，可將工藝直流電耗降到12500kwh/t-Al;單獨(dú)采用陽(yáng)極技術(shù)（如重慶天泰鋁業(yè)的穿孔陽(yáng)極），也可將工藝直流電耗降到12500kwh/t-Al以下，陰、陽(yáng)極技術(shù)集成應(yīng)用，我們做了一些基本試驗(yàn)，初步結(jié)果工藝直流電耗可到11800kwh/t-Al左右。
集成應(yīng)用的困難主要是電解槽運(yùn)行敏感性很強(qiáng)，容易波動(dòng)，陽(yáng)極容易長(zhǎng)包。
動(dòng)力電節(jié)約
動(dòng)力電包括供水、供氣、供料、電解煙氣凈化、其他運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備動(dòng)力消耗及供電設(shè)備（配電所）自用電，平均在400kwh/t-Al左右。
若加強(qiáng)工廠管理，如杜絕電解槽供氣管網(wǎng)漏氣，可大大降低空壓機(jī)用電；電解槽蓋嚴(yán)槽罩，可大大降低凈化排煙機(jī)用電；再加強(qiáng)其他動(dòng)力設(shè)備管理，降低用電，電解鋁動(dòng)力用電可降到300kwh/t-Al以下。
提高整流效率
整流變壓器耗電和整流機(jī)組耗電均算到了整流效率之中。
目前，250臺(tái)槽以上的大系列，整流效率可到98%以上，200臺(tái)槽以下的中小系列，整流效率一般在97%左右。采用低自耗變壓器，高效整流器，大型系列，保持整流效率在98.5%或以上，也可明顯降低交流電耗。（提高1%整流效率，噸鋁可降低130kwh）
提高整流效率
整流變壓器耗電和整流機(jī)組耗電均算到了整流效率之中。
目前，250臺(tái)槽以上的大系列，整流效率可到98%以上，200臺(tái)槽以下的中小系列，整流效率一般在97%左右。采用低自耗變壓器，高效整流器，大型系列，保持整流效率在98.5%或以上，也可明顯降低交流電耗。（提高1%整流效率，噸鋁可降低130kwh）
2.2、降低氧化鋁消耗
氧化鋁實(shí)際消耗比理論值多36kg。
氧化鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為：
AO-1：98.6%；
AO-2：98.5%
一級(jí)品氧化鋁含量不低于98.6%，那么，噸鋁理論上需消耗1915.82kg，實(shí)際多耗約15kg，主要是飛揚(yáng)、運(yùn)輸損失及凈化收塵系統(tǒng)跑、冒。加強(qiáng)管理和粉塵回收利用，可將氧化鈉消耗降到1920kg/t-Al及以下。
2.3、降低陽(yáng)極消耗
理論上陽(yáng)極實(shí)際比理論多耗85kg左右，但電解電流效率不足100%，取93%，實(shí)際理論消耗359kg，實(shí)際多耗60kg左右（國(guó)外最好指標(biāo)也要多耗50kg左右）。
多耗的原因可分為炭陽(yáng)極掉渣和炭陽(yáng)極表面氧化兩類。
炭陽(yáng)極掉渣又由多種形式所產(chǎn)生：1）炭陽(yáng)極制造中焦粒在混捏時(shí)，表面未被液態(tài)瀝青充分包裹和浸透，所以在振動(dòng)成型時(shí)顆粒之間無(wú)法充分緊密粘接，焙燒后便不能形成完善的固定焦粒的瀝青碳網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在鋁電解過(guò)程中，焦粒脫落掉入電解質(zhì)中形成炭渣；
2）激振力不足，或振幅、頻率、振動(dòng)時(shí)間等參數(shù)不匹配，陽(yáng)極振動(dòng)不實(shí)，焙燒后陽(yáng)極氣孔率高，比重小，焦粒粘接不緊密，電解過(guò)程中出現(xiàn)掉渣；
3）石油焦煅燒時(shí)過(guò)燒，降低了焦粒炭的反應(yīng)活性，而陽(yáng)極制作中是由瀝青將焦粒粘接成型的，瀝青焙燒后留下的固定炭其活性高于焦粒，所以，在電解過(guò)程中，此種陽(yáng)極的網(wǎng)狀瀝青炭反應(yīng)較快，活性較低的焦粒炭反應(yīng)較慢，出現(xiàn)消耗速度不一致，導(dǎo)致掉渣；
4）陽(yáng)極配方不合理，尤其細(xì)粉料的配入量與孔隙率不匹配。如當(dāng)細(xì)粉料配入不足，孔隙率高，陽(yáng)極體積密度低，當(dāng)在電解中使用時(shí)，電解中產(chǎn)生的氧便進(jìn)入到孔中反應(yīng)，形成反應(yīng)不在同一底面上進(jìn)行，引起掉渣；
當(dāng)細(xì)粉料配入過(guò)量，陽(yáng)極體積密度高，由于細(xì)粉料被液體瀝青浸潤(rùn)的性能差，細(xì)粉難于成團(tuán)，不僅不能有效膠結(jié)顆粒，而且在孔隙中形成散料，在電解使用中掉渣尤為嚴(yán)重；
5）陽(yáng)極電流密度較低時(shí)，出現(xiàn)選擇性碳反應(yīng)[5]，即氧原子首先選擇在活性較強(qiáng)的網(wǎng)狀瀝青炭表面反應(yīng)，活性較低的焦炭便不發(fā)生反應(yīng)，網(wǎng)狀瀝青炭被消耗后，焦粒便掉入電解質(zhì)中形成炭渣；
6）電解過(guò)程中在陽(yáng)極底部產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w流向邊部時(shí)，形成的巨大壓力和流速?zèng)_擊陽(yáng)極的底表面，加速陽(yáng)極掉渣。
炭陽(yáng)極表面氧化是當(dāng)陽(yáng)極未被氧化鋁充分覆蓋而裸露，或覆蓋料不緊密，有空氣漏入時(shí)，便與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)， 生成二氧化碳?xì)怏w：
C+O2=CO2炭陽(yáng)極掉渣又由多種形式所產(chǎn)生：1）炭陽(yáng)極制造中焦粒在混捏時(shí)，表面未被液態(tài)瀝青充分包裹和浸透，所以在振動(dòng)成型時(shí)顆粒之間無(wú)法充分緊密粘接，焙燒后便不能形成完善的固定焦粒的瀝青碳網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在鋁電解過(guò)程中，焦粒脫落掉入電解質(zhì)中形成炭渣；
2）激振力不足，或振幅、頻率、振動(dòng)時(shí)間等參數(shù)不匹配，陽(yáng)極振動(dòng)不實(shí)，焙燒后陽(yáng)極氣孔率高，比重小，焦粒粘接不緊密，電解過(guò)程中出現(xiàn)掉渣；
3）石油焦煅燒時(shí)過(guò)燒，降低了焦粒炭的反應(yīng)活性，而陽(yáng)極制作中是由瀝青將焦粒粘接成型的，瀝青焙燒后留下的固定炭其活性高于焦粒，所以，在電解過(guò)程中，此種陽(yáng)極的網(wǎng)狀瀝青炭反應(yīng)較快，活性較低的焦粒炭反應(yīng)較慢，出現(xiàn)消耗速度不一致，導(dǎo)致掉渣；
4）陽(yáng)極配方不合理，尤其細(xì)粉料的配入量與孔隙率不匹配。如當(dāng)細(xì)粉料配入不足，孔隙率高，陽(yáng)極體積密度低，當(dāng)在電解中使用時(shí)，電解中產(chǎn)生的氧便進(jìn)入到孔中反應(yīng)，形成反應(yīng)不在同一底面上進(jìn)行，引起掉渣；
當(dāng)細(xì)粉料配入過(guò)量，陽(yáng)極體積密度高，由于細(xì)粉料被液體瀝青浸潤(rùn)的性能差，細(xì)粉難于成團(tuán)，不僅不能有效膠結(jié)顆粒，而且在孔隙中形成散料，在電解使用中掉渣尤為嚴(yán)重；
5）陽(yáng)極電流密度較低時(shí)，出現(xiàn)選擇性碳反應(yīng)[5]，即氧原子首先選擇在活性較強(qiáng)的網(wǎng)狀瀝青炭表面反應(yīng)，活性較低的焦炭便不發(fā)生反應(yīng)，網(wǎng)狀瀝青炭被消耗后，焦粒便掉入電解質(zhì)中形成炭渣；
6）電解過(guò)程中在陽(yáng)極底部產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w流向邊部時(shí)，形成的巨大壓力和流速?zèng)_擊陽(yáng)極的底表面，加速陽(yáng)極掉渣。
炭陽(yáng)極表面氧化是當(dāng)陽(yáng)極未被氧化鋁充分覆蓋而裸露，或覆蓋料不緊密，有空氣漏入時(shí)，便與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)， 生成二氧化碳?xì)怏w：
此外，電解過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體，沿著陽(yáng)極外表面排出，當(dāng)陽(yáng)極處于高溫紅熱狀態(tài)時(shí)，CO2氣體便與紅熱的炭發(fā)生布達(dá)反應(yīng)生成CO氣體，引起炭陽(yáng)極多耗[6]，即：
CO2+C=2CO
降低陽(yáng)極消耗
加強(qiáng)制作工藝優(yōu)化（ 控制好煅后石油焦性能；陽(yáng)極配方合理；混捏充分；振動(dòng)成型扎實(shí)均勻；焙燒升溫合理，陽(yáng)極燒透）；
改進(jìn)陽(yáng)極制作方式，提高陽(yáng)極理化性能（如馮乃祥教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的高溫模壓制作法）；
改變陽(yáng)極形狀及結(jié)構(gòu)（如天泰鋁業(yè)與中南工大等發(fā)明的穿孔陽(yáng)極，可降低陽(yáng)極凈耗17kg/t-Al）；
加強(qiáng)電解工藝及操作管理，減少氧化和掉塊。
2.4、降低氟化鹽消耗
理論上，鋁電解過(guò)程不消耗氟化鹽，但是，目前的大型預(yù)焙槽生產(chǎn)，每噸鋁需消耗20kg左右。
氟化鹽消耗主要來(lái)自兩方面，一是原材料帶入水分分解冰晶石，產(chǎn)生氟化氫氣體排出:
2Na3AlF6+3H2O=6HF+Al2O3+6NaF
二是高溫?fù)]發(fā)。
3.2、減少氟化物排放
一當(dāng)量氟化物相當(dāng)于6000-8000當(dāng)量CO2，所以，氟化物是極為有害的污染物。
降低氟化物排放應(yīng)從以下著手：
采取低電壓、低溫生產(chǎn)，可使電解槽加料口和出鋁口火眼良好密封，降低氟化鹽揮發(fā)；
采用高效吸附HF的凈化技術(shù)，使氣氟被氧化鋁充分吸附；
降低消耗主要從以下入手：
盡量降低原材物料含水量，減少冰晶石分解損失；
盡量降低電解溫度，減少氟化鹽揮發(fā)損失。如現(xiàn)在采取的低電壓運(yùn)行，電解槽下料口密封好，大大降低氟化鹽揮發(fā)（目前已有企業(yè)氟化鹽消耗到15kg以下）；
密閉好電解槽，減少無(wú)組織排放；
改進(jìn)和管理好凈化系統(tǒng)，高效回收氟化鹽。
3.減排
鋁電解過(guò)程中會(huì)排出廢氣（CO2、SO2、HF)和粉塵（氟化物揮發(fā)粉塵和氧化鋁飛揚(yáng)粉塵），所用能源主要為電，中國(guó)的電能主要是火電，發(fā)電產(chǎn)生大量CO2、SO2和NO物，這些都是有害氣體。
陽(yáng)極質(zhì)量低劣，會(huì)產(chǎn)生大量碳渣，碳渣燃燒產(chǎn)生CO2氣；撈碳渣會(huì)帶出大量氟化物，成為有害廢渣；電解槽大修產(chǎn)生的廢爐渣被定義為“高危廢渣”。
3.1、減少CO2、SO2、NO物排放3.減排
鋁電解過(guò)程中會(huì)排出廢氣（CO2、SO2、HF)和粉塵（氟化物揮發(fā)粉塵和氧化鋁飛揚(yáng)粉塵），所用能源主要為電，中國(guó)的電能主要是火電，發(fā)電產(chǎn)生大量CO2、SO2和NO物，這些都是有害氣體。
陽(yáng)極質(zhì)量低劣，會(huì)產(chǎn)生大量碳渣，碳渣燃燒產(chǎn)生CO2氣；撈碳渣會(huì)帶出大量氟化物，成為有害廢渣；電解槽大修產(chǎn)生的廢爐渣被定義為“高危廢渣”。
節(jié)能是鋁電解直接減少?gòu)U氣排放的渠道。
若電解鋁的綜合能耗從目前的13800kwh/t-Al降到11000kwh/t-Al以下，每噸鋁可減少排放CO2:0.978t；SO2:0.029t;NO物0.01485t。
降低陽(yáng)極消耗，也是減少CO2、SO2排放的主要渠道。
若將每噸鋁的碳耗（凈耗）降低30kg，可降低排放CO2:110kg；SO2:1.08kg。
降低陽(yáng)極消耗，還能減少陽(yáng)極需量，自然降低陽(yáng)極生產(chǎn)中的廢氣、廢物排放量。
保持除塵設(shè)備完好，不出現(xiàn)漏氣漏料，保證固氟充分回收；
采取全密封電解槽結(jié)構(gòu)，保證廢氣不外泄，杜絕無(wú)組織排放；
采用高質(zhì)量陽(yáng)極，不產(chǎn)生碳渣，消除撈碳渣帶走氟化鹽。
3.3、廢舊內(nèi)襯的回收利用
現(xiàn)代大型電解槽一般槽壽命達(dá)2000天左右，內(nèi)襯材料經(jīng)幾年使用后，侵入的氟化鹽和金屬鋁與內(nèi)襯材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由無(wú)害的材料變成了含有多種有害物的高危固體廢料，這些廢料經(jīng)雨水侵泡后，會(huì)放出氰化物等劇毒氣體；氟化鹽侵入地下污染地下水，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。
廢舊陰極炭塊與鋼棒回收利用
碳素內(nèi)襯可進(jìn)行氟化鹽分離后，生產(chǎn)出高質(zhì)量的石墨粉，成為其他產(chǎn)品的原料（青銅峽鋁廠已做成功）；也可直接用于煉鋼，碳成為燃料，氟化鹽成為添加劑，可使渣中的鐵含量降低1%以上。
廢舊鋼棒可直接回收煉鋼。
廢舊耐火材料回收利用
電解槽用的耐火材料通常是高鋁磚，氧化鋁平均含量在60%以上，所以，可把耐火材料磨細(xì)按比例（不超過(guò)0.4%，可不影響原鋁質(zhì)量）直接配入氧化鋁中作為電解原料（伊川鋁廠已試驗(yàn)成功）；也可作為生產(chǎn)氧化鋁的原料。
通過(guò)上述分析，鋁電解節(jié)能潛力很大，原材物料節(jié)約空間不小，廢物可做到充分利用，減排的效果會(huì)很好。當(dāng)然還需要做很多科研及試驗(yàn)，只要鋁行業(yè)廣大科技工作者不斷努力，一定能實(shí)現(xiàn)電解鋁的完全清潔生產(chǎn)。
