Tại Hội nghị Khai khoáng và Hội nghị Kim loại quan trọng Indonesia 2025 - Diễn đàn Công nghiệp Nhôm, ông Hu Guojing, Giám đốc Kỹ thuật của Công ty Công nghệ Bảo vệ Môi trường và Tiết kiệm Năng lượng Lvtianhe Giang Tô, đã chia sẻ những hiểu biết về chủ đề "Công nghệ tiết kiệm carbon và tiêu chuẩn phát hiện cho lớp phủ gốm chức năng chống oxy hóa trên các cực dương nhôm điện phân".
Giải pháp kỹ thuật
Những điểm đau trong ngành công nghiệp nhôm điện phân
Anod hóa:
Cực dương là một nguyên liệu quan trọng trong quá trình điện phân nhôm, và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ số sản xuất và kinh tế như hiệu suất dòng điện, chất lượng nhôm nguyên sinh, tiêu thụ nguyên liệu và cường độ lao động.
Than dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ trên 500°C, dẫn đến tiêu thụ cực dương ròng cao, tạo cặn oxy hóa và tiêu thụ không đều. Do đó, việc cải thiện khả năng chống oxy hóa của các cực dương than có ý nghĩa rất lớn đối với việc giảm chi phí, nâng cao hiệu quả và ổn định sản xuất.
Ảnh hưởng của oxy hóa:
Tăng tiêu thụ cực dương ròng
1. Tăng đáng kể tiêu thụ cực dương ròng và chi phí cao hơn;
2. Chu kỳ cực dương giảm, tần suất thay cực dương tăng và gây nhiễu loạn cho sự cân bằng nhiệt của bể điện phân.
Cực dương còn lại không đều và mỏng
1. Dễ gây ra hiện tượng lộ đáy và nóng chảy móng vuốt, làm giảm chất lượng nhôm nguyên sinh;
2. Gây ra sự phát triển và tiêu thụ cực dương không đều.
Cặn than trong dung dịch điện phân
1. Cặn than dẫn đến giảm hiệu suất dòng điện;
2. Tăng khối lượng công việc của nhân viên;
3. Cặn than được phân loại là chất thải nguy hại, làm tăng chi phí xử lý.
Ảnh hưởng đến sự cân bằng nhiệt
1. Ảnh hưởng đến sự cân bằng nhiệt của bể điện phân;
2. Tăng hệ số hiệu quả.
Thành phần tiêu thụ cực dương
Phát triển công nghệ chống oxy hóa cực dương
Các yếu tố chính hạn chế sự phát triển công nghệ: 1. Hiệu quả chống oxy hóa; 2. Đầu tư chi phí. Chỉ bằng cách tạo ra giá trị cho khách hàng thì một công nghệ mới thực sự có giá trị!
Giải pháp - Công nghệ phủ nano gốm chống oxy hóa cho cực dương
Một máy phun tự động hoặc thủ công được sử dụng để phủ một lớp nano gốm dày 0,3-0,4mm lên các mặt bên và một phần mặt trên của cực dương. Sau khi khô và đông cứng tự nhiên, một lớp bảo vệ gốm dày được hình thành trên bề mặt cực dương, cách ly hiệu quả không khí và carbon dioxide, giảm tổn thất do oxy hóa, và do đó kéo dài tuổi thọ của cực dương.
Đặc điểm của lớp phủ gốm truyền thống
Độ cứng cao, độ giòn cao; khả năng chịu nhiệt độ cao, hoạt động hóa học ổn định; khả năng thấm hút kém với vật liệu carbon.
1. Điều kiện thí nghiệm: 900°C, không khí, thời gian: 5 ngày nung (120 giờ); kết quả: tổn thất do oxy hóa <1,5%, độ bám dính giảm sút, có hiện tượng bong tróc rõ rệt;
2. Điều kiện thí nghiệm: 900°C, không khí, thời gian: 168 giờ; kết quả: tỷ lệ tổn thất do oxy hóa >30%, cho thấy lớp phủ bị hỏng nhanh chóng.
Ưu và nhược điểm của sản phẩm phủ gốm truyền thống
Ưu điểm: 1. Độ chặt chẽ tốt; 2. Độ bám dính mạnh ở nhiệt độ phòng; 3. Độ cứng cao; 4. Bảo vệ ngắn hạn tốt;
Nhược điểm: 1. Khả năng thấm hút kém; 2. Khả năng chống sốc nhiệt kém của lớp phủ.
Hình dạng của khối carbon được phủ sau khi bị sốc nhiệt
Điều kiện sốc nhiệt: lò nung 900°C, không khí. Trong 24 giờ đầu tiên, lấy khối carbon ra mỗi 8 giờ, làm nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó nung lại lên 900°C. Lặp lại quá trình sốc nhiệt này ba lần. Lấy khối carbon ra sau khi nung liên tục trong lò nung trong 48 giờ.
Kết quả: Có các vết nứt sốc nhiệt rõ rệt trên bề mặt lớp phủ, độ bám dính của lớp phủ kém; có nhiều hố oxy hóa trên khối carbon; tổn thất do oxy hóa > 18%;
Giải thích: Sau khi bị sốc nhiệt, lớp phủ gốm bị nứt cục bộ. Sau khi oxy hóa cục bộ, sự khuếch tán nhanh chóng xảy ra tại giao diện liên kết, dẫn đến lớp phủ bị hỏng.
Lvtianhe - Nguyên tắc của công nghệ gốm chức năng thế hệ mới
Lvtianhe - Nguyên tắc của công nghệ gốm chức năng thế hệ mới
Nén chặt ở nhiệt độ thấp: Bột nano alumina đặc biệt trải qua quá trình đông cứng ở nhiệt độ thấp dưới tác dụng của chất kết dính nano và chất xúc tác, với sự liên kết hạt và nén chặt nung ở nhiệt độ trên 500°C.
Tính tự phục hồi có độ thấm cao: Vật liệu hoạt tính lấp đầy các khoảng trống ở nhiệt độ cao và thâm nhập vào các lỗ vi mô của cực dương, tăng cường độ thấm và độ bám dính.
Tăng độ dẻo bằng gốm: Thêm vật liệu tăng độ dẻo bằng sợi gốm để cải thiện độ dẻo dai, độ bám dính giao diện và khả năng chống sốc nhiệt.
Công nghệ cốt lõi
Công nghệ chế tạo bột gốm nano: 1. Công nghệ chế tạo bột nhôm oxit vi tinh thể có hàm lượng natri thấp; 2. Công nghệ kiểm soát hình dạng và dạng tinh thể của bột nhôm oxit; 3. Công nghệ tối ưu hóa và thành phần kích thước hạt; 4. Công nghệ khử kết dính khô bột siêu mịn.
Công nghệ cốt lõi của lớp phủ chống oxy hóa thế hệ II: 1. Cải thiện độ bám dính của lớp phủ; 2. Tăng cường độ dẻo dai ở nhiệt độ cao của lớp phủ và cải thiện khả năng chống sốc nhiệt; 3. Tăng cường độ thấm ở nhiệt độ cao của lớp phủ;
Robot phun tự động: Tối ưu hóa đường vận chuyển cực dương, thiết kế máy phun tự động dựa trên điều kiện thực tế để thực hiện các thao tác phun tự động, hiệu quả và thân thiện với môi trường cho các khối cacbon cực dương.
Phương pháp thi công phun - Phun thủ công
Khu vực phun bẩn, lộn xộn và kém chất lượng : 1. Gây ô nhiễm môi trường làm việc; 2. Tạo ra nhiều bụi
Hiệu quả phun thấp: Hiệu quả thấp, không đáp ứng được nhu cầu công nghiệp.
Nhiều nhân viên phun: Đối với công suất 1 triệu, 1.200 cực dương, cần hơn 20 nhân viên để thực hiện ca ba đổi.
Cường độ lao động cao đối với nhân viên phun: Cường độ lao động của các thao tác phun tương đối cao.
Chất lượng lớp phun không ổn định: Chất lượng lớp phun bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như thao tác của nhân viên và hiệu suất thiết bị.
Lập kế hoạch rườm rà: Cần nhân viên chuyên môn để thực hiện mua sắm định kỳ.
Chi phí cao cho các thao tác phun lớp phủ: Chi phí nhân công cao, chi phí thiết bị đáng kể, lãng phí vật liệu nghiêm trọng, chi phí xử lý bảo vệ môi trường lớn và yêu cầu diện tích sàn lớn góp phần làm tăng chi phí.
Nhiều yếu tố can thiệp
Giải pháp - Robot phun sơn tự động Lv Tianhe
Tốc độ phun sơn: 70 - 80 mảnh/giờ, khoảng 500 mảnh được phun sơn trong một ca làm việc 8 giờ;
Tự động hóa: Cho phép phun sơn tự động, đảm bảo chất lượng đồng đều và ổn định.
Ưu điểm của Robot phun sơn tự động
Thân thiện với môi trường:
1. Địa điểm phun sơn sạch sẽ;
2. Thu gom bụi, không gây ô nhiễm, không bắn tung tóe;
Hiệu quả phun sơn cao:
Hiệu quả cao trong phun sơn tự động, với 600 - 700 mảnh được phun sơn mỗi ca, đáp ứng đầy đủ nhu cầu công nghiệp.
Tiết kiệm nhân công:
Đối với công suất sản xuất nhôm điện phân 1 triệu tấn, gần 1.200 cực dương cần được xử lý hàng ngày, đòi hỏi tổng cộng 3 - 6 nhân viên cho hai ca làm việc.
Cường độ lao động thấp cho nhân viên phun sơn:
Mức độ tự động hóa cao làm giảm đáng kể cường độ lao động.
Chất lượng phun sơn ổn định:
Phun sơn tự động đảm bảo chất lượng ổn định; hiệu suất thiết bị ổn định.
Dự án chìa khóa trao tay, giải pháp toàn diện:
Bên B chịu trách nhiệm cung cấp nguyên liệu, thiết bị, dịch vụ phun sơn và dịch vụ theo dõi toàn diện trong suốt quá trình ứng dụng, giảm bớt lo lắng của khách hàng và cho phép họ "ngồi lại và tận hưởng lợi ích".
Chi phí vận hành phun sơn thấp:
Giảm nhân công, hiệu suất thiết bị cao, tuổi thọ dài, tiêu thụ năng lượng thấp, không lãng phí vật liệu và yêu cầu diện tích sàn nhỏ.
Đảm bảo hiệu quả:
Kiểm soát toàn diện hiệu quả sử dụng nguyên liệu, thiết bị và quy trình phun sơn để đảm bảo kết quả tối ưu.
Ưu điểm của Giải pháp Công nghệ Tiết kiệm Carbon của Lv Tianhe cho Cực dương Nhôm điện phân
Ưu điểm về chất lượng sản phẩm: Hiệu quả chống oxy hóa cao nhất và hiệu quả tiết kiệm carbon tốt nhất;
Ưu điểm về nguyên liệu: Sở hữu toàn bộ quy trình từ nguyên liệu cơ bản đến vật liệu phủ gốm chức năng;
Dây chuyền sản xuất; ưu điểm về thiết bị: Sở hữu khả năng R&D và thiết kế cho thiết bị phun sơn tự động và thông minh.
Hiệu suất sản phẩm và tiêu chuẩn phát hiện
Đặc điểm của Giải pháp Công nghệ Tiết kiệm Carbon của Lv Tianhe cho Anode Nhôm Điện phân
Kéo dài chu kỳ anode 1-2 ngày: Có thể kéo dài chu kỳ 1-2 ngày, giảm lượng cặn carbon và thay thế anode, và nâng cao hiệu suất dòng điện.
Ủ và nén chặt ở nhiệt độ phòng: Tạo màng tự nhiên, ủ, không cần nung nóng, không bị nứt; lớp phủ vẫn dày đặc ở 0-900°C.
Xanh và thân thiện với môi trường: Thành phần chính là alumina, và tất cả các thành phần phụ trợ đều là nguyên liệu vô cơ an toàn và thân thiện với môi trường, không ăn mòn, không có tính bay hơi hữu cơ, và không ảnh hưởng đến chất lượng nhôm nguyên chất hoặc thành phần điện phân.
Tính chất cơ bản của lớp phủ gốm nano LTH
Hiệu suất chống oxy hóa - Phát hiện trong phòng thí nghiệm
Khả năng chống oxy hóa tuyệt vời; sau 7 giờ oxy hóa ở 900°C, không có oxy hóa xảy ra ở khu vực được phủ.
Liên kết chặt với vật liệu cacbon, không bị nứt, không bị bong tróc, và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời.
Hiệu suất chống oxy hóa - Phát hiện trong phòng thí nghiệm
Oxy hóa trong môi trường không khí ở 900°C (lên đến 720 giờ thử nghiệm oxy hóa nhiệt độ cao, không có oxy hóa).
Tiêu chuẩn thử nghiệm hiệu suất
Oxy hóa móc thép anode
Cơ chế ăn mòn bề mặt móc thép anode
Các oxit sắt có cấu trúc tinh thể ion rắn, trong khi lớp oxit bề mặt sắt thể hiện các tính chất bán dẫn khác nhau, do đó quá trình oxy hóa sắt về cơ bản là một phản ứng điện hóa.
Tổn thất do oxy hóa móc thép
1. Nguồn chính của Si và Fe đến từ bốn nguyên liệu: alumina, florua nhôm, vật liệu che phủ anode và anode cacbon.
2. Hàm lượng Fe được đưa vào trực tiếp và gián tiếp do oxy hóa móc thép chiếm tới 60%.
Tổn thất do ăn mòn móc thép anode tại một doanh nghiệp có công suất 400.000 tấn nhôm điện phân:
1. Ước tính có khoảng 60% (550-650 ppm) lượng Fe trong nhôm nóng chảy có nguồn gốc từ sự ăn mòn của móng vuốt thép và cuối cùng đi vào nhôm nóng chảy.
2. Do quá trình oxy hóa của móng vuốt thép, hơn 10.000 móng vuốt thép bị thải bỏ hàng năm, với chi phí sửa chữa vượt quá 10 triệu nhân dân tệ.
3. Đường kính của móng vuốt thép giảm từ 18 cm xuống còn 14 cm do oxy hóa, dẫn đến sự gia tăng khoảng 25 mv trong sự sụt giảm điện áp của móng vuốt thép và gia tăng 82,5 kW·h trong lượng điện tiêu thụ cho mỗi tấn nhôm.
Đặc tính kỹ thuật của lớp phủ chống oxy hóa cho móng vuốt thép anốt
Đặc tính kỹ thuật của lớp phủ này:
Chống ăn mòn hơi nước ở nhiệt độ cao của các hợp chất florua và khí HF;
Hệ số giãn nở nhiệt tương tự như móng vuốt thép, không dễ bị nứt;
Liên kết chặt chẽ với móng vuốt thép, không dễ bị bong tróc;
Có khả năng tự phục hồi ở nhiệt độ cao;
Áp suất hơi thấp ở nhiệt độ cao, với lượng bay hơi của lớp phủ giảm thiểu;
Có khả năng nung kết và nén chặt ở nhiệt độ thấp hơn.
Tác dụng của lớp phủ móng vuốt thép
Phương pháp áp dụng:
1. Làm sạch móng vuốt thép: Loại bỏ các chất dính còn sót lại trên bề mặt móng vuốt thép;
2. Áp dụng: Quét hoặc phun, với tốc độ 1 kg/m²;
3. Sau khi quét, để khô tự nhiên trong 8 giờ trước khi đưa vào sử dụng.
Lưu ý: Đảm bảo bề mặt của móng vuốt thép sạch sẽ trước khi sơn; nếu không, hiệu quả lớp phủ sẽ bị ảnh hưởng.
Tác dụng của lớp phủ lên móng vuốt thép
Sáu chu kỳ thử nghiệm oxy hóa liên tiếp:
1. Bề mặt của móng vuốt thép được phủ có màu xám kim loại, mịn, không có u nhọt hoặc oxy hóa đáng kể;
2. Bề mặt của móng vuốt thép không được phủ phát triển các u nhọt vẩy sắt oxit, và sau khi loại bỏ các u nhọt, có thể thấy các vết lõm oxy hóa trên bề mặt;
3. Tốc độ ăn mòn oxy hóa trung bình của móng vuốt thép giảm hơn 80% sau khi áp dụng lớp phủ.
Lợi ích của lớp phủ chống oxy hóa cho thanh thép
1. Thông thường, việc sử dụng lớp phủ chống oxy hóa có thể giảm hơn 80% oxy hóa của thanh thép;
2. Sau khi áp dụng lớp phủ chống oxy hóa cho thanh thép, tuổi thọ của thanh thép được kéo dài hơn gấp đôi, tiết kiệm 9 triệu nhân dân tệ mỗi năm cho chi phí bảo trì thanh thép;
3. Tốc độ oxy hóa của thanh thép giảm, làm giảm đáng kể hàm lượng sắt đi vào nhôm nguyên chất, cải thiện chất lượng nhôm nguyên chất, tăng năng suất nhôm nguyên chất 99,85 và tạo ra lợi ích bổ sung hơn 9 triệu nhân dân tệ.
Lợi ích kinh tế của ứng dụng công nghiệp
Việc áp dụng giải pháp công nghệ tiết kiệm carbon của công ty cho các cực dương nhôm điện phân thường giảm tiêu thụ cực dương từ 3-6%, kéo dài chu kỳ cực dương lên đến hai ngày và giảm tổng tiêu thụ cực dương trên mỗi tấn nhôm hơn 15 kg. Lợi ích kinh tế được tính toán dựa trên công suất sản xuất nhôm điện phân là 1 triệu tấn.
Giảm tiêu thụ cực dương ròng:15 kg C/t-Al × 1.000.000 t-Al/năm = 15.000 t C/năm; 15.000 t C/năm × 930 USD/t-C = 14.000.000 USD/năm
Giảm lượng cặn carbon trong điện phân:Lượng cặn carbon giảm hơn 50%, giảm tổn thất điện phân: Lượng cặn carbon được nạo sạch là gần 5.000 t/năm. Giảm 50% lượng cặn carbon được nạo sạch tương đương với 2.500 t cặn carbon. Hàm lượng carbon trong cặn carbon là khoảng 20% và hàm lượng điện phân lên đến 80%, dẫn đến giảm 2.000 tấn tổn thất điện phân, tương đương 1 triệu USD/năm.
Giảm lượng phát thải carbon dioxide:Bằng cách giảm oxy hóa và cháy cực dương, lượng phát thải carbon dioxide giảm 50.000 tấn mỗi năm;
Lợi ích chuyển đổi của thành phần nhôm oxit trong lớp phủ:Thành phần chính của lớp phủ chống oxy hóa là nhôm oxit, đi vào điện phân như một nguyên liệu thô và cuối cùng được chuyển đổi thành nhôm kim loại. Giá trị của nguyên liệu thô tương đương với 1 triệu USD/năm.
Giảm số lượng và khối lượng công việc thay thế cực dương:Việc kéo dài chu kỳ cực dương thêm hai ngày có thể giảm 15.000 lần thay thế cực dương mỗi năm.
Lợi ích kinh tế ẩn của việc tăng cường sự ổn định của cực điện phân:Sau khi áp dụng lớp phủ nano gốm chống oxy hóa cực dương, oxy hóa cực dương giảm, lượng cặn carbon trong điện phân giảm, do đó giảm điện trở suất và tiêu thụ điện năng của điện phân, cải thiện điều kiện của cực. Đồng thời, diện tích mặt cắt ngang dẫn điện của cực dương được tăng lên, giảm mật độ dòng điện, từ đó làm giảm điện áp cực và tăng cường sự ổn định hoạt động của cực điện phân. Hiệu suất dòng điện được tăng hơn 0,5%, tiêu thụ điện năng một chiều giảm hơn 100 kW·h và lợi ích kinh tế là 50 triệu nhân dân tệ.
Đầu tư toàn diện vào công nghệ chống oxy hóa:Chúng tôi cung cấp cho khách hàng một loạt các dịch vụ, bao gồm vật liệu phủ, thiết bị phun tự động, dịch vụ phun và đảm bảo hiệu quả ứng dụng, để giải quyết những lo ngại của họ và đảm bảo họ đạt được tiết kiệm chi phí. Bên B sẽ nhận được 50% tổng số tiền tiết kiệm chi phí làm phí dịch vụ kỹ thuật.
Lợi ích toàn diện được tạo ra cho khách hàng
Bằng cách áp dụng công nghệ tiết kiệm carbon cực dương của Công ty Lvtianhe, một doanh nghiệp nhôm có công suất 1 triệu tấn nhôm điện phân có thể đạt được lợi ích kinh tế hàng năm là 10 triệu USD.
Nhấp để xem báo cáo đặc biệt về Hội nghị Khai thác mỏ và Hội nghị Kim loại quan trọng Indonesia 2025.
