一、技术内容

（一）基本原理

本项目从源头上找到电解槽稳定高效运行的技术措施，通过对电解槽结构研究，发现适当调整阴极导电结构既可以大幅降低铝液中水平电流，提高电解槽稳定性，同时保持阴极压降不升高。阴极导电结构形式多样，其对消除阴极水平电流和提高磁流体稳定性的贡献，以及所带来的施工难度和使用成本不同。本项目找到了一种较为简便的途径，即适当调整阴极钢棒和炭块高度，通过将钢棒按照一定高度比例分割，从而改变阴极钢棒的导电路径；优化阴极钢棒与炭块的组装形式等手段调整阴极导电结构。

（二）工艺技术

首创了双层阴极钢棒阴极导电结构、水平电流和电磁力双重优化的电解槽节能新技术；开发并设计了保温型电解槽内衬结构，保证了低极距下电解槽的热平衡；基于“新型湿法焙烧启动技术”开发的启动过程与非正常期快速降电压管理的节能技术；开发了低效应、高效能智能化槽控技术。

图1 新式阴极钢棒电解槽工艺流程

（三）技术创新点及特色

与现有节能技术相比，新式阴极钢棒结构技术具有以下特点：

（1）通过铝电解阴极结构及其导电路径的优化设计，从根本上降低了铝液中水平电流，提高了电解槽的稳定性，降低了能耗，提高了电流效率。

（2）仅仅需要增加一次性炭素材料、钢棒钢材成本，使用成本十分低廉。

（3）不需要改变原有阴极的平底结构，阴极使用寿命不受影响。

（4）与传统电解槽操作工艺相同，生产组织和管理衔接没有障碍。

（5）使用传统较为成熟的焦粒焙烧启动工艺，推广应用范围十分广阔。

（6）具有普遍的适应性，可以满足不同容量电解槽的需要。

 （7）可有效提高电解过程电能利用率，具有显著的节电效果。

图2 新式阴极钢棒结构技术路线

二、实施效果

（一）环境效益

表1 某公司220kA电解槽工业试验考核期结果

（二）经济效益

    示范工程实施期为3年，共投资15333.9万元，其中新技术投资4620万元（含研究试验费用2000万元）。据估算，全部投资税后回收期为5.4年（含改造期），全部投资税后内部收益率为15.9%，其中，新技术投资的投资回收期为1.7年（含改造期），投资内部收益率为268.1%。

（三）水平评价

    本技术为具有我国自主知识产权的重大原创技术，拥有3项中国发明专利和3项中国实用新型专利，申请了10余项国际专利。曾获2012年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖，成果达到国际领先水平。