记者徐鹏飞

今年8月，全球最大的投入产业化应用的魏桥创业集团600kA铝电解生产线研发应用的“铝电解一体化铜炭复合阴极技术开发及应用”项目通过了专家评审。节能、降碳、延寿和环保，被业内誉为目前全球铝电解领域一项全新的迭代技术横空出世。

近日，该核心技术成果纳入山东省重大科技成果库，入选“山东好成果”，作为具有重大突破性成果在全省推介。

据悉，自2014年魏桥集团投运全球首条600kA电解系列生产线以来，不断与合作单位一道进行新工艺、新技术的创新尝试，实现了一定突破，在降碳、减排、节能、提效等领域成效显著，创造了良好的经济和社会效益，对助力国家“双碳”目标实现，促进行业高质量发展发挥着积极作用。

铝电解一体化铜炭复合阴极技术究竟有多强？

山东宏拓实业有限公司铝业公司第一分公司总经理王昌介绍，项目成果在魏桥创业集团生产线应用以来，年节电1.00×108kWh，节约标准煤4.0万吨，减排二氧化碳10.0万吨，减少固废1300吨，每年可实现节电效益5012万元，增产效益5315万元，延寿效益2279万元，其他效益713万元，年经济效益合计13319万元，经济和社会效益显著，项目整体技术达到国际领先水平。

记者了解到，该项目首创采用全铜导电棒，与阴极炭块采用冷态精密装配方式，开发了防渗碳和抗腐蚀一体化铜炭复合阴极，降低了导电棒和铝液之间的电阻差，均化了铝液电流分布，降低了水平电流，提高了磁流体稳定性，实现了大容量铝电解槽在更低电压下稳定运行；开发了一体化铜炭复合阴极电流分布均化技术，降低了阴极电流密度集中度，减缓电化学腐蚀速率，具备大幅延长电解槽寿命的条件；针对一体化铜炭复合阴极，建立了对内衬保温材料升级及热平衡匹配优化设计方法，实现了“低热损、慢衰减”和良好的热平衡状态；建立了与铜炭复合阴极技术特点相适宜的标准化生产工艺技术标准。技术创新程度高。

从技术经济指标看，该技术实现了阴极电压降150mV，铝液水平电流同比降低70%，槽工作电压3.86V~3.89V，平均电流效率94.2%，铝液直流电耗12242kWh/t-Al。技术经济指标先进。

项目采用数值模拟方法研究揭示了阴极及导电棒应力应变、界面稳定和低电压能量平衡等机理，开发了一体化铜炭复合阴极技术，降低了界面接触压降，提高了阴极导电性能，均化了铝液电流分布，大幅降低了水平电流，解决了超大容量铝电解槽磁流体稳定空间小、槽寿命短，以及低电压热平衡匹配等一系列技术难题。技术难度大，复杂程度高。

项目自2016年7月陆续应用于邹平汇盛、邹平宏正、云南宏泰和云南宏合400kA和600kA生产线，截至2023年7月底累计应用104台。电解槽长期运行平稳、高效，技术重现性好，成熟度高。

据悉，铝电解一体化铜炭复合阴极技术由山东魏桥创业集团所属山东宏拓实业有限公司、东北大学设计研究院（有限公司）、德国TOKAICOBEXGmbH公司、中国有色金属建设股份有限公司联合研发。项目紧紧围绕国家“双碳”目标和高能耗产业政策的要求，最早于2016年开始在魏桥创业集团进入试验阶段，从最初的两台电解槽到10台电解槽，逐步扩大到现在的100多台电解槽，花费了7年时间。“之所以耗时7年，目的是拉长时间周期，以验证技术的安全性、稳定性和可靠性。通过分析魏桥集团内部400kA和600kA槽型的生产数据，600kA槽型上取得了最好的节能效果。目前该技术已经非常成熟，在行业里面有很强的示范作用。在节能降碳的大背景下，其市场前景广阔。”王昌说。

从产量优势转换成技术优势，进而形成市场优势，成为行业主导，魏桥创业集团不断修炼内功：从最初的粗放型高排放，到清洁能源占比超过1/3，吨铝能耗和排放全球最低，提高铝电解核心技术的国际竞争力，在行业赛道遥遥领先。