科研人员在电解槽现场测试全氟化碳排放

郑州研究院科研人员进行全氟化碳减排技术交流

近日，中铝郑州研究院牵头完成的“基于降低全氟化碳排放的铝电解节能降碳技术”取得重大突破。该技术从源头破解了我国大型铝电解槽在使用国产氧化铝时全氟化碳排放强度高的行业共性难题，使我国铝电解全氟化碳等效二氧化碳排放强度降至0.26吨/吨铝以下，降幅达77%以上，标志着我国在铝工业绿色转型与深度降碳领域取得重大突破。

全氟化碳是铝电解过程中产生的强温室气体，其全球变暖潜势约为二氧化碳的6500倍以上。由于国内氧化铝中含有较高的锂、钾等元素，进入电解槽后使电解质初晶温度降低30℃以上，从而严重影响氧化铝溶解。同时，随着电解槽向大型化发展，槽内氧化铝浓度分布不均匀问题凸显，导致局部阳极效应频发，全氟化碳排放量大幅上升。我国作为全球最大的电解铝生产国，受上述因素影响，行业全氟化碳排放强度此前一直高于全球平均水平。

针对这一行业共性难题，中铝郑州研究院科研团队从全氟化碳产生机理入手，经过近20年持续攻关，在国际上率先揭示了非阳极效应全氟化碳的产生机理，明确了“局部氧化铝浓度偏低”是导致全氟化碳持续排放的关键诱因，突破了传统仅靠提高平均浓度而忽视局部浓度偏低的认知局限。

中铝郑州研究院科研团队将降低全氟化碳排放与人工智能相结合，首创了“电解质成分差异化控制—均衡电解槽区域能量平衡—氧化铝下料精准控制”三维一体耦合技术，从源头抑制阳极效应，削减全氟化碳排放。其中，电解质成分差异化控制技术建立了与各氟化物含量相关的分子比控制模型，可依据不同企业原料差异定制化调控电解质成分，大幅提升对复杂电解质体系的适配性；均衡电解槽区域能量平衡技术通过优化槽内能量分布，改善氧化铝在复杂电解质中的溶解性，使氧化铝浓度分布偏差降低48%；氧化铝下料精准控制技术则实现了打壳击穿率≥90%、下料偏差≤10%等核心控制目标，解决了下料控制策略执行不到位的行业顽疾，有效避免了突发性阳极效应。三者协同发力，确保了槽内各区域氧化铝浓度始终维持在安全下限（≥1.2%）以上。“通俗地说，我们给铝电解槽装上了‘智能大脑’，让氧化铝在电解质中既‘溶得匀’又‘吃得准’，从源头上阻断全氟化碳的生成条件。”中铝郑州研究院铝电解技术负责人表示。

目前，该技术已在全国20余家电解铝企业推广应用，覆盖产能超600万吨。实际应用数据显示，该技术取得了显著的环保与经济效益，全氟化碳等效二氧化碳排放强度由1.12吨/吨铝降至0.26吨/吨铝以下，吨铝直流电耗平均降低47千瓦时以上，2022年至今累计节电11.33亿千瓦时，减排二氧化碳1871万吨，新增经济效益11.46亿元。该技术已获授权发明专利29件、实用新型专利2件。其中，核心专利“一种降低铝电解全氟化碳排放量的方法”已在美国、挪威、加拿大、俄罗斯和阿联酋完成专利布局，并获得加拿大和俄罗斯授权。

业内专家认为，该成果开辟了绿电铝深度降碳新路径。在当前全球绿色贸易壁垒不断抬高的背景下，这一自主可控的源头减排技术将为电解铝企业应对碳约束、提升我国铝工业国际竞争力、推动行业绿色低碳转型提供重要技术支撑。

从实验室机理突破到全国20余家企业规模化应用，从单点技术攻关到行业共性难题破解，中铝郑州研究院坚持以科技创新为引擎、以源头降碳技术为载体，不断探索铝电解“控氟降碳、绿色增效”的发展路径，致力于成为铝工业绿色低碳转型的行业标杆，为有色金属行业绿色低碳发展贡献可复制、可推广的“中铝方案”。

（孟凡凯 张芳芳）