铝电解零碳排放技术进展 节能减排与最终实现零碳排放，是铝工业亟待解决的头等大事之一

　　节能减排与最终实现零碳排放，是铝工业亟待解决的头等大事之一。

 

　　1886年，美国大学生霍尔和法国大学生埃鲁几乎同时独立发明了铝的电解熔盐提取工艺，并分别取得了专利。1888年，霍尔建设的铝厂投产，并生产出了原铝。自此以后，人们把这种冰晶石–氧化铝熔盐电解法称为霍尔–埃鲁法。

 

　　2019年，美国铝业和力拓成立的合资企业Elysis公司生产出世界上首批零碳排放的原铝。大约在前后相差1年或更长些时间内，俄罗斯联合铝业公司和海德鲁铝业公司也分别生产出零碳排放铝。1888年—2019年的131年间，商业生产铝的原理和工艺没有变化，但电解槽结构却在不断地变化着。

 

　　自上世纪铝冶炼电解技术大规模应用后，人们就一直希望着霍尔–埃鲁电解法只产生O2。理论上，采用惰性阳极可以实现氧化铝的直接还原，不会排放CO2。大约在2006年，25kA惰性阳极电解槽采用金属惰性阳极进行生产，从而证实了采用惰性阳极这种方法是可行的。2019年，Elysis公司在美国圣安东尼奥举行的TMS会议上宣布了惰性阳极和稳定阴极的可用性。

 

　　截至目前，世界铝工业已研发成功3种零碳排放的惰性阳极铝电解技术：Elysis公司的ElysisTM技术、俄罗斯联合铝业公司的惰性阳极工艺、海德鲁铝业公司的近零铝排放的Halzero工艺。

 

　　我国对惰性阳极铝电解技术的研发也很重视。东北大学、中南大学等单位自2008年以来针对惰性阳极材料及其特性进行了10多年的研发。科技部批准设立国家“863”项目新材料技术领域的重大专项之一——“新一代铝电解金属陶瓷复合材料电极的制备技术”项目，以及随后的“973”项目都把惰性阳极的研发作为重点。我国铝业集团郑州研究院联合中南大学等单位，于2005—2006年成功地进行了惰性阳极和可湿润阴极组合的4kA级新型结构电解槽的生产试验。

 

　　开发惰性阳极技术的关键在于寻找到合适的阳极材料。阳极工作环境极其严酷——高温、高腐蚀性熔盐、高电流密度。阳极必须同时具有高电导率、高强度、耐高温、高抗腐蚀性、难溶于电解质等特性。因此，研究惰性电解技术及制造惰性阳极电解槽是一件极为繁重的复杂工作。同时，根据国际铝业协会资料，15%的区域碳排放是直接从铝冶炼和电解过程产生的，而惰性阳极铝电解槽技术使用非燃烧陶瓷材料或合金，不产生CO2，对于减少碳排放具有重要意义。