Reduction of environmental emissions and energy consumption of the primary aluminium production with improvements to the chemical, electrical and thermal synergy.

通过改善化学、电气和热协同作用，减少原铝生产的环境排放和能源消耗。

• 批准号: 562923-2021
• 负责人: Dion, Lukas
• 金额: $ 11.68万
• 依托单位: Université du Québec à Chicoutimi
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=722119
• 关键词: Reduction; environmental; emissions; energy; consumption

Aluminum is produced from alumina dissolved in molten cryolite, by electrolysis at a temperature of about 940-970°C. As in any chemical reactor, in the aluminum electrolysis cell the optimal operational conditions require the homogeneous distribution of the intensive parameters like temperature, alumina concentration, current density, etc. Introducing, dissolving, and dispersing of the alumina powder uniformly in this shallow molten electrolyte layer represents a very important and difficult challenge. The alumina concentration gradients in the cell are strongly correlated with the cell chemical, thermal and electrical heterogeneities.The collaborative work described builds upon a previous partnership with Rio Tinto Aluminium that looked precisely at the alumina dissolution kinetics. The scope of the research program was extended in order to improve the understanding of the root causes of the chemical, thermal and electrical heterogeneities in an electrolysis cell. The work will directly lead to potential improvements and solutions to increase the homogeneity in an electrolysis cell. By doing so, the electrolysis cell will consume a lower amount of electrical energy as well as significantly reducing the frequency of process perturbations generating important amounts of greenhouse gases (GHG), specifically the perfluorocarbon gases (PFC). The different projects within the scope of this research will be based on mathematical modeling, simulations, experimental low-temperature analog systems, experimental high-temperature molten salt setups, data analytics of industrial data and in situ industrial measurements.The primary aluminum industry represents a very important sector in the Canadian economy. The Canadian smelters excel worldwide in their energy efficiency and low environmental impact. RTA, the third biggest producer of primary metal is also a technology leader. The expected results will help the Canadian aluminum industry to keep its leading position in the increasingly stronger international competition.#(cr)#(lf)L'aluminium est le produit résultant de l'électrolyse de l'alumine dissoute dans la cryolite fondue à une température d'environ 940-970°C. L'atteinte des conditions optimales d'une cuve d'électrolyse d'aluminium requiert une distribution homogène des paramètres intensifs comme la température, la concentration d'alumine, la densité du courant, etc. L'introduction, la dissolution et la dispersion de l'alumine de façon uniforme au sein de la mince couche de bain électrolytique représentent un défi difficile. La présence de gradients de concentration d'alumine corrèle fortement avec les hétérogénéités chimiques, thermiques et électriques de la cuve. Ce travail collaboratif est basé sur une collaboration précédente avec Rio Tinto Aluminium qui s'intéressait précisément à la cinétique de dissolution d'alumine. Le contenu du programme de recherche a été étendu pour améliorer la compréhension des causes fondamentales et ainsi réduire les hétérogénéités chimiques, thermiques et électriques dans les cuves d'électrolyses. Il y aura donc une réduction de la consommation spécifique d'énergie nécessaire au procédé. De plus, une meilleure homogénéité permettra de minimiser la fréquence des perturbations chimiques qui entraine la génération de perfluorocarbures, ce qui réduira le bilan d'émissions de gaz à effet de serre. Les différents projets considérés par ce programme de recherche seront basés sur des modèles mathématiques, des simulations, des systèmes expérimentaux à basse et haute température, de l'analyse de données industrielles et des mesures in situ dans les salles d'électrolyses de Rio Tinto Aluminium.L'industrie de production d'aluminium primaire représente un secteur important de l'économie canadienne. En effet, les alumineries du Canada excellent à travers le monde pour leur consommation d'énergie propre et leur faible impact environnemental. Rio Tinto Aluminium est le troisième plus grand producteur de métal pri

铝是由溶解在熔融冰晶石中的氧化铝在约940-970°C的温度下通过电解生产的。与任何化学反应器一样，在铝电解槽中，最佳操作条件需要强度参数（如温度、氧化铝浓度、电流密度等）的均匀分布。在该浅熔融电解质层中均匀地引入、溶解和分散氧化铝粉末代表了非常重要且困难的挑战。电解槽中的氧化铝浓度梯度与电解槽的化学、热和电不均匀性密切相关。所描述的合作工作建立在与力拓铝业之前的合作伙伴关系的基础上，该合作伙伴关系精确地研究了氧化铝溶解动力学。研究计划的范围扩大，以提高电解槽中化学，热和电不均匀性的根本原因的理解。这项工作将直接导致潜在的改进和解决方案，以增加电解槽中的均匀性。通过这样做，电解槽将消耗较少量的电能，并显著降低产生大量温室气体（GHG），特别是全氟化碳气体（PFC）的过程扰动的频率。本研究范围内的不同项目将基于数学建模，模拟，实验低温模拟系统，实验高温熔盐设置，工业数据的数据分析和现场工业测量。原铝工业代表了加拿大经济中非常重要的部门。加拿大冶炼厂在能源效率和低环境影响方面在世界范围内名列前茅。RTA是第三大初级金属生产商，也是技术领导者。预期的结果将有助于加拿大铝业在日益激烈的国际竞争中保持领先地位。(cr)#（lf）L'aluminium est le produit résultant de l'electrrolyse de l'alumine dissoute dans la cryolite fondue à une température d'environ 940-970°C. L'atteinte des conditions optimales d'éelectrolyse d'aluminum requiert une distribution homogène des parametres intensifs comme la température，la concentration d'alumine，la densité du curant，etc. L'introduction，la dissolution et la dispersion de l'alumine de façon uniform Au sein de la mince couche de bain éelectrolytique représentent un défi difficile. La présence de gradient de concentration d'alumine corrèle fortement avec les hétérogénéités chimiques，proneques et électriques de la cuve. 该合作工作是基于与Rio Tinto Aluminium公司的一项合作，Rio Tinto Aluminium公司对铝的溶解电影感兴趣。该研究方案的内容包括促进对基本原因的认识，并在电解槽中研究化学、化学和电气方面的问题。Il y aura donc une réduction de la consommation spécifique d'énergie nécessaire Au procédé.此外，一种最好的均质渗透剂可以最大限度地减少产生全氟化碳的化学扰动的频率，从而减少气体排放的影响。Les différents projets considerés par ce programme de recherche seront basés sur des modèles mathématiques，des simulations，des systèmes expérimentaux à basse et haute temperature，de l'analysis de données industrielles et des mesures in situ dans les salles d'électrolyses de Rio Tinto Aluminium.L'industrie de production d'aluminium représente un secteur important de l'économie canadienne.事实上，加拿大的铝厂在世界上具有很好的优势，可以提供充足的能源，并产生巨大的影响。Rio Tinto Aluminium is le troisième plus grand producteur de métal pri