今年8月，全球最大的投入产业化应用的南宫28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年南宫28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，项目成果在南宫28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南宫28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TOKAI COBEX GmbH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年开始在南宫28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。通过分析南宫28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，南宫28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。