金属铝材料作为有色金属领域中的主要基础材料,对国民经济的现代化发展具有不可替代的重要作用。然而其生产又具有资源和能源消耗高、环境负荷大的典型特征。在国家大力推行节能减排战略的现实条件下,行业发展面临日益严峻的挑战,只有通过大力创新和在实际生产的各个环节中不断进行技术改进,充分节能降耗,真正有效提高生产效率,才有可能在残酷的市场竞争中站稳脚跟,实现健康可持续发展。本文主要根据金属铝工业生产中有关氧化铝原料输送方法的技改过程,重点针对气力提升泵和钢丝胶带斗式提升机两种方法进行垂直输送条件下,对原料氧化铝颗粒特性和物化特性的不同影响规律的探索,系统研究了不同输送工艺对氧化铝颗粒结构与性能之间的相互作用规律,并对其内在机理进行了相应的解释。通过与机械输送过程的对比研究,发现气力输送过程会导致氧化铝颗粒之间发生较为剧烈的摩擦和碰撞,使颗粒磨损增大、圆度提高、体系中细颗粒增多。这些结果的综合效应是使物料安息角减小,沉降加快,既不利于阳极保温,也不利于颗粒在电解质中的快速充分溶解,从而使电解电流效率降低。研究还发现采用图像粒度分析法检测氧化铝粒度分布较筛分法和激光法具有更好的准确性和适应性。气力输送方式对于试样体系中不同晶型氧化铝颗粒含量波动的影响也更为明显,可能是输送时产生较为剧烈的流体分级作用而导致,相对而言机械输送的情况则要明显稳定得多。这种波动现象对保持原料品质的稳定极为不利,对后续电解反应的稳定性也会带来较大波动,电解能耗随之增大。从氧化铝颗粒润湿特性的影响来看,气力输送后试样颗粒的接触角随之增大,使其润湿性会相应变差。加之气力输送试样的比表面积也会相应变小,这些改变都会降低氧化铝颗粒在冰晶石熔体中的换热和溶解速率,进而导致铝电解电流效率降低。研究还表明气力输送后氧化铝颗粒的ζ电位将有所增大,促使其在电解质中吸附更多的Na~+,相应的双电层效应又使得胶体粒子形成较大的氧化铝胶团,加速絮凝沉积,从而破坏了电解的正常反应条件。研究中还通过建立以传质控制为基础的氧化铝颗粒溶解模型,探讨氧化铝颗粒在电解质中溶解速率的影响因素,发现在一定的设定条件下,模型能较好的预测不同试样颗粒在电解质中的溶解速率,适应性良好。同时进一步表明气力输送方式会增大铝电解生产过程的能耗,因此不论从理论还是实践两个方面,都证明通过机械输送方式的改进不仅能有效节省输送过程本身的能耗,而且对于稳定原料品质和电解反应条件,最终提高电解电流效率而言,均是有效而可靠的技术途径。