电解铝是高耗能产业，碳排放占全国碳排放总量约5%，其中电能消耗占电解铝碳排放的80%以上。阳极是铝电解槽的心脏，由铝导杆、铝-钢爆炸焊片、水平钢爪梁、钢爪头和阳极炭块组成。由于多种材料与结构的复杂性，多年来，尽管我国电解铝节能研究取得了巨大进步，但阳极结构及其节能研究长期停滞不前。
近日，一种新型均流式复合阳极钢爪及全自动生产线在河南郑州大学研制成功，已完成工业应用试验，节能效果显著。
郑州大学梁学民教授团队联合郑州轻冶科技股份有限公司、洛阳铜一金属复合材料发展有限公司，针对铝电解槽阳极节能技术瓶颈，经历多年研究，开发了铝电解槽“均流式复合阳极钢爪”。利用编程软件建立铝电解槽物理模型单元，使用ANSYS进行了仿真模拟，根据基础电工学原理，提出了一种新型均流式阳极结构，阳极电流分布优化效果显著；在自主研发的新型金属复合材料的基础上，通过特殊结构设计改变阳极钢爪导电路径和电流分布，大幅提高了阳极钢爪的导电特性，实现了铝电解阳极电流的均匀分布。
目前，均流式复合阳极钢爪已在河南、内蒙、青海、云南多家电解铝厂400kA、500kA及600kA电解槽上分别开展工业试验和示范。初步测试结果：由于该复合材料具有高强度和高导电的双重优越特性，复合阳极钢爪不仅能够完全替代现有阳极爆炸焊接结构，实现钢爪梁全界面电流的均匀分布，阳极钢爪电压降降低达到29.7~35.1mV,吨铝节电达95~112kWh。而且，实际工业应用表明，结构强度大大提高。
据悉，该技术在材料研制、复合阳极结构以及成套全自动机器人生产线等方面已申请国家专利11项，获得授权专利7项。
目前，郑州轻冶科技股份有限公司首条均流式复合阳极全自动生产线已研制成功，并可根据不同容量电解槽阳极结构提供不同设计方案选择，具备了大规模工业应用的条件。该技术的应用，突破了阳极节能的技术瓶颈，节能效益巨大、应用前景广阔。
