引言

全球电解铝行业正面临"双碳"目标下的深度变革。预焙阳极作为电解铝生产的核心耗材（占成本12%-15%），其质量与生产效率直接决定了铝工业的可持续发展能力。据行业预测 ，2025年全球预焙阳极需求量预计达2,150万吨，而中国作为全球最大电解铝生产国（西北、西南地区产能占比超60%），亟需通过装备创新实现绿色转型。

当前，国内炭素行业面临能耗高、生产效率低、环保压力大等挑战。传统工艺中，预焙阳极生产普遍存在混捏不均间歇式混捏工艺导致沥青渗透率不足，骨料与黏结剂分布不均，生阳极体积密度偏差高达0.03 g/cm³；、成型合格率低（仅95%左右）、沥青用量大等问题，单位产品电耗超过80 kWh/t，沥青用量高达160 kg/t，叠加人工与维护成本，综合成本较国际先进水平高出18%-22%。国际先进技术如智能温控、连续混捏、高精度成型等，为行业升级提供了关键突破口。

本文以法利机械预热螺旋、混捏机和强冷机、成型机（滑台和静台）等近10年的应用实践，特别是易损件得到10年检验的数据，为用户提供年产60万吨预焙阳极生产线主要国际先进技术设备的协同应用方案。通过对比传统工艺（包括传统进口技术）与智能装备的技术代差（如能耗降低30%，成型合格率提升至99.5%），为行业提供可复制的智能化产线建设参考方案，助力实现碳素产线升级。

一、设备架构

基于“预热→混捏→冷却→成型”四阶段工艺链，采用模块化设计理念，配置全流程智能化设备：

预热系统：采用预热螺旋1100x9000（温控精度±2℃），采用了中空轴（6根）和中空叶片强化换热技术，这不仅增强了热交换表面，还降低了螺旋叶片上的热应力。在冷却过程中，这种设计提高了轴内强制传热介质的引导效率。

混捏系统：选用强力混捏机Supra36三转子全变频控制构成混捏系统，通过混合盘（倾斜角8°-20°可调）配合不同转子不同的转速，提高沥青渗透率，可以适应多种工况的需求。有效容积12m³，糊料混捏时间6-9分钟，比同类型设备提高3分钟以上的时间。

冷却系统：强力冷却机Supra36三转子全变频控制和自动喷淋构成冷却系统，有效容积12m³，糊料混捏时间6-9分钟，喷淋水循环利用率达95%，冷却效率较传统风冷提升50%。​

成型系统：采用三振台滑台式振动成型机，给予冷装轴承座提供1600KN激振力，振动频率3000次/min，每小时产能可达到90块，生阳极体积密度偏差<0.01 g/cm³。

设备选型：以年产60万吨折算产能90t/h，选用Supra36型混捏系统（处理量100t/h）实现10%产能冗余，确保产线连续稳定运行。

二、核心设备技术解析

2.1 预热螺旋：采用6轴，通过变频可调速及入口和出口接触式测温模块实现±2℃温控精度。叶片设计拨料片，提高干料的混合及热交换率，提高骨料内部温度，从而提高沥青渗透率。

2.2混捏机和强冷机：糊料经过两次混捏，最长混捏时间可达18分钟，充分确保混捏质量，。

高效混合设计：采用独特的几何设计和特殊的转子系统，剪切力分布均匀，糊料流变特性适配性增强，这使得从小容量到大容量的设备在实验数据放大方面具有高度的通用性。

能耗优化：该设备的设计能够以高效的机械能输入进行工作，转子变频调速技术匹配物料流变特性，单位电耗降至45 kWh/t，较传统设备降低32%；符合现代化工业的节能减排要求。

灵活的速度控制：转子变频调速技术可以准确地将适合的速度输入到各个混合步骤中的物料中，这不仅保证了产品的最佳性质，同时也避免了物料颗粒结构的破坏。

快速混合与高产能：能够在短时间内完成混合过程，同时处理量大，适合大规模生产需求。

2.3 成型：高激振力，高频（转速900-1450自动可调）振台与重锤采用伺服电机同步驱动，激振力波动<2%，使生阳极体积密度偏差＜0.01g/cm³。三振台配置，通过各动作之间使用相同时间，当连续稳定后，生产一块炭块的时间确保在120秒以内。

三、新型连续混捏工艺的经济效益分析

3.1阳极质量指标得到了较大程度的提高

引进加创新的新型的成型连续生产线，发挥了国外技术的优势，改进了其中的劣势，使阳极各项制造指标得到了大幅度提高，均超过国家规定的一级品指标：

3.2工作效率高，单位产能大

法利设计的高效连续成型生产系统，生产效率高，单震台生快可达到29块/h，是间续生产的两倍以上，真正实现了高产高效。

3.3制造成本和建设成本大大降低

高效连续成型系统，由于设计合理，原理先进，结构优化，自动化和智能化程度高，因此，致使制造成本和建设成本大大降低，各项成本核算如下：

（1）、沥青用量少

由于高效连续混捏方式，实现了两次连续混捏，使混捏更加均匀。同时由于混捏后增加了冷却功能，混捏温度比普通混捏提高了15度以上，混捏时沥青的流动性更好，再加上震动成型阶段的高震动力，致使沥青渗透力更强，因此，在较少沥青量的前提下，仍然能使生快达到较高质量指标。沥青用量比普通系统，每吨阳极可节约12%以上，即每吨阳极可节约25kg以上。60万吨阳极，每年可节约沥青1.5万吨。按照5500元/t计算，年可节约成本5500元/t*1.5万吨=8250万元。

（2）、设备数量少、建设成本低

高效连续混捏系统比间歇混捏系统，设备少，结构紧凑，运行效率高，因此，建设成本比间歇混捏系统降低30%以上，主要是高楼部各层设备和建筑面积均降低了50%以上，原高楼部基建费用为1.2亿以上，采用高效连续混捏系统基建费用仅为6000万元以上。

（3）、运行费用低

法利高效连续成型系统，由于结构紧凑，设备少而精，致使设备配备数量减少40%以上，因此，一是节电800kw/h，即年节约电费为800kw/h*24h/d*320d/y*0.7元/度=430万元。二是节约维护费用，由于该系统设备数量少，且主要设备进口，设备质量好，只要正常检查和保养，设备事故率降低50%，设备寿命增加一倍。每年设备维护费用可降低60%，经计算，60万吨阳极，原维检费为635万元以上，法利高效连续线为635万元*60%=381万元，节约254万元。三是事故率的降低，再加上连续生产，大大提高了生产效率，可增加产能10%，即可增产能6万吨，按500元/h制造成本计算，每年可降低成本6万吨*500元/h=3000万元。共降低运行费用3684万元。

（4）减人提效并降低员工的劳动强度

由于自动化和智能化程度较高，且主要设备进口，自造部分精良，按欧洲标准制造，设备运行稳定，寿命长，60万吨的成型车间员工有原为110人，可减少到65人，按人均年工资7.5万元/y计算，每年可节约用人成本为（110人-65人）*7.5万元=337.5万元。同时，员工的劳动强度也大大降低。

以上几点，在经济方面，共实现降本增效18271万元，其中建设费用节约6000万元以上，每年降本增效12271万元

四、补充说明

当前，国内预焙阳极成型系统主要采用间歇式混捏和连续式混捏两种工艺。尽管两者均能适应多品种阳极生产需求，但行业对连续式混捏技术仍存在一定认知误区。本节从技术对比、市场应用及未来趋势等角度进行深入分析，以进一步明确连续式混捏技术的综合优势。

4.1 间歇式与连续式混捏技术对比

生产灵活性：

间歇式混捏可通过批次调整快速切换配方，适用于小批量、多品种场景；而连续式混捏通过动态参数调控（如转子转速、温度梯度）同样具备多品种适配能力，且无需停机切换，更适合大规模连续生产。

能耗与效率：

间歇式混捏因频繁启停设备导致能耗波动较大，单位产能电耗较连续式高15%-20%；连续式混捏通过稳态运行和智能温控技术，可实现能耗降低30%以上，沥青烟尘收集效率达99%，符合GB 16297-1996排放标准。封闭式车间设计使作业环境粉尘浓度＜5 mg/m³，优于国家标准（GBZ 2.1-2019）。

质量控制：

连续式混捏采用两次混捏+强冷工艺，糊料均匀性显著提升，体积密度偏差可控制在＜0.01g/cm³，一级品率超95%，较间歇式工艺提升约5个百分点。

五、结语

在全球“双碳”目标驱动下，预焙阳极生产的智能化与低碳化已成为必然趋势。本文提出的年产60万吨方案，通过全流程技术升级与模块化设计，实现了质量、效率与环保性能的全面提升。未来，随着人工智能与物联网技术的深度融合，炭素产线将进一步向无人化、自适应化方向演进。我们法利机械（上海）有限公司期待与行业伙伴携手，共同推动中国电解铝行业在全球绿色工业革命中占据领先地位。