由美国铝业和力拓成立的合资企业Elysis公司，正朝着其专有惰性阳极技术的商业化迈出一大步，该技术能够在不产生任何直接温室气体 (GHG) 排放的情况下生产铝，这将有助于满足原铝行业需要减少其碳足迹的需求。
如果在加拿大现有的铝冶炼厂全面实施惰性阳极技术，可以消除相当于650万吨的温室气体。此外，与传统铝冶炼相比，预计产量将增加15%，运营成本也将降低15%。
技术开发
Elysis™ 惰性阳极技术实现了铝工业的一个长期梦想，自电解法首次发明以来，铝行业一直致力于这项技术的发展。这个概念本身很简单。在传统的电解生产中，氧化铝被放置在一个带有碳阳极的电解槽中，该过程将铝和氧分开，铝沉积在电解槽底部，氧则与阳极中的碳结合，产生二氧化碳排放。而采用惰性阳极技术，碳元素被去除。无碳意味着当铝与氧气分离时，只有氧气从电解槽中释放出来。
Elysis 的首席执行官Vincent Christ说：“尽管惰性阳极技术概念很简单，但实现该技术是非常复杂的。实际上，每家铝生产商都在这方面进行了尝试，几十年来投入了令人难以置信的巨额资金。这告诉你的是，让惰性阳极变得可行非常困难，但最终的好处是巨大的，值得付出努力。惰性阳极不仅解决了环境问题，而且对降低运营成本也有重大影响。这就是为什么惰性阳极技术往往被称为铝工业的圣杯。”
正如Vincent Christ所指出的，进入壁垒是巨大的，这一事实受到许多因素的影响。首先是为惰性阳极寻找合适的材料，以便它们提供高金属质量的高效生产。
Vincent Christ指出：“了解你是否走上正轨的方法之一是衡量你生产的金属的质量。多年来，出现了许多惰性阳极解决方案。虽然这些已经显示出一些好处，但惰性阳极经常被证明不是那么惰性。结果，阳极会污染金属，需要额外的纯化步骤才能使其达到规格，这无法解决惰性阳极的商业案例。”
一旦惰性阳极成功开发，其他一些问题就会开始发挥作用，包括生产阳极的制造工艺和电解槽的重新设计。虽然输入(氧化铝和阳极)是相同的，但惰性阳极的电解过程是根本不同的。因此，电解槽的设计需要满足惰性阳极的特定要求，实现电解槽稳定运行。随着新惰性阳极电解槽的设计的发展，用于材料处理和操作管理的辅助设备也需要重新开发。
Vincent Christ说：“应对这些挑战需要特定的能力，特别是结合深度科学和将科学工作成果转化为商业产品或工业解决方案的能力，这正是Elysis合资企业所发生的事情。”
美铝和力拓都有自己的研发能力。二十多年来，美铝一直在宾夕法尼亚州匹兹堡郊外的美铝技术中心开发惰性阳极工艺。与此同时，力拓在开发下一代电解槽技术方面有着悠久的历史，这些技术已在世界各地的铝冶炼厂中得到应用。在加拿大政府、魁北克政府、美国铝业、力拓和苹果的投资支持下，促成了两家铝业公司的合作，Elysis于2018 年成立，自成立以来，将这些能力融合在以开发其突破性的惰性阳极技术。
2019年末，Elysis在美国铝业技术中心成功生产了第一批使用惰性阳极的商业铝，证明了该技术的可持续性、稳定性能和强大的商业案例。第一批金属由苹果公司购买。考虑到对环境可持续产品的需求不断增长，这种无碳铝的销售展示了低碳铝的市场潜力。在生产出首批无碳铝后不久，Elysis开始了其工业研发中心的工作，并于2020年12月完成了建设。该中心位于加拿大魁北克省Saguenay Lac Saint Jean的力拓Jonquière综合体，为惰性阳极工艺的各个方面提供小型工业示范，从阳极组件的制造到电解槽的测试以及新辅助设备的可靠性。Elysis与美国铝业和力拓的技术团队密切合作，能够扩大电解槽的尺寸，并使其设计适应工业环境。
除了测试惰性阳极及其电解槽技术外，工业研发中心的主要目标之一是检查所生产金属的质量。Vincent Christ说：“我们扩大规模计划的主要突破之一是我们能够在每一步都掌握金属纯度，我们已经能够达到符合LME标准的金属纯度，纯度约为99.7%，也称为 P1020。”
商业化之路
Elysis现在正在建造和安装其第一个基于惰性阳极技术的商业规模原型电解槽。这些商用电解槽位于力拓位于Saguenay-Lac-Saint-Jean的Alma铝冶炼厂的现有电解槽内，其运行电流强度为450kA，与世界各地大型现代铝冶炼厂使用的技术相当。
这些电解槽的设计目的是在新建铝冶炼厂中实施，以及在现有铝冶炼厂中安装替换电解槽。Christ指出，Elysis特别关注于使改造变得可行。他解释说：“简单地把碳阳极从电解槽中取出，用惰性阳极代替它们的想法是白日梦。由于工艺不同，我们必须拆除电解槽的整个上部结构和内衬，并用新的惰性阳极电解槽替换。这种改造允许重新利用现有的建筑、混凝土、基础设施等，这比新建扩建节省了成本。”
将Elysis惰性阳极技术商业化的另一个必要因素是扩大惰性阳极和阴极的制造规模，以便在商业电解槽中实施。到2022年，该公司将设计和建造一个用于生产这些材料的新工厂。
Vincent Christ解释说：“我们对阳极和阴极制造过程的计划是使其尽可能碳中和，我们非常注意我们不想将环境问题转移到其他地方。我们仍在完成这项工作，但基本上阳极的热过程可以使用电力，因此我们计划使用可再生能源。”
随着建设的进行，Elysis计划在2023年完成其商业规模的示范项目。不久之后，在2024年，该技术将可以安装，首先是魁北克的铝冶炼厂，然后是全球许可协议。一旦开始安装第一批电解槽，Elysis计划继续研究其惰性阳极技术，以便能够开发和生产更大的电解槽。
Vincent Christ：“我们度过了欣喜若狂的 2021 年，我们在工业设计方面向前迈出了重要一步，该设计正在生产具有低碳足迹的高质量金属——同时，我们已经开始迈向商业化的下一步。我们正在成功地向行业证明惰性阳极是一种真正的解决方案，这为我们的团队提供了巨大的能量和灵感。我为我们所取得的成就感到非常自豪。”
(关键字：铝)