阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨
提高预焙阳极质量的控制途径和手段
提高预焙阳极质量的控制途径和手段Ξ谭 斌(贵阳铝镁设计研究院,贵州 贵阳 550004) 摘 要:指出要提高预焙阳极的质量,首先要保证原料的质量,提高煅烧质量和糊料配料质量以及配入最佳的优质粘结剂。
在焙烧工序中,焙烧炉的设计和焙烧的合理升温曲线及温度,能实现自动控制的先进的燃烧装置,是生产高质量阳极的有效保证。
关键词:预焙阳极;质量;控制途径中图分类号:O646151 文献标识码:B 文章编号:1004-2660(2004)03-0027-04C ontrol Means and Ways for Improving the Quality of Prebaked AnodesT AN Bin(G uiyang Aluminium2Magnesium Design&Research Institute,G uiyang550004,China)Abstract:The paper indicates that the key to the im provement of the quality of prebaked anodes lies firstly in ensuring the quality of raw materials,upgrading the qualities of calcinations and petroleum coke feed and charging with the best binding material.In baking process,a g ood design of baking fur2 nace,rational consideration for both tem perature rise curve and tem perature as well as advanced combus2 tion system with automatic control are the im protant prerequisites for producing excellent anodes.K ey w ords:Prebaked anode;quality;way of control1 阳极质量对铝电解生产的影响在铝电解过程中阳极的质量不好,如密度小、孔隙度大、机械强度低等,会造成阳极在铝电解过程中过量消耗、阳极空气氧化率、铝电解副反应和粉尘率增大;还会使阳极导电面积减少、阳极电流密度增大、阳极发热量增加,电解质导电率下降、阳极和电解质压降增加,电耗增加。
浅谈影响预焙阳极质量的因素
浅谈影响预焙阳极质量的因素作者：张晓光姚清涛王岩来源：《西部论丛》2019年第04期摘要：在铝电解碳阳极生产过程中，影响预焙阳极质量的有多种因素。
文章通过理论和生产实际相结合，分析了影响阳极质量的主要因素，提出了通过加强原料质量、用量控制、混捏温度对阳极炭块质量的重要性、优化生产配方及工艺，合理焙烧、从而生产优质阳极。
预焙阳极作为铝电解生产的阳极材料，在铝电解生产中起到参与电化学反应和电解导电的重要作用。
预焙阳极质量性能的好坏直接影响着铝电解槽工作状况的保持及原铝质量的提高，预焙阳极的额外消耗（过剩消耗），不仅会增加铝电解生产成本，而且会影响电解槽的正常工作参数，并且电解过程容易形成过量碳渣，进而严重影响原铝生产，给电解铝生产操作带来较大困难。
本文根据多年的实践研究，对影响阳极质量的因素进行分析。
关键词：预焙；阳极；质量；因素一、预焙阳极生产原料的微量元素预焙阳极生产采用煅烧石油焦、沥青和返回料（电解铝厂返回的电解残极、焙烧碎料、生碎料）为原料。
预焙阳极生产大体分为三个过程：原料石油焦的预处理（煅烧），原料经破碎、筛分、配料，生产出生阳极，再经焙烧得到预焙阳极产品。
（一）原材料中的微量元素预焙阳极中微元素的来源。
微量元素主要来源于生产预焙阳极的主要原料石油焦、沥青等所含的灰份.此外还有生产工艺中返回料时进入阳极的灰份以及在生产阳极过程中进入阳极中的灰份。
在这些灰份中所含的微量元素主要包括了铁、硅、碱金属、碱土金属、钒、铬、钛和锰等。
（二）微量元素对预焙阳极危害降低铝成品纯度、机械性能、导电性能。
这类危害微量元素有Si、V 、Ti、Fe、Mn等。
影响炭素制品的质量，使其物理性能下降，这类危害微量元素多为非金属元素，如S、P等杂质含量高的阳极在焙烧过程中脆性增加，阳极发生裂纹。
此外，Na、V、Na等元素虽然对电解质、铝的质量无大危害，但它影响炭阳极的反应性能，在二氧化碳、空气及电化学反应中，对阳极起催化作用，使阳极选择性氧化加剧，造成阳极易掉渣、掉块。
阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨
阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨阳极是铝电解生产中的重要原料，其质量直接影响到铝电解生产的效果和成本。
阳极组装工序是阳极质量的重要环节，本文将探讨阳极组装工序对预焙阳极质量的影响以及相应的控制措施。
首先，阳极组装工序对预焙阳极的质量有以下几个方面的影响。
首先是阳极氧化层的厚度。
阳极氧化层是阳极质量的核心指标之一，其厚度直接影响到阳极的电解效率和寿命。
而阳极组装工序中，若不控制好氧化剂的使用量和氧化反应的时间，阳极氧化层的厚度就会不均匀，造成阳极使用过程中的不稳定性。
其次是阳极的孔隙率。
阳极的孔隙率决定了阳极的导电性和电解效率。
在组装过程中，如果阳极糨糊的粘结不牢固，或者阳极混合物中的粉末颗粒过大，那么就会导致阳极的孔隙率降低，从而影响到阳极的性能。
再次是阳极的密度和硬度。
组装过程中，若阳极糨糊的含水率过高，或者阳极压力不均匀，就会导致阳极的密度和硬度不均匀，从而影响到阳极的使用寿命。
为了控制阳极组装工序对预焙阳极质量的影响，可以采取以下几个措施。
首先是严格控制氧化剂的使用量和氧化反应时间。
可通过调整氧化剂浓度、温度和阳极浸泡时间等参数，确保阳极氧化层厚度均匀一致。
其次是改进阳极糨糊的配方和工艺。
可选择适当的粉末颗粒大小和比例，并采用适宜的粘结剂和助剂，以提高阳极糨糊的粘结强度和均匀性。
此外，在阳极组装过程中要注意控制阳极糨糊的含水率和组装压力，确保阳极的密度和硬度均匀一致。
最后是加强质量检验和控制。
可利用先进的仪器设备对阳极组装后的质量进行检测，如扫描电镜和导电测量仪等，以确保阳极质量达到要求。
综上所述，阳极组装工序对预焙阳极质量具有重要影响，需要通过控制氧化剂使用量和时间、优化阳极糨糊的配方和工艺、加强质量检验和控制等措施，来控制阳极的氧化层厚度、孔隙率、密度和硬度，以提高阳极的质量稳定性和使用寿命。
这对于铝电解生产的稳定性和成本控制具有重要意义。
石油焦对预焙阳极质量的影响及控制
砖。
（５）砌体的较小背缝用氮化硅结合碳化硅粉进行填充。
公司开始在１０台１６０ｋＡ试验槽上应用了氮化硅结合碳化硅复合侧块，扩容到１８０ｋＡ后，开始在大修中全面推广应用。
生产运行３年多后，通过测量部分槽的炉膛内形和阴极侧部温度梯度，表明槽的炉膛内形比较规整，侧部炭块减薄较少，氧化、破损较轻，侧部钢板温度平均下降１８℃左右，保温性能较好。
３结论（１）电解槽槽壳采用船型结构，避免了摇篮架角部的应力集中；加固筋板，增强了摇篮架的刚度和强度；这两次措施有效地解决了槽壳外胀和摇篮架断裂现象。
（２）应用干式防渗料，能加强槽底内衬保温性能，而且防渗效果明显，可延长电解槽寿命。
（３）Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ侧部炭砖的强度高，抗氧化、耐腐蚀，而且导热性好，易于形成侧部炉帮的保护层。
总之，１６０ｋＡ电解槽扩容后对槽结构及槽内衬的改进，总体上符合大型预焙槽内衬“侧部散热、底部保温”的设计原则，而且优化了槽内衬结构，提高了筑炉工艺水平，延长了电解槽寿命。
扩容后内衬结构改进的投入与产出合理，产能增加显著，经济收益较高。
参考文献：［１］摩勒，Ｇ·Ｇ．化学冶金学［Ｍ］．王介淦，罗英豪，译．北京：冶金工业出版社，２００２．１引言铝电解用预焙阳极被称为是电解槽的“心脏”，它在电解过程中起两方面的作用，一是导电作用，二是起化学反应，因此，炭阳极的质量对铝电解过程起着重要的作用。
另外炭耗在铝电解的成本中仅次于电耗和氧化铝，约占整个成本的１５％左右，如果阳极质量不佳，此比例可上升至２５％。
所以提高阳极质量，对电解铝厂降低生产成本、提高经济效益有着很大的意义。
石油焦作为生产阳极的最主要原料，其性质的不同对预焙阳极的各项技术指标影响很大。
近几年由于电解铝行业的迅猛发展，极大地带动了炭素行业的发展，另外炼钢业的扩大，对生产电极用的石油焦的需求量越来越大，从而造成优质石油焦原料的紧缺，因此，分析不同石油焦对预焙阳极质量的影响，从而从原料控制着手对预焙阳极的质量进行有效的控制，对阳极的生产有着重大的意义。
阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨
收稿日期:2009-01-13作者简介曹显平,6年毕业昆明冶金专科学校电气自动化专业,年成都科技大学电子专业(函授)毕业,云南铝业股份有限公司合金厂车间副主任;从事多年的设备技术改造项目工作,参加云铝“一期”、“二期”工程。
阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨曹显平,傅尚才,马云建(云南铝业股份有限公司,云南,昆明 650502)摘 要:本文从炭阳极组装车间质量控制的要素,分析阳极炭块中灰分、磷生铁产生的原因及控制方法,通过对阳极组装车间的设备改造,有效的清除软残极及组装块表面的磷生铁,减少杂质对电解及成型的影响,提高电解铝铝液的质量。
关键词:炭阳极组装;灰分;软残极;磷生铁Impact o f A node Assembly Pr ocess on Pre 2ba ked A node and Contr ol Meajur esCao X ianping ,Fu Shangcai ,Ma Y unjian(Y unnan Aluminium Industry C o.Lt d.,K unming ,Y unnan 650502 China )A bstract :Thi s article analyse the cause and the contr ol method of the ash c ontent and pig iron containing phosphorus in positive pole ’s blocky graphite with regard of the quality control in composing beltline ,thr ough a set of function optimization for c omposing beltli ng ,we can e ffectivility clean up the pig ir on con 2taining phosphorus in the surtace of flexible remnant and ne w blocky gra phite ,reduce the e ffect of the for 2eign matter on electr olyzation and forming ,increasing the quality of electr olytic alum i nium liquid.K eyWor ds :assembly of blocky graphite ;ash contant ;flexible remnant blocky graphite ;pig i r on containing phosphorus 阳极作为铝电解的心脏,它的质量好坏,不但影响电解槽的平稳生产,还影响着电解的各项经济技术指标,如:阳极消耗、电能消耗、铝液质量;同时还对节能减排指标中的烟气排放有着直接的影响。
预焙阳极配料控制.doc
预焙阳极配料控制生阳极制造工序是预焙阳极生产的关键工序，若该工序出了问题，则下工序采取的任何措施都无可挽回，而且本工序包括的工艺过程又最多，影响生阳极质量的因素也最多，诸如煅后焦的破碎及磨粉方式、筛粉纯度、干料粒级组成、配料方法、粘结剂量、混捏及成型工艺条件等参数波动大，常导致糊料塑性忽高忽低，致使阳极成型时是难以正确把握，导致后续工序中出现大量的裂纹废品。
可以认为，在既定的阳极焙烧工艺情况下产生焙烧废品的原因与生阳极制造工序关系很大。
本文从配料方面分析，就如何加强配料控制，提高制品成品率和保持生产稳定性进行探讨。
1．原料状况及生产现状1.1 石油焦粒度波动大随着国内外市场对铝的需求量不断的增大，从而为铝工业的发展提供了良好的发展空间，于是国内各地出现了“铝扩建热”，同时“炭素改扩建热”伴随出现，这就造成了市场上能源、资源紧缺，作为大石油焦大用户之一的碳阳极生产厂家多以能购到石油焦和沥青而感到幸运，对良莠不起的石油焦原料指标感到无奈。
其中石油焦粉焦量大，粒度频繁波动对碳阳极生产的有着很极为重要的影响，尤其在生阳极生产过程中表现尤为明显。
一方面，影响生产中的料平衡，常使粉料仓料位处于满溢状态，粗粒料位较低；另一方面，石油焦粉焦量大且粒度波动大，使破碎筛分后各粒级骨料分布不稳定，且纯度常常不符合生产要求，使得配料工作十分被动。
51.2生产现状1.2.1产品成品率低生阳极成品率是炭素厂内部的一项重要经济技术指标，同时也是衡量成型工序工作质量的统计项目之一。
炭阳极成品率一方面反映在生阳极生产线上，生阳极块出现麻面、裂纹、变形等缺陷造成废品；另一个方面，在生阳极上未能检测出的内部缺陷经过高温焙烧的一系列物理化学变化之后，暴露出来，影响了成品率，往往后者要比前者造成的后果更为严重。
我们对2005年7月同一时期、装备水平、工艺条件几乎相同的一、二成型车间生块在同一焙烧曲线下的制品成品率进行了统计。
表1.一、二期成品合格率比较Tab1.The comparison between phase one and phase two about yield rate单位一成型二成型焙烧块成品率/% 96.2 85.7二成型车间生块因焙烧后制品废块较多，所以成品率较低。
预焙阳极生产及质量控制(贵阳1) 115页
2、石油焦的性质与质量要求
石油焦是一种黑色或暗灰色的蜂窝状焦，焦块内气孔多数呈椭圆 形，一般相互贯通。石油焦的主要质量指标为灰分含量、硫含量、挥 发分含量及1300℃煅烧后的真密度四项，水分往往只作为参考指标。 而真密度要在煅烧后测定，在我国也不作为进货要求指标。下面分别 介绍各项质量指标及其对生产的影响。
A、低温沥青（软沥青），环球法软化点为35 ～75℃； B、中温沥青，环球法软化点为75 ～95℃； C、高温沥青，环球法软化点为95 ～120℃； D、改质沥青。 预焙阳极生产一般选用的沥青为改质沥青。
1、改质沥青的制备
目前煤沥青改质处理的工业化方法主要为高温热聚法和 真空闪蒸法（减压蒸馏法）。生产改质沥青的工艺重点是调 整煤沥青的软化温度、甲苯不溶物和β树脂这3项指标。
（1）灰份
灰份是石油焦的主要质量指标。石油焦中的灰分主要从原油中带来， 有Si、Fe、 Al、Mn、Ca、Na、Mg、V、Ti、Ni、P等。石油焦中的灰 分Si、Fe、Ti、Mn等会降低铝的质量;Na、Ca、V等元素会在电解中起 催化剂作用，增加了阳极的损耗; Ti等会增加铝电解中的电耗，P会使 阳极容易产生裂纹。因而，应严格控制石油焦中的灰份含量。
中国石油焦消耗
19% 14%
1 2 3
67%
1. Anode For Al Smelting; 2. Steel Manufacturing; 3. Fuel and Others
二、我国石油焦的质量状况
1、石油焦的生产简述
石油焦是由渣油经过焦化反应得到的。原油经过蒸馏后的残余物称 为渣油。常用的焦化方法有釜式焦化、平炉焦化、延迟焦化、接触焦化 和流化焦化等。
电解铝预焙阳极质量差危害及应对措施研究
电解铝预焙阳极质量差危害及应对措施研究摘要：在实际电解铝的生产过程中，预焙阳极质量对整个操作过程起着至关重要的作用。
通过大量的实践经验，我们发现出现阳极脱落以及阳极裂纹、断层以及阳极松散现象的主要原因是由于预焙阳极的质量差。
因而这对实际开展质量监管的人员提出更高的要求。
本文主要从预焙阳极的作用以及提升预焙阳极质量措施两方面进行论述，旨在为相关的工作人员以及研究人员提供切实可行的建议，促进电解铝行业的良性和可持续发展。
关键词：电解铝预焙阳极；质量差危害；应对措施众所周知，近些年我国的经济得到迅猛发展，但是由于经济的粗放式发展，导致一些行业在生产过程中依旧存在浪费的状况。
在本文电解铝过程中，假如不能很好地控制预焙阳极的质量，不仅会出现生产浪费的状况，更会影响整个电解过程的高效进行，还会对铝液的质量造成极大的危害。
究其原因是因为铝电解槽是进行电解的主要场所，而预焙阳极是主要参与电解反应的主体之一。
一、电解铝预焙阳极质量差的危害（1）增大铝资源的消耗量在实际的电解铝过程中，假如预焙阳极质量不达标，会增大原铝溶液的使用速度。
究其原因是因为预焙阳极质量不达标，会影响整体的电解效率，即在阳极的部分会出现化爪，甚至是脱级的现象，从而进一步增强铝液中铁的含量，进而导致整体的电解不充分，因而存在大量铝原液浪费的现象。
（2）提升电解质温度，降低电流工作效率通过具体的实践，我们发现假如在电解质中含有0.04％炭渣，则对应的电解质的导电性会降低1％，当有1%时，则对应的电解质的导电性会降低11％。
假如在电解质中的碳渣含量逐渐增加，则电解质的阻值也会相应增大，从而影响整个电解过程中的高效进行。
预焙阳极的质量差，会在电解反应的过程中，出现掉渣的现象，假如掉渣现象严重，则会进一步造成电解溶液的阻值过大，从而影响整体的电解质量的提升。
与此同时，因为残渣的出现，会造成整个电解液阻值增大，进而依据“电可制热的原理”，从而会让整个电解液的温度上升，再次提升整个电解液的阻值，进而形成恶性循环，阻碍电解效率的提升。
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阳极作为铝电解的心脏，它的质量好坏，不但影响电解槽的平稳生产，还影响着电解的各项经济技术指标，如：阳极消耗、电能消耗、铝液质量；同时还对节能减排指标中的烟气排放有着直接的影响。
炭阳极组装车间是把电解返回的残极进行电解质清理、残极压脱、磷铁环压脱，并把焙烧块和铝导杆—钢爪组用熔化的磷生铁进行连接成为具有一定机械强度、较小比电阻的整体，同时对残极进行破碎，破碎后的残极返回成型车间供配料使用。
其质量控制主要有：残极料中灰分、磷生铁的控制；浇铸质量及组装块表面附着的磷生铁、填充焦的控制；磷生铁的配比控制。
一、阳极炭块中灰分、磷生铁产生的原因
1、灰分产生的原因：
1）软残极产生
残极是阳极炭块在铝电解生产中使用以后换下的残余部分，其表面覆盖有氧化铝和氟化盐，将其清理掉后经破碎返回成型作为阳极材料的原料，以提高生阳极的体积密度、降低空气渗透率、提高抗压强度等。
但由于残极在电解槽上高温电解质中使用了近30天，其表面层硬度较小、空隙度大、抗氧化性能较差、着火点低等，此部分软残极进入成型配料后，将对阳极质量带来很大的影响，造成电解更大的损失。
2）收尘系统产生
残极压脱、破碎时产生的大量粉料经收尘系统收尘后进入残极皮带，最终返到阳极下到工序成型生产线，导致阳极Si 元素含量增加。
这些收尘粉料杂质含量高、性状疏松、假比重小、理化性能低劣，对电解的阳极净耗、电流效率影响较大，不应上线参与阳极生产。
另外工作现场、工序卫生清扫等产生的脏料也会带入一部分灰分。
2、铁含量增加产生的原因：
1）残极中携带有部分未分离的磷铁
残极压脱时，少量与残极结合紧密的磷铁被压脱下来，这部分磷铁在残极皮带上未被电磁除铁器清除下来或除铁器上的铁未及时清理，被残极挂掉，从而进入成型配料生产线，致使阳极铁含量增加。
措施：将电磁除铁器改为永磁体除铁器。
2）浇铸后阳极表面磷生铁清理不干净
阳极组装块在浇铸站浇铸时，会产生少部分外溢铁水，飞溅到阳极表面上和铁珠落入炭碗内，人工清理外溢冷凝铁，碎铁屑和铁珠靠人工清理费时费力，而且清扫不干净，这部分铁将进入电解生产线，导致铝液铁含量增高。
二、改进措施
1、加装软残极清理机，清除残极表面上的软残极及灰分
电解返回的残极经电解质清理机（钢球抛丸机）或人工电解质清理后，其残极上部及底部仍有1—2mm的软残极，本机能有效的清除这部分软残极。
本机由电机、传动装置、钢刷、残极推车机、收尘系统等部份组成，如图1所示：
图1、清理机总装示意图
电解返回的残极经装卸站上链后，在电解质清理机前的道叉上装设一套残极厚度自动检测装置，厚度大于400mm的残极进入旁通链，小于400mm的进入清理机进行清理。
本清理机安装于电解质清理机后的钢结构架上，顶部接收尘管道，底部有皮带输送机，当残极由悬链输送机送入本机，残极推车机的入口侧夹板被导杆抬起，当导杆全部进入夹具后，入口侧夹板在重力作用下自动把导杆夹紧，同时导杆压下残极推车机的气缸控制开关，气缸拖动推车机及带残极的导杆向前移动进入清理室。
高压压缩空气间隙喷吹，清除残极表面灰分及电解质；电机拖动清理滚筒高速旋转，钢刷采用钢丝绳，由于离心力的作用，残极上的电解质层被钢丝绳刮削清除干净。
当气缸拖动推车机及带残极的导杆清刷完毕后，由于出口侧夹板被固定机架上的挡块抬起，带残极的导杆由悬链输送机拖走，同时导杆不再压迫气缸控制开关，气缸自动换向并快速返回，完成一个清刷工作循环，进入待机状态，由于是在链不停顿自动清理，钢刷靠离心力的作用，因此可以自动适应小于400mm的厚、薄残
极的软残极清除。
该机各部件的示意图如下：
2、装设阳极组装块表面碎铁、杂质清吹装置
方案：用一个两个出口，一个进气口的储气包，装两个二位二通先导式电磁换向阀，从悬链道叉检测开关上引出一个电信号控制电磁换向阀的动作。
组装好的阳极由悬链输送至检测开关检测的位置，电磁换向阀动作，8个喷吹头分别对4个炭碗的两侧进行喷吹清扫。
由于喷吹清扫会产生大量的扬尘，清扫位置必须制作一个密封仓，把阳极块密封，而且须有除尘装置。
除尘装置由除尘器引一收尘口至密封仓，收集吹扫中引起的扬尘。
三、结束语
1、电解铝用软残极清理机，能够有效地清除残极表面附着的电解质层，给下道工序提供合格的残极，由于外部有收尘系统，该机不对外部环境造成污染，而且噪音小，结构简单实用、制造费用低廉，清理效果好，维护方便，为自制软残极清理提供了新的思路。
2、阳极组装块表面碎铁、杂质清吹装置，能够有效的吹扫组装块表面附着的炭粉及炭碗内的碎铁，由于是在链自动吹扫，不必增加其他附属工艺设施，降低了阳极组装块的生产成本，提高了原铝质量。