预焙阳极产生裂纹的原因分析
预焙阳极水平裂纹影响因素及解决措施分析
预焙阳极水平裂纹影响因素及解决措施分析摘要：文章以预焙阳极水平裂纹为研究对象，分析了预焙阳极水平裂纹的影响因素，并提出了几点解决措施，希望为预焙阳极水平裂纹的控制提供一些参考。
关键词：预焙阳极；水平裂纹；焙烧前言：近几年，我国炭素行业飞速发展，炭素生产中的预焙阳极水平裂纹问题也愈发突出，对预焙阳极在电解槽中应用功效的发挥造成了较大的不利影响。
一旦预焙阳极水平裂纹进一步扩展，将出现阳极断层、掉块等问题，致使电解槽出现重大事故，造成极大的经济损失。
因此，分析预焙阳极水平裂纹的解决措施具有非常重要的意义。
1预焙阳极水平裂纹影响因素1.1原料沥青、残极、石油焦、生碎等是预焙阳极生产主要用原料，上述原料质量对预焙阳极水平裂纹产生与否具有直接影响。
如石油焦内硫、磷等杂质含量过高（超过2%）将致使阳极脆性过大，则在焙烧环节将出现气胀情况，极易出现水平裂纹废品。
1.2设备预焙阳极生产用设备体系高度复杂，一旦设备掌控不到位或维护不科学、故障处理不及时，将导致设备暂停，埋下预焙阳极水平裂纹发生隐患。
如混捏机暂停将致使糊料长时间加热，前后糊料均质性变差，可塑性下降，导致水平裂纹产生[1]。
1.3工艺预焙阳极焙烧工艺涉及多个阶段，在挥发分大量排除阶段温度处于200℃到500℃之间，此时，若温度上升速度过快，挥发分排除也会较快，阳极体内部压力在短时间内上升到较高的数值，若无法及时释放内部压力，将致使预焙阳极出现水平裂纹。
1.4环境当前预焙阳极炭块焙烧炉结构多选择敞开式结构，料箱表面漏风概率较高，最顶部炭块加热环境高度恶劣。
加之燃烧系统所选择燃料为天然气，加热压力在40kPa左右，因喷嘴长度在100mm左右，天然气燃烧热量大量汇聚在顶层，顶部温度远高于底部，温度分布不均，引发预焙阳极大面积水平裂纹。
2预焙阳极水平裂纹解决措施2.1控制原料质量在预焙阳极生产用原料选择时，生产操作者应严格依据表1标准进行石油焦、沥青的选择。
表1 预焙阳极生产用原料选择标准如表1所示，在预焙阳极生产用原料选择时，生产作业者应选择硫分或磷分小于2.0%的石油焦，同时选择甲苯不溶物26%~34%、喹啉不溶物在6%~14%的沥青，避免焙烧时游离碳含量过少而干扰孔隙充分填充，从根本上规避裂纹分层问题。
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。
铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨
铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨丁邦平摘要：根据四川启明星铝业公司铝用阳极生产新线特点，对阳极生块生产中经常出现的几种裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度进行了原因分析，并提出了一些具体措施，以期对生块生产有所指导。
关键词：预焙阳极、生块、裂纹、抗压强度1、前言目前世界铝产量3500万吨，国内产量已达900万吨以上，产能已超过1000万吨。
预焙阳极的需求将达 600万t。
生块经焙烧而成预焙阳极，因而生块质量对预焙阳极的质量至关重要。
就四川启明星铝业有限责任公司阳极生产而言，生块经常出现的质量缺陷主要缺损、掉棱、尺寸超标、裂纹、表面粗糙等，其中裂纹出现最多，也最难解决。
本文就生块裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度产生的原因进行探讨，并提出一些措施，供参考。
2、铝用阳极生产新线简介2.1生产工艺流程新配置中碎系统生产的四种不同粒级通过七台配料秤配料形成骨料，由集合螺旋、斗式提升机及过渡螺旋输送到四周预热螺旋加热到180—190℃，热骨料与180—190℃液体沥青连续进入到强力混捏机混捏4－5分钟，一般混捏温度在200—210℃，高温混捏后的糊料进入强力冷却机由喷入的冷却水均匀冷却到160—165℃，冷却后糊料通过振动给料机送到真空型成型机振动成型，成型制品由悬链带入冷却水池经过两小时左右水浴冷却，制品继续被悬链带入到输送辊道处，再由推进器推到辊道上输送到制品库。
2．2生产工艺新线特点该新线特点较多，这里仅列出可能产生裂纹有关系的工艺新线特点：●选用EIRICH立式高速混捏机作为糊料混捏设备，替代传统的低速单轴或双轴卧式混捏机。
●采用真空型振型机，振型温度可达160±5℃，高于非真空型温度混捏温度（145±5℃），高温振型要求高温混捏，因此混捏温度远高于非真空型混捏温度。
●混捏机虽无加热装置，但因混捏机高速运行发热，由此带来混捏温度高于热骨料和沥青的混合温度。
阳极炭块垂直对称裂纹的原因
阳极炭块垂直对称裂纹的原因
阳极炭块垂直对称裂纹的原因可能是由于以下几个因素：
1. 加工工艺问题：在制造过程中，如果加工工艺不当或者操作不规范，会导致炭块的内部结构出现不均匀或者应力集中的情况，从而引发垂直对称裂纹。
2. 温度变化：阳极炭块在使用过程中会受到温度的变化，当温度从高到低或者由低到高变化时，炭块内部可能会发生热胀冷缩的变化，这样的变化也容易引发裂纹。
3. 物质组分：阳极炭块有可能由不同材料组成，如焦炭、石墨等。
这些材料的热膨胀系数不同，当温度变化时，不同材料之间可能会出现因热胀冷缩造成的内部应力，从而导致炭块裂纹的产生。
4. 外部力作用：外部施加在阳极炭块上的力，如机械冲击、振动等，会产生应力集中的情况，使得炭块受到过大的力，从而引发裂纹。
总的来说，阳极炭块垂直对称裂纹的形成是由于材料的内部结构不均匀或者外部力的作用导致热应力产生，从而使炭块出现裂纹。
浅析240KA电解槽角部阳极导杆断裂的对策
浅析240KA电解槽角部阳极导杆断裂的对策电解一工段卢琳摘要：本文从实际出发，浅析240KA大型预焙槽生产中角部阳极导杆断裂产生的原因，并提出预防措施和处置方法。
关键词：槽膛阳极导杆分子比炉帮伸腿前言铝电解生产中，我们总期望电解槽槽膛规整，角部伸腿适中，槽况运行稳定，阳极不因导杆断裂提前换出，但在电解槽实际运行当中，电解槽的炉底、炉帮、伸腿是不断变化的，它们之间相互制约、相互影响，并受其它技术条件的干扰，特别是随着槽龄的老化，炉底沉淀、结壳更会增厚，槽膛会逐渐变畸形。
在2007年底，电解一工段部分槽有适当留铝，到2008年初出现多台槽电解质收缩，所以进一步加剧了老槽槽膛变形，造成槽膛不规整，角部伸腿较大，到2－3月份，电解一工段出现多台槽角部阳极导杆被角部伸腿顶断现象，特别是B8、B1角部阳极导杆。
角部阳极导杆断裂，增加了作业组工作量，增加了阳极导杆焊接成本，同时影响电解槽工艺控制，工段通过分析引起角部阳极导杆断裂的原因，并提出了具体处理措施，经过近三个月的处理，基本消除角部阳极导杆断裂现象。
1角部阳极导杆断裂的原因造成角部阳极导杆断裂最根本的原因是电解槽角部伸腿较大，角部阳极电流分布不均，阳极电流较小，阳极消耗不均，阳极角部长牙，被角部伸腿顶断。
而造成角部伸腿较大的原因主要有电解工艺的保持与调控，换极作业质量等。
角极电流分布不均的原因，一方面是设计时2#3#立柱母线电流偏大，1#4#立柱母线电流偏小，对阴极回路的补偿母线又不够，造成电流偏移，另一方面角极靠近伸腿，当铝液正常运动时容易在角部造成阻碍，引起角部阳极电流分布偏大，易针振与电压摆，所以常提角部极，当电压稳定后，又造成角部极电流分布偏小，角部区域偏冷，又加剧角部伸腿的长长。
2角部阳极导杆断裂的预防措施为了防止角部阳极导杆断裂，建立规整的槽膛内型，防角部伸腿长长尤为重要，槽膛内型是影响槽内温度分布以及电流效率的重要因素，理想规整的槽膛是四周伸腿比较适中，有一定斜坡，也可以说要求伸腿“高、陡、平”，侧部有适当的炉帮，保护侧部炭块和炉膛，炉底比较平坦，无明显沉淀、结壳，整个炉膛内型成梯形，上大下小，阳极向下的正投影正好与伸腿的底部四边相齐、面积相等（图1），要建立规整的炉膛内型，关键取决于非正常期电解槽合理的技术条件和与之相适应的操作制度，以及正常生产期间保持适宜而稳定的工艺技术条件，保持电解槽热平衡与物料平衡制度，防止出现波动。
浅谈生阳极内部结构的影响因素
世界有色金属 2018年 8月下10冶金冶炼M etallurgical smelting浅谈生阳极内部结构的影响因素朱玉德（嘉峪关索通预焙阳极有限公司，甘肃 嘉峪关 ７３５１００）摘 要：近年来，随着人们对电解认识程度的不断加强，逐步意识到预焙阳极质量的好坏将直接影响着电解铝的生产及经济技术指标的提高。
生坯经焙烧而成预焙阳极， 因而生坯质量对预焙阳极的质量至关重要。
生坯内部结构经常出现的缺陷主要为分层和裂纹。
其中裂纹是最常见的，也是解决起来相对比较困难的。
本文就我公司生坯内部结构产生裂纹的原因进行讨论，并提出一些改善措施，仅供参考。
关键词：物料纯度；混捏温度；粘结剂用量；振动时间；糊料状态；内部结构中图分类号：Ｏ４３４．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１６－００１０－２Factors affecting the internal structure of raw anodeZHU Yu-de（Ｊｉａｙｕｇｕａｎ Ｓｕｔｏｎｇ ｐｒｅ ｂａｋｅｄ ａｎｏｄｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｗａｒｅｎｅｓｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ， ｉｔ ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅ－ｂａｋｅｄ ａｎｏｄｅ ｗｉｌｌ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ． Ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ ｉｓ ｒｏａｓｔｅｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｐｒｅｂａｋｅｄ ａｎｏｄｅ， ｓｏ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｂａｋｅｄ ａｎｏｄｅ． Ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆｔｅｎ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒａｃｋ． Ｃｒａｃｋ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｓｏｌｖｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｂｉｌｌｅｔ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｍｐａｎｙ， ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎｌｙ．Keywords: ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｕｒｉｔｙ； ｋｎｅａｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｂｉｎｄｅｒ ｄｏｓａｇｅ； ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ； ｐａｓｔｅ ｓｔａｔｅ； ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ收稿时间：２０１８－０７作者简介：朱玉德，男，生于１９７３年，汉族，甘肃武威人，专科，工程师，研究方向：碳素技术。
降低孔裂纹废品,提高预焙阳极合格率
重庆拓源华冠碳素有限公司西河分厂QC成果发布材料降低孔裂纹，提高预焙阳极焙烧合格率发布人：王中祥降低孔裂纹，提高预焙阳极焙烧合格率QC小组二○○五年五月十五日一、前言重庆拓源华冠碳素有限公司生产的渝冠牌预焙阳极是用于电解铝时的阳极材料。
西河分厂36室环式焙烧炉经过两年多的生产运行，炉体破损变形严重，产品质量回落。
经过2004年10月—2005年1月的生产情况统计，预焙阳极成品的合格率每月落差很大，平均合格率达不到公司计划96%的指标。
致使公司的发货量、发货时间很难按计划完成，影响公司的信誉和企业的经济效益，为了解决这一系列问题，分厂生产科于1月底成立了提高预焙阳极焙烧合格率的QC 小组，决心在短期内攻克难关。
QC小组成员及概况表表1二、选题理由1、根据公司生产计划要求和焙烧炉投产以来的合格率比较，说明要提高焙烧炉的合格率是可行的。
2、同样间隙式焙烧炉的产品合格率都能达到97%以上，现焙烧炉使用了高科技的自动控制设备。
其温度和负压控制精度更高，其产品质量应更好。
3、全面保证公司经营计划，客户的交货量及交货期。
4、降低企业的生产成本、提高经济效益、增强市场竞争力。
三、现状调查根据小组对36室环式焙烧炉2004年10月—2005年1月的产品出炉统计4个月的平均合格率，只有93.1%，废品量总数为274.868吨，详细统计资料见表2。
2004年10月—2005年1月出炉产品合格率柱状统计图从图1可看出，2004年10月—2005年1月的合格率波动较大，说明生产工艺很不稳定。
四、确定目标从表2和图1可以看出，36室环式焙烧炉的产品合格率不稳定，4个月平均合格率只有91.03%。
通过现场对预焙阳极的废品分析情况看，大部分是炭阳极产生裂纹造成废品，而裂纹废品中又主要是孔裂纹废品。
见于此环式焙焙烧炉投产两年多以来合格率曾有7个月达到了96%以上。
公司计划每月的平均合格率为96%。
故QC 小组成员通过全面分析讨论，决定把攻关目标定为97%以上，力争五、分析原因： 1、确定原因在QC 小组成员对废品经过分析如下图3：从图3可看出，裂纹废品占了整个废品量的95.42% ，碗孔裂纹废品又占65.44% 。
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。
电解铝预焙阳极质量对电解铝生产的影响及分析
电解铝预焙阳极质量对电解铝生产的影响及分析摘要：预焙阳极质量的优劣直接会影响到电解铝的生产情况和电解效果，如果预焙阳极质量不达标，还会产生阳极裂纹、松散、断层、高灰份以及阳极脱落等问题。
只有全面做好电解铝预焙阳极质量的监控工作，才能有效预防意外情况的发生。
本文主要分析预焙阳极质量对铝电解生产产生的影响，并对其相应的应对措施进行了探讨，以期提高电解铝预焙阳极质量，进而促进我国电解铝生产行业的可持续发展。
关键词：电解铝预焙阳极质量；电解铝生产；影响在生产铝电解的过程中，预焙阳极占据着铝电解槽的核心位置。
同时，预焙阳极质量控制工作始终贯穿于整个生产及使用的过程中。
因此，预焙阳极质量的好坏不仅会影响到正常的电解生产活动，而且也会对电解各项重要经济技术指标以及铝液质量等产生负面影响。
由于我国当前的经济状况及各种资源比较紧张，科学合理地优化预焙阳极的生产工艺，提高预焙阳极的质量，具有重要的经济和现实意义。
一、电解铝预焙阳极质量对电解铝生产的主要影响在生产电解铝的过程中，相关工作人员需要定期更新阳极炭块。
一旦预焙阳极的质量出现问题较多，电解质中便会出现掉渣、掉块、裂纹以及阳极氧化等缺陷，进而给电解铝的生产带来不利的影响，主要影响包括以下几个方面。
1.影响原铝的质量在阳极质量存在不达标的情况下，阳极消耗的速度就会变快。
因此，在换极周期内，阳极便可能会出现脱极、化爪，甚至直接增加铝液中铁含量的问题，最终影响到铝资源的使用需求。
2.影响电解槽的温度如果预焙阳极的电阻率缺少了相应的稳定性，一旦出现持续增加阳极电流的情况，便会改变阳极电压的正常值，进而升高电解槽的电压。
电压升高后自然会产生热量，产生的热量会导致电解质中的其他参数发生变化，比如，阳极出现掉块、裂纹或者是脱落的现象。
一旦发生上述问题，便需要不断地对电解槽进行清理，进而使槽底的沉淀物不断增加。
这样一来，便会形成恶性循环，沉淀物的不断积累又会使炉底出现返热的现象，进一步升高电解质的温度。
铝电解槽炭阳极氧化掉渣裂纹掉块的危害和影响因素
& 轻微炭渣型, 约占 20% ~ 30% 。炭阳极在铝 电解生产时生成的炭渣量 3% ~ 5% , 部分炭渣尚未 被电解液浸透便被阳极气体吹出, 在电解槽火眼处 喷出。少量炭悬浮于电解质内, 使凝固电解质断面 发灰, 电解槽出铝 , 换阳极时 , 可使部分炭渣氧化掉 或进行少量打捞炭渣作业。此种类型使电流效率降 低约 0 5% , 电单耗增加约 100kWh。 ∋ 严重氧化掉渣掉块型 , 约占 20% 。不同铝厂 不同时 期时 有发生。生成的 炭渣 量在 5% ~ 20% ( 计算吸附电解质后的炭渣重量 ) , 大量的炭渣碎块 不能被阳极气体带出, 并越集越多, 必须人工每日进 行捞渣作业。人工捞出的炭渣碎块每日每槽有时高 达 30~ 52kg 。电解槽运行受到严重威胁, 大量的氟 化盐 , 电能被白白浪费掉。此种类型可使电流效率 下降约 1 5% ~ 2% , 电单耗增加 150~ 500kWh, 氟 化盐单耗增加 20kg 以上。 ( 事故型 , 严重 的掉渣掉 块会导 致电解 槽长 包 , 电解质含炭, 阳极畸型, 底掌不平 , 生成炭化铝等 事故。当阳极炭渣量大于 15% ( 或累积量 ) 或吨铝 炭渣碎块量( 含炭渣吸附物 ) 高达 50 公斤以上。人 工已很难清理干净 , 严重破坏了电解生产技术条件, 阳极局部工作不良 , 阳极炭块局部长包, 槽电压升高 可达一伏以上, 电压摆动超过 0 5 伏, 电解槽发热, 并且使阳极加速氧化铝和裂纹, 造成恶性循环, 使电 解槽进入严重病态。此时需要吊出阳极 , 打掉长包 或更换旧的阳极炭块, 或更换部分干净的电解质 , 大 量添加氟化铝, 冰晶石, 紧急处理阳极事故 , 否则有 停槽的危险。我国近年来此类阳极事故发生的几率 有增大趋势。它们对铝电解技术经济指标有严重影 响 , 能使电流效率下降 2% 以上 , 电耗增加 500kWh/ t . Al 以 上, 氟化 盐 和炭 耗 每吨 铝 各增 加 30kg 以
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预焙阳极产生裂纹的原因分析
青海桥头铝电股份有限公司（以下简称青桥铝）炭素分公司设计产能为年产12万吨铝用预焙炭阳极，生阳极以煅后石油焦和煤沥青作为主要原料，焙烧工序采用两台34室敞开式环式焙烧炉，以天然气为燃料，于2003年11月投入生产。
投产7年来,裂纹缺陷在每年的废块总量中所占比例较大，因此，对预焙阳极产生裂纹的原因进行查找对提高产品质量有重大意义。
1 预焙阳极裂纹类型及其危害
预焙阳极裂纹主要分为内部裂纹和表面裂纹。
顾名思义，内部裂纹产生于炭块内部，只有在取样过程中才能看见；表面裂纹产生于炭块表面，用肉眼就可以看见。
内部裂纹会影响预焙阳极在电解槽上的应用效果，而裂纹扩展引起的掉块、阳极断层甚至会导致电解槽发生重大事故。
表面裂纹只能作为废品处理，这将导致焙烧车间的合格率降低和生产成本的增加，直接影响到企业的经济效益。
由此看来，预焙阳极产生裂纹对企业的危害比较大。
2 裂纹产生的原因分析
2.1 生阳极制造过程导致的裂纹
2.1.1 原料质量
生产炭阳极的主要原料是石油焦和煤沥青，原料的组成及性能对阳极质量的影响极大，石油焦的成分很复杂，其中部分杂质元素如硫、磷等若含量过高，则阳极脆性较大，在焙烧过程中易发生气胀、裂纹现象。
实际生产中，含硫量一般不得大于1.5%。
沥青组分中的甲苯不溶物是煤沥青形成粘结焦的主要成分，含量过低则游离炭含量少，焙烧时残留的炭少，孔隙得不到充分填充，会造成阳极气孔率大、强度低等缺陷，容易导致裂纹和分层，甲苯不溶物一般为28％～34％。
适量的喹啉不溶物有利于提高煤沥青焦化时的残炭量，从而提高阳极的密度和机械强度，若过低，会使糊料分层，阳极焙烧时产生裂纹，喹啉不溶物一般为8%～14％左右。
另外石油焦煅烧温度不够也会导致裂纹，煅烧温度对煅后焦的质量以及炭阳极的性能影响比较大，煅烧温度影响到炭阳极在焙烧过程中的体积收缩率。
如果煅烧温度偏低，石油焦在煅烧时就得不到充分的收缩，其热解缩聚反应程度不够，这样在后序焙烧过程中煅后焦颗粒就会再次发生收缩，导致炭阳极收缩率增大，焙烧时煅后焦原料不稳定而与粘结剂同步发生结构变化，容易导致炭块产生裂纹，因此煅烧温度必须控制在1250℃以上。
2.1.2 粉料用量
粉料的作用是与粘结荆沥青形成胶体填充颗粒料的孔隙并把颗粒料粘结在一起，粉料用量过多或纯度过高，形成的糊料粘结力强，弹性后效力增大，在焙烧过程中会产生大量裂纹废品；粉料用量过少或纯度过低，形成的胶料粘结力小，糊料塑性差，振动成型时易产生碳碗间贯通性大裂纹，因此，粉料用量一般控制在27%左右。
2.2 焙烧过程中产生的裂纹
2.2.1 生块放置时间过短装入炉室焙烧产生的裂纹
当炭块开始焙烧时，热量从阳极表面穿透进入内部，生块放置时间过短，成型和冷却过程引起的应力还未被释放出来，将会在阳极内部形成应力，如果这种应力超过临界值，将会产生裂纹。
2009年2月份，青桥铝曾因生炭块紧张，生
块在库内存放不到1天就装炉，导致产生许多裂纹废品，现车间要求生块最少要存放3天以上方可装炉。
2.2.2 挥发份大量排出阶段升温速率过快产生的裂纹
焙烧过程中，挥发份大量排除阶段，即制品温度在200℃～500℃之间，升温速率过快是产生裂纹的主要原因。
有关资料数据表明：阳极升温速度与阳极气体质量损失速率成正比，如果升温速度越快，挥发份排除的越快，阳极体内部压力急剧增加，若这种压力不能有效的释放，就会产生裂纹。
配合青桥铝炭素分公司制品温度测试试验，在2009年7月25日～8月12日期间，焙烧一车间曾对31#炉室的炭块从制品开始升温至降温全过程进行了跟踪。
从数据记录可以看出，挥发份大量排出阶段主要在3P处完成，制品升温速率为8.78℃/h～11.14℃/h，理论上要求升温速率要缓慢，最好控制在2℃/h，最高控制5℃/h。
实际上升温过快，是理论上2倍多，使挥发份急剧排除，导致制品产生裂纹，在取样过程中已得到验证。
为了减少焙烧块裂纹废品，挥发份大量排出阶段，应适当控制升温速率，最好控制在2℃/h，最高控制5℃/h。
2.2.3 未按工艺要求装炉产生的裂纹
装炉时生块应放置在料箱中间，即阳极离两边火道墙的距离要相同，若一侧靠火道墙太近，导致局部升温过快，生制品局部表面的挥发份热解速度过快，使生制品产生不均匀膨胀或收缩而产生裂纹。
青桥铝焙烧炉室经过7年的长周期运行后，火道墙变形比较严重，部分火道墙弯曲过大，导致装炉时无法确保炭块位于料箱中间，炭块距两侧墙面距离不一致造成升温过程中加热不均匀，导致焙烧块产生裂纹。
2.2.4 焙烧块在冷却过程中产生的裂纹
冷却时，由于制品热导率的限制，制品内部降温速度小于表面降温速度，从而在制品中心到表面形成大小不同的温度梯度及热应力梯度。
若冷却速度过快或出炉温度过高，阳极表面与内部收缩不一致，产生热应力，表面会产生裂纹。
因此阳极冷却降温速度一般以50℃/h为宜，温度降至200℃时方可出炉。
2.2.5 升温中停炉产生的裂纹
焙烧过程中，由于某种原因突然停炉，某些炉室处于中温升温阶段，处于软化状态的沥青发生迁移，间隔重新升温，在炭块表面和内部，膨胀收缩率不同，易出现裂纹废品。
另外，外界氧气通过填充料渗透到制品表面，粘结剂氧化，制品体积密度变化大，分界明显也会产生裂纹。
2010年生产中，因天然气管网检修，导致青桥铝炭素分公司焙烧一车间燃烧系统多次非计划停运，炭块裂纹明显增加。
2.2.6 操作人员责任心差导致的裂纹
焙烧过程温度控制必须严格按照工艺要求进行，应使每条火道的升温速度接近理论值，若发现个别火道温差过大时，应及时进行调整，否则必然会导致炭块产生不均匀膨胀或收缩而产生裂纹废品。
实际生产中曾发生过类似现象，因此操作人员必须加强责任心，将火道温差控制在允许的范围之内。
3 结论
1）生阳极制造过程中的原料质量、石油焦煅烧温度、粉料用量等因素控制不当均会导致预焙阳极产生裂纹；2）焙烧过程中生块放置时间短；挥发份排除阶段升温速度过快；装炉未按工艺要求进行；焙烧块冷却速度过快；升温中停炉及操作人员责任心差等因素均会导致预焙阳极产生裂纹。
参考文献
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