影响生阳极炭块质量的主要因素
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。
焙烧极常见外观缺陷分析
焙烧极常见外观缺陷分析摘要：本文立足于阳极焙烧几年来的生产实践及取得的经验，对焙烧块常见外观缺陷产生的原因进行简要分析，并提出了一些建议以供探索。
关键词：焙烧外观缺陷分析探索一、焙烧的目的焙烧是炭阳极生产流程中的一个重要环节、也是影响产品质量的重要工序之一。
在一定的混捏配料、振动成型工艺下形成的生块经过热处理,使之成为具有一定理化性能和外观要求的熟块,以满足铝电解生产工艺之需要.二.焙烧机理1．以粘结剂－改质沥青为载体看生块在焙烧过程中的变化:（附表格1）表-1 生块焙烧过程中性能变化表[注:本组数据取自于<<炭素工艺学>>--冶金工业出版社,仅供参考]2．石油焦煅烧温度T1 阳极焙烧温度T2 电解液温度T3 之间的内在逻辑性:T1>T2>T3 其中兼顾考虑到a。
石油焦中硫份在焙烧过程的气胀行为;b。
石油焦和沥青在电解过程中存在选择性氧化之差异(即工业术语下的掉炭渣)一般T1略大于T23。
改质沥青即高温沥青，和一般中温沥青相比,其软化点高(95-120℃),挥发份含量低、残炭率高.从以上可知焙烧过程实质上是粘结剂－沥青不同温度段的软化迁移、挥发份逸出、焦化收缩特性在工业生产中的应用.三、常见外观缺陷：焙烧阳极质量主要从理化性能和外观质量两方面进行评价、衡量。
作为外观质量更为直观地体现了阳极焙烧的过程控制状态和特征。
1998年至1999年焙烧块质量情况见表2：表-2 98-99年焙烧块外观质量统计表由表明显看出，不合格项主要为：水平裂纹、垂直裂纹、孔间裂纹及其它(包括长包、底缺、掉棱角、变形、粘料等）. 四、焙烧裂纹裂纹是最常见的外观缺陷，主要体现为孔间裂纹.水平垂直裂纹.从工业生产上看，裂纹产生的主要原因有：1.前期的密度差在后期相对一致温度下因收缩不一造成的裂纹.2.前期相对均匀的密度在后期较大温差下收缩不一产生的裂纹.3.内在的气体急剧逸出造成过大的应力.然而对于同一制品裂纹,其往往是以上三种原因掺混在一起综合作用的结果.使解决实际问题的难度比理论上分析要复杂得多.这时候只有在理论指导下，通过实践摸索的经验才能进一步从中找到问题的主要矛盾和矛盾的主要方面所在。
炭阳极质量不稳定对电解生产的影响与对策
2.6 影响原铝质量。由于掉块、裂缝，甚至整块阳极脱落，电
解质冲涮阳极钢爪造成原铝质量掉级下滑。
某车间 20018 年 4 月份阳极质量不好，从下表可看出，各项经
济技术指标均比 5 月份差。
炭粒基本不影响电解质电阻，达到 0.2~0.5% 时开始增加电解质电
阻，达到 0um 的炭渣微粒，由于界面电位梯度的影响，几乎不导电。
2.2 增大阳极电流密度，炭阳极发热。由于掉渣掉块，不仅缩
小了阳极的导电面积，而且在内部由于孔度增大，也减小了阳极的
导电面积，使电极电阻升高，导致阳极发热发红。某车间 70# 槽
预焙阳极质量现状及影响其质量的主要因素
的含 量 以及 其他 物理性 能指标 并对 比相对 应的 阳极反 应性 结果进行 分析 ， 从 而得 出微 量元 素含量 、 空 气渗透 率、 导 热 等主要指标 与 阳极 二氧化碳 、 空气反应性之 间的对 应关 系 ， 对 于掌握 当前预焙 阳极质 量的现状 和量化 监测反应 性
设备 的状态都有 重要 的借 鉴意义。 关键词 ：预焙 阳极 ；微 量元素 ；质量
目前铝用预焙 阳极的主要原料是石油焦和煤沥 青及 回收利用 的残极 。阳极质量与原料质量 、 制造
显 ，钙次之。反应速度的回归方程式如下【 ２ ｛
Ｒ审氧 ＝６． ８ ６ × １ ０一 ＋２． ３ ２ ６× ｌ Ｏ－ ４ Ｖ
过程等密切相关 ， 由于 国内杂质含量低 的优质焦基 本消耗殆尽或者仅存的价位也相 当高 ， 每年需从 国 外进 口大量原油 ， 由于这些原油来 自不 同的国家及
适 于 制 造 阳极 的 原 料 越来 越 少 ， 取 而代 之 的是 硫含
Ｒ奉 氢＝ ６ ． ５ ４ × １ ０ 一 ＋ ２ ． ６ ７ ， ２ ‘ ． × ｐ奢 １ ０ ＇ 【 。 蛆趟岖Ｌ Ｎｉ ８ Ｒ密 鲁 ＝１ ． １ ４ × １ ０ － ４ ＋１ ． ３１ ７× １ ０ ４ － Ｃａ
ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｒ ｍ ｃ ｏ ｋ ｅ
１ 阳极 原料 、成 品 中微量元 素的影 响
阳极 中的微量元素主要来源于生产碳阳极的主 要原料石油焦 、 沥青中所含的灰份 。 另外还有生产 返 回料时进入阳极 的灰份 以及在生产 阳极过程中进
镍及钙 ， 其 中以钒 、 镍元素影响对阳极氧化最 为明
圈２ Ｎ ａ 对石 油， 囊 Ｉ 空 气 反 应 性的 影响
阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨
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。
阳极炭块生产工艺流程及关键控制点
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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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影响生阳极炭块质量的主要因素
王蕾
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2014(000)013
【摘要】炭素生产中，原料煅烧是前提，成型工艺是关键，焙烧制度是保障。
因此，成型工艺参数的调整、控制直接影响着生阳极炭块的外观质量和理化指标。
要想生产出优质生阳极炭块，就必须抓好成型生产中的工艺过程控制，主要包括原料配方、混合料预热温度、混捏温度、冷却温度和振动成型主要工艺参数等，同时根据外观质量缺陷适当调整相关工艺条件，以达到提高生阳极炭块质量的目的。
【总页数】2页(P113-113,122)
【作者】王蕾
【作者单位】郑州信昌汽车部品有限公司，河南郑州450000
【正文语种】中文
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5.在焙烧过程中影响预焙阳极炭块质量的因素 [J], 张旭升
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