阴极炭块的特性及应用
行业标准《石墨化阴极炭块用煅后焦标准》(预审稿)编制说明
YS/T XX-XXXX《石墨化阴极炭块用煅后焦》标准编制说明（预审稿）2017.12YS/T XX-XXXX《石墨化阴极炭块用煅后焦》标准编制说明（预审稿）1、任务来源我国目前所用的石墨化阴极炭块使用的原料相关标准是《石墨化阴极炭块用石油焦原料技术要求》标准（YS/T 842-2012）和《电煅石墨化焦》标准（YS/T 763-2011）。
《石墨化阴极炭块用石油焦原料技术要求》标准主要涵盖石墨化阴极炭块使用的原料——两个牌号（YJTKJ-1、YJTKJ-2）的石油焦产品，但石油焦需要煅烧才作为石墨化阴极炭块原料使用。
《电煅石墨化焦》标准主要涵盖石墨化阴极炭块的原料——电煅炉生产的电煅石墨化石油焦（DSJ-1、DSJ-2）两个牌号产品。
国内各厂家生产石墨化阴极炭块使用的原料是除了石墨化焦还有煅后石油焦。
因此，需要重新对其进行修订。
根据工业和信息化部办公厅关于印发2017年第一批行业标准制修订计划的通知（工信厅科〔2017〕40号）的安排，有色行业标准《石墨化阴极炭块用煅后焦》由中电投宁夏能源铝业青鑫炭素有限公司负责起草，山西晋阳碳素等单位参加起草。
2、工作简况计划下达后，中电投宁夏能源铝业青鑫炭素有限公司成立了起草小组，起草人员主要由副总经理、生产计划部、生产车间技术骨干组成，并主要进行以下工作。
确立标准起草遵循的基本原则；收集相关技术资料；查阅国外先进标准；确定产品主要技术内容；对全国主要生产厂家的产品进行取样对样品进行分析测试；根据测试数据确定技术指标取值范围；编写征求意见稿草案。
3、标准制定原则与标准的主要内容3.1、标准制定遵循以下的基本原则A、实事求是原则按照我国自然资源、生产、使用、流通和法规等实际情况。
B、科学、合理原则C、用户为主的原则D、和谐一致的原则与本标准相关联的分析标准和分析方法要协调一致和衔接配套，并符合我国标准体系的需要。
3.2、理化指标制定与说明在修订本标准时，本着符合国际碳素制品的发展方向和赶超世界先进水平的原则出发，使本产品各项指标与国际接轨，充分体现标准的先进性和适用性。
阴极炭块组装施工技术及质量控制措施
７ ２ ｍｍ 用 样 板刮 平 后 由四 名 捣 固手 分 别 在 炭块 两 侧 ，由 端 头
２ ． ５ ． １阴极钢棒
（ １ ）本项 目设 计 采用 新型 阴极 钢 棒技 术 可 以减 少 铝液 中水
图１ 工 艺流 程图
平 电流 ．消 弱 铝液 的波 动 提 高 电解槽 的稳 定 性 。
（ ２）尺 寸偏 差允许 ：根 据设 计要 求 ．阴极钢 棒 轴 向 中心 线 必
２． ２施 工准 备
干３ ｍｍ。
（ ３ ）通透 缝 加工 ：施 工顺 序 为 ：弹 线一 钻 Ｌ 一 切割 一清 理 一
打 磨 。首 先按 设 计 图纸 位 置 、尺 寸在 切 割 好 的 阴极 钢棒 上弹 出需 要 进 行 切 割通 透 缝 的位 置 ；为 确保 割 透 ．先 用磁 力 钻 在通 透 缝 的
５ ０ ％高 石 墨质 阴极 炭块 和 双 阴极 钢 棒 ，炭 块和 钢 棒 的连 接 采 用 的
是 炭 糊 捣 固工 艺 ，笔 者 结 合现 场 施 工 经验 ，浅 谈 阴 极炭 块 组 装过 程 中施 工技 术应 用 和质 量要 点 控制 措施 。
表 １主要设 备 、工 机具配 备表 序 号 设备 名称 型号 规格 数 量 用 于施工部 位
主 一 菱 ｛ 鼍 ｛ 麓 蓍 薹 ｉ
阴极 炭 块组装施 工技术 及 质量控 制措施
口 中国十七冶集团有限公司 丁守明 朱广侠 吴强 胡俊
— ■ 圈
本文主要介绍了阴 极炭块组装质量的 控制以及新型阴极钢棒的组装要点，详细介绍了 酒钢５ ｏ ｏ Ｋ Ａ 预焙阳 极铝电
够 的场 地 布 置材 料 、施 工设 施 和 运 输道 路 ， 因此 带 行 车 的轻 型
炭渣和废阴极炭块回收
铝工业是国民经济的基础工业，也是高能耗、高污染行业，其健康协调可持续发展越来越受到更多人的支持和关注。
目前影响铝工业可持续发展的瓶颈问题主要是外排的固体废物，其中包括铝电解炭渣和废阴极炭块。
目前，世界电解铝工业均采用埃尔-霍鲁法生产工艺，即在冰晶石-氧化铝的熔盐体系中电解还原制取金属铝。
据工业铝电解槽的氟平衡调查统计结果，每生产一吨铝平均消耗30kg氟（从冰晶石、氟化铝和其它氟盐换算得出），其中30～40%渗透入碳阴极中。
按每吨铝计算，大约有10kg氟被电解槽的碳阴极吸收。
我国的电解槽一般在3～6年之后就要进行大修，大修时从电解槽刨出大量含有氟盐电解质的阴极炭块。
随槽龄不同，废旧阴极炭块中的电解质含量有所不同，一般槽龄越长电解质含量越高。
以4年槽龄的废旧阴极炭块来看，电解质含量约30～40%，大体上主要是氟化钠和冰晶石，其余为少量的氧化铝、氟化钙、碳化铝和氰化物等。
炭渣和废阴极炭块是铝电解工业中不可避免排放的废渣。
到目前为止，炭渣和废旧阴极炭块仍露天堆放，可溶性的氰化物和氟化物侵占土地、污染大气和水体，已经引起人们的高度重视。
国内外的铝电解企业和相关研究人员已进行了大量的研究工作和工业试验。
但是由于处理成本过高和易于引起二次污染，尚未开发出一种足够经济环保从而被铝电解企业所广泛接受和推广的处理工艺，以彻底解决炭渣和废旧阴极炭块的污染和资源浪费问题。
炭渣和废阴极炭块的主要组成是炭和电解质，都是铝电解工业所用的宝贵原料。
为了避免环境污染和提高经济效益，需要采用合理技术实现炭和电解质的分离回收。
浮选法是一种低能耗、易操作的环保分离处理技术。
东北大学对炭渣和废阴极炭块无害化和资源化进行了研究，采用浮选法对炭渣和废阴极炭块进行无害化处理，分别回收炭和电解质，实现了固体废物的资源化回收利用。
铝电解阴极
铝电解阴极铝电解阴极是铝电解法生产铝的关键部件，它在铝电解过程中发挥着重要的作用。
本文将以清晰的条理进行铝电解阴极的介绍，内容将包括铝电解阴极的定义、结构、材料选择、工作原理以及应用。
一、铝电解阴极的定义铝电解阴极是指在铝电解过程中被用作阴极的部件，它用于向阳极供电并吸收阳极产生的氧化铝离子，从而实现铝电解反应。
二、铝电解阴极的结构铝电解阴极一般由钢壳、耐热石墨、导电碳母体和导电碳颗粒等组成。
其中，钢壳是阴极的外壳，耐热石墨是阴极的保护层，导电碳母体是阴极的主要承载层，导电碳颗粒则是阴极的电流传递层。
三、铝电解阴极的材料选择1.钢壳：一般选用耐高温和腐蚀性能好的不锈钢作为钢壳材料，以保证阴极的稳定性和耐用性。
2.耐热石墨：耐热石墨具有优良的导电和耐腐蚀性能，可有效地保护阴极材料不受到高温和腐蚀的影响。
3.导电碳母体和导电碳颗粒：导电碳母体选择石墨母体，并在石墨母体中加入合适的导电酚醛树脂和导电颗粒，以提高阴极的导电性能和电流传递效率。
四、铝电解阴极的工作原理铝电解阴极通过与阳极相连，形成电路。
在电解槽中，电流从阳极流向阴极。
阳极产生的氧化铝离子在阴极表面还原，生成金属铝，并释放出电子。
阴极承载了这一冶炼过程，并通过导电碳母体和导电碳颗粒将电子传递给金属铝，使其得以形成。
五、铝电解阴极的应用铝电解阴极广泛应用于铝电解工业中。
通过铝电解反应，可以生产出高纯度的金属铝，该金属广泛用于航空、汽车、建筑、电子等领域。
铝电解阴极的稳定性和耐用性对铝电解生产的效率和成本起着至关重要的作用。
综上所述，铝电解阴极是铝电解法生产铝的关键部件。
它通过阴极的结构和材料选择，实现了有效的电流传递和铝电解反应，从而生产出高纯度的金属铝。
随着科技的不断进步，铝电解阴极的发展将会进一步提高生产效率，为铝工业的发展做出更大的贡献。
(2023)年处理3__吨铝电解废阴极炭块资源化综合利用项目环评报告书(一)
(2023)年处理3__吨铝电解废阴极炭块资源化综合利用项目环评报告书(一)2023年处理3__吨铝电解废阴极炭块资源化综合利用项目环评报告书项目背景该项目旨在处理3__吨铝电解废阴极炭块，并将其资源化综合利用。
废铝电解废阴极炭块中所含的高纯度炭素、铝等元素资源具有较高的再利用价值。
污染环境及影响废阴极炭块的处理及不当存储是对环境造成污染的主要因素之一。
目前，废弃的铝电解阴极炭块在许多地区被垃圾堆积场或工业垃圾场非法倾倒，导致环境受到了极大的危害。
方案本项目拟采取炭黑回收、有机化学品制备和铝钢制造等工艺，通过资源化综合利用，达到科学、高效、环保的处理效果。
环境影响评价在项目筹备、建设及运营期间，将严格落实环境保护政策和措施，监测和控制大气、水、噪声等环境中的污染指标，确保项目的环保效益。
同时，开展公众参与，让公众了解项目的重要性和可行性，增强社会公众的环保意识。
结论本项目的实施将对当地社会经济的持续发展、资源再利用和环境保护方面产生积极的促进作用。
同时，本项目的实施也是国家推进绿色经济发展、加强环境保护工作的重要举措之一。
安全评价对于废阴极炭块资源化综合利用项目，安全评价是非常重要的一部分。
项目工艺的环节及工作场所都需要进行科学合理的安全评价，以确保项目运营期间能够保障工作人员安全，防止事故发生。
风险管控在项目实施过程中，项目负责人需要制定详细的风险管控计划，通过合理的风险控制措施，降低项目实施过程中可能发生的损失风险。
社会效益烟台市对环保的投入力度不断增长，废弃铝电解阴极炭块的综合利用体现着社会环保提高和资源节约的需求。
基于此，对于该项目社会效益的考虑是非常关键的一环。
该项目的实施可以缓解供能压力，同时也可以是彰显城市创新能力的展示平台。
环境治理措施该项目需要开展生态与环境影响论证工作，对空气、水、噪声、固体废弃物处置等环保问题进行科学分析，制定相关的治理措施，确保项目实施能够符合环保标准。
结语随着现代工业和结构环境的日益复杂化，废阴极炭块的合理综合利用也成为了中国当代环保问题中的一个重要议题。
第二章——铝电解槽的焙烧启动与非正常期管理
2、预焙铝电解槽的焙烧、启动及非正常期管理新建或大修后的铝电解槽在进入生产前,要经过焙烧与启动过程。
而从启动结束到转入正常生产,还需要一定的过渡时期。
这一时期称之为非正常期.所谓焙烧（对于预焙槽而言，又称为预热），就是利用置于铝电解槽阴、阳两极间的发热物质产生热量，使电解槽阳极、阴极（含内衬）的温度升高，实现下列目的：①使阴极炭块间和槽周边的扎糊烧结焦化，与阴极炭块形成一个牢固的整体；②烘干阴极内衬，并逐步将槽膛温度提高到接近电解温度(900℃以上），为启动电解槽做准备。
所谓启动,就是使电解槽在联通了系列电流的状态下，形成发生电解反应所需具备的基本技术条件，包括形成一定高度的电解质熔体和铝液，并使铝电解槽的主要技术参数(极距、槽电压、槽温、电解质成分、氧化铝浓度等)进入到电解所需的范围之内。
启动后的非正常期是使铝电解槽逐渐建立正常的生产技术条件的过渡时期。
在这一时期，电解槽由启动初期的高槽温、高槽电压、高电解质水平、高分子比逐渐走向正常水平，并在槽膛四周逐渐形成由α-Al2O3与冰晶石组成的固态结壳,建立起规整、稳定的槽膛内形，从而建立起理想的热平衡（能量平衡）与物料平衡.电解槽的焙烧启动虽然只有短短的几天,但对电解槽启动后的工作状态产生重大影响，尤其是对电解槽的寿命产生决定性的影响。
非正常期的长短视不同的槽型、运行条件与技术方案在1～3个月之间,该时期管理好坏也直接关系到电解槽能否顺利转入正常生产，而且对电解槽寿命产生巨大影响。
焙烧启动与非正常期管理不当，很容易造成阴极破损、漏槽事故,或者会使电解槽先天不足,终身病态。
因此，许多学者的论述均提醒对铝电解槽的焙烧、启动与非正常期管理给予足够重视［1-3］。
2。
1 焙烧铝电解槽焙烧方法可以分为两大类,一类为电焙烧法；另一类为燃料(燃气、燃油)焙烧法（又称外加热法）.根据发热电阻物料的不同,电焙烧法又分为:①铝液焙烧法，即用铝液作电阻体的电焙烧法；②焦粒（或石墨粉)焙烧法，即用焦炭颗粒或石墨粉作电阻体的电焙烧法。
铝用阳极炭块
铝用阳极炭块铝用阳极炭块是一种重要的材料，它在铝电解生产过程中扮演着非常关键的角色。
本文将从以下几个方面来介绍铝用阳极炭块。
一、阳极炭块的定义阳极炭块是指用于铝电解生产中作为阳极的碳素材料，其主要成分为天然石墨和人工焦炭。
它具有良好的导电性、机械强度和化学稳定性，能够承受高温高压下的腐蚀和氧化作用。
二、阳极炭块的分类按照制备方法不同，阳极炭块可以分为自粘结型和加压型两种。
自粘结型阳极炭块是通过将天然石墨和焦油混合后在高温下进行自粘结而成，其特点是密度低、导电性差；加压型阳极炭块则是将人工焦炭经过预压后在高温高压下进行再加压而成，其特点是密度高、导电性好。
三、阳极炭块的制备工艺制备自粘结型阳极炭块时，首先需要将天然石墨和焦油按一定比例混合，然后将混合物放入加热室中进行加热处理，使其自粘结成块。
最后对块进行切割和加工，制成所需的规格。
制备加压型阳极炭块时，则需要将人工焦炭经过预压后放入高温高压下进行再加压。
整个过程需要在特殊的设备中进行，并且需要控制好温度和压力等参数。
四、阳极炭块的应用阳极炭块主要用于铝电解生产中作为阳极材料，其作用是在电解槽中与铝氧化物反应生成氧气和二氧化碳，并且在此过程中释放出电子，从而达到电解铝金属的目的。
此外，在一些特殊领域中，阳极炭块也被广泛应用。
例如，在锂离子电池领域中，阳极材料往往采用纳米级别的碳材料，其中包括阳极炭块；在钢铁冶金行业中，则常常使用碳素材料来进行脱硫和脱氮等处理。
五、阳极炭块的市场前景随着铝工业的快速发展，阳极炭块市场需求也在逐年增加。
特别是在国内，由于铝工业的迅速崛起，对阳极炭块的需求更是日益旺盛。
据预测，未来几年内，中国阳极炭块市场将继续保持高速增长。
总之，阳极炭块是一种重要的材料，在铝电解生产中具有非常关键的作用。
随着铝工业的不断发展和技术进步，阳极炭块市场前景也十分广阔。
不同版本的阴极炭块标准中性能指标对比情况
———————————————————————————————— 作者:
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不同版本的阴极炭块标准中性能指标对比情况
一、ＹS/T28７——2005铝电解用半石墨质阴极炭块
（代替ＹS/T287——１999）
侧部炭块:
二、ＹS/T６２3——2007铝电解用高石墨质阴极炭块
性能指标：
三、YS／T６23——２012铝电解用石墨质阴极炭块
本标准前言:
底部炭块性能指标:
侧部炭块性能指标:
四、ＹS/T699——20０9铝电解用石墨化阴极炭块
四个标准理化指标对比情况如下：
YS／T287——200５铝电解用半石墨质阴极炭块
2.2
30-40
11-13
0.３
2.２-2．5
0.２
附：
一些学术材料对各种阴极炭块性能指标的比较
三种国产阴极炭块理化指标对比表：
阴极炭块产品理化指标比较：
部分国家铝用阴极炭块理化指标对照表:
半石墨质阴极炭块性能比较：
国内外学术界对铝电解阴极炭块的分类及其性能：
YS/T623——2007铝电解用高石墨质阴极炭块
YＳ／T6２3——２01２铝电解用石墨质阴极炭块
YS/Ｔ699——２009铝电解用石墨化阴极炭块
附西格里（德国SigRi)的指标:
体积密度
ｇ/cｍ３
真密度
g/ｃm3
耐压强度
MＰa电阻率Fra bibliotekμΩ.ｍ灰分
％
热膨胀率
×10-６/℃(3００℃）
电解膨胀率
%
１.65
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阴极炭块的特性及处理使用
（根据百度资料整理）
一、理化特性
1、物理指标
2、化学指标
主要组成是C、N aF、Ca F 2、冰晶石、a- A l2O3 等。
发热值：5023kcal/kg(21MJ/kg)；
化学成分（ppm）：
3、安全
废阴极中含有大量的氟化物和氰化物, 氟化物是由电解质中的氟化铝和冰晶石带入的, 废阴极碳块不能在其它方面利用和不能随意堆存的主要原因就是由于其中含有大量的氟。
氰化物主要是从阴极棒处渗透进来空气中的氮和碳反应生成, 一般有两种化合物, 一种是N a CN, 另一种是N a 4Fe( CN ) 6, 氰根浓度局部最高可以达到1% 以上。
要消除或降低其危害的方法有两个: 一
是在处理碳块前将其在一个充有氧化剂的池子中浸泡, 把氰化物氧化除去。
另一个方法是防止其生成, 在阴极炭块阴极棒周围加入少量氧化硼, 可以有效减少氰化物生成, 据资料介绍, 可以把氰化物浓度降低至1p pm 的水平。
二、应用实践
( 1 )掺入量为5. 44kg / t - 熟料) 的情况下完全可行, 烟气排
放低于国家排放标准( 10 mg/ m3( N ) ) 。
( 2 ) 废阴极炭块进入流程后, 各测点氰化物的含量均不高于
0. 1ppm, 不会对人和环境造成危害。
( 3 ) 阴极炭块的添加量为5kg / t- 熟料时, 不会影响到水泥熟料的质量。
废炭块做为烧成煤, 在企业生产过程中最好不要单独添加, 先按较小的比例( 如5% ) 添加, 根据流程出现的问题或是承受能力逐步加大添加量。
三、建议
1、利用生产线现有设备进行工业试验，判定设备能否适应物
料的性能。
2、选择合适的装备，将炭块尽可能破碎到最小，从分解炉少
量均匀掺入。