下载文档原格式
铝用炭素材料编者按：冶金百科全书“炭素材料卷”钢铁冶金用炭素材料分支，本刊已于1995年第3期到1999年第1期连载完毕。
应广大读者的要求，从本期开始，本刊将继续连载冶金百科全书“炭素材料卷的其他分支”。
1 铝用炭素材料（carbonmaterialfor aluminiummanufacturing)1）定义以石油焦、沥青焦或无烟煤为主要骨料，以煤沥青等作粘结剂制成的糊类或块类炭素制品，主要供金属铝电解生产过程中用作阴极和阳极，镁冶炼、铁合金生产，一些化工窑炉有时也使用这些炭素材料。
2）作用铝用炭素材料是铝电解工业的支柱材料之一，主要作用为：用作电解槽的阳极，把电流导入电解槽，并参与电化学反应；用作电解槽的阴极内衬，盛装铝液和电解质，并把电流导出电解槽外。
3）分类根据在电解槽中的位置和作用不同，可分为阳极材料和阴极材料两大类（包括糊类和块类制品），见表1。
表1铝用炭素材料分类4）铝电解工业采用炭素材料的历史电解法制铝的发明和每一次大的技术进步都是和炭素材料的发明和技术发展分不开的。
19世纪70年代，已能生产炭质电极和炭质耐腐蚀材料。
1888年，美国人霍尔（Hall.C.M）和法国人埃鲁（Heroult.P.L.T）〔1〕分别申请了冰晶石－氧化铝熔盐体系以炭电极为阳极、以石墨坩埚为容器和阴极，电解生产金属铝的专利。
这种工业炼铝方法，简称霍尔－埃鲁法，到20世纪90年代，仍是唯一可以适于大规模工业生产金属铝的方法。
由于冰晶石－氧化铝体系具有强烈的腐蚀作用，要求电解槽的阳极和阴极材料具有耐高温、导电性能良好、抗腐蚀、杂质少等性能，一百多年的科学试验和生产实践表明，炭素材料是唯一能选作阳极和阴极的廉价的工业材料。
图1是铝电解槽结构示意图。
(a)预焙阳极电解槽（中部打壳）(b)预焙阳极电解槽（边部打壳）(c)上插自焙阳极电解槽(d)侧插自焙阳极电解槽图1铝电解槽结构示意图铝电解生产初期，采用小型预焙阳极。
炭素生产工艺技术操作规程适用范围1 本规程适用于铝电解用预焙阳极炭块的生产。
一、工 艺 流 程炭素分厂主要生产铝电解用阳极糊和预焙阳极，现有新、旧两套系统，新系统生产新电解分厂用的大预焙阳极，老系统生产四期电解用的小预焙阳极和阳极糊及其它糊类制品。
二、原料处理1 目的范围：规定了原料堆放要求，为煅烧提供破碎处理焦炭。
本系统主要包括原料堆场、对齿辊破碎机、运输皮带机等。
2 生产中所用原料为低灰份的石油焦、沥青焦和高温煤沥青或改质沥青。
原料堆场需按不同品种、等级存放，存放时不许混入其他杂质。
3 进厂的各种原料必须符合质量标准，进入原料库前必须取样分析，合格后方可入库。
4 如果生产用的是混合料，应根据原料的品种和质量情况确定配比，一般延迟焦配入量为60～100％。
5 原料焦炭在齿式对辊破碎机中破碎，入碎前料块应小于200mm，破碎后料块应小于70mm。
6 设备检查6.1 破碎机检查：⑴严禁杂物、金属混入。
⑵螺丝固定紧固。
⑶给料适中，不得超设备能力。
⑷轴承、电机温度不超过60℃。
⑸各润滑点润滑良好。
6.2 皮带输送机检查⑴检查前后滚筒和减速机各润滑点的润滑情况。
⑵皮带有无裂口，皮带是否跑偏，如有问题要及时处理。
⑶检查是否有人、故障物影响皮带运行。
⑷调整好给料量，不得超过皮带机最大运输量。
⑸经常检查驱动电机和轴承温度，不允许超过60℃。
三、煅烧1 目的范围：利用罐式煅烧炉加热处理即煅烧石油焦，达到质量要求。
主要包括煅烧给料、罐式炉煅烧系统，煅后焦运送设备。
2 技术条件2.1 首层火道温度1150～1300℃，负压10～30Pa。
12pa2.2 三层或四层火道温度1150～1300℃，负压20～80Pa。
60pa 2.3 烟道平均温度不大于800℃，个别测点不大于1000℃，带余热锅炉的烟道温度不大于300℃。
2.4 燃料：罐式煅烧炉使用煤气加热时，煤气温度5～25℃，煤气总管压力不低于2000Pa，集合管压力为1400～2000pa，管道内任何情况下不得造成负压。
铝用炭素生产存在的问题和解决措施摘要：本文讨论了铝用炭素生产过程中存在的问题以及可能的解决措施。
首先，介绍了铝用炭素在铝电解工业中的重要性和应用。
然后，探讨了铝用炭素生产中存在的问题，包括产品质量不高、环保技术有待改进、市场竞争激烈等。
接着，提出了一些解决这些问题的可能措施，如提高产品质量、加强环保措施、推动技术创新、规范市场秩序等。
最后，总结了这些措施的重要性，强调了铝用炭素生产行业的可持续发展需要多方合作和创新。
关键词：铝用炭素；材料生产；问题及措施分析引言铝用炭素是铝电解工业中不可或缺的原材料之一，它在电解槽中作为阳极材料，直接影响到铝的产量和质量。
然而，在铝用炭素生产过程中，存在一系列问题需要解决，包括产品质量、环保技术、市场竞争等。
本文将讨论这些问题，并提出一些可能的解决措施，以推动铝用炭素生产行业的可持续发展。
1.铝用炭素生产面临的问题1.1市场和竞争环境不佳铝用炭素是铝电解生产中的重要原材料，用于铝的电解过程中作为阳极材料。
然而，近年来，铝用炭素行业面临了一系列挑战，其中市场和竞争环境的不佳是最为显著的问题之一。
市场和竞争环境的不佳主要表现在以下几个方面：全球市场需求不稳定。
铝产业的需求与宏观经济状况密切相关，而全球宏观经济波动不定，导致铝行业的需求也不稳定。
这种不稳定性使铝用炭素生产企业难以制定稳健的市场战略和产能规划。
过剩产能问题严重。
全球铝用炭素生产能力过剩，导致市场供应过于充裕，价格竞争激烈。
一些企业为了争夺市场份额不断扩大产能，导致市场价格下跌，盈利能力受到影响。
国际市场竞争激烈。
铝用炭素是一个全球性市场，不同国家和地区的企业都参与竞争。
一些国家的企业拥有成本优势，能够以更低的价格提供产品，对其他企业构成了竞争压力。
环保压力增加。
铝用炭素生产过程中涉及高温、高能耗等环境问题，面临着环保法规的压力。
一些国家对环保要求更加严格，这使得一些铝用炭素生产企业需要进行环保设施升级和改进，增加了成本负担。
铝用碳素材料的基本知识1.铝电解过程中阳极反应的原理，及阳极的毛耗和净耗?答：理论上在铝电解过程中阴极产生铝，阳极产生氧气，而实际上阳极反应是一个很复杂的电化学反应,阳极气体是CO 和CO2,其反应方程式为: 2AL2O3 +3C = 4AL +3CO2AL2O3 +3C =2AL+3CO一般情况下生成的一氧化碳约占30％，按一氧化碳占30％理论计算的碳耗量为393kg/t 。
生产一吨原铝所消耗的阳极炭块的总量称为阳极毛耗,阳极毛耗一般为450—600 kg/t.除去残极后每生产一吨原铝所消耗的阳极炭块的量称为阳极净耗，净耗为炼铝的实际消耗，一般为400-450 kg/t.净耗大于理论消耗是因为阳极炭块的氧化、掉渣等引起的。
2.什么是石油焦,阳极生产对石油焦有那些要求?答:石油焦是石油炼制过程中的重渣油经焦化所得的产物。
阳极生产对石油焦要求如下：（1）经煅烧后，导电性能良好，粉末比电阻低，有利于阳极炭块的比电阻。
（2）经煅烧后有足够的颗粒强度和适宜的粒度分布,在破碎、筛分、混捏、成型等环节不会自动粉化,能够满足配方的粒度要求.（3）煅烧后体积密度适中，或稍高。
（4）煅后石油焦与空气和二氧化碳的反应性尽可能的低.（5）煅后焦线膨胀系数小,热稳定系数好，减少阳极制造和应用过程中裂纹的产生。
（6）煅后焦灰分低.（7）石油焦的挥发分为9—12%，挥发分不能过高，以保证煅后焦有一定强度和高的堆积密度.（8）石油焦的水分含量不能过高，否则影响煅烧质量。
（9）骨料焦孔度、粒度、密度。
3.沥青在阳极中得作用？及其在配料时加入的比例？答：沥青是生产预焙阳极的粘结剂，主要起两个作用,第一，加热时赋予糊料以所需的塑性以保证良好的成型性,第二，在制品焙烧的过程中，粘结剂焦化而成为骨料从而使阳极具备必要的机械强度，及其结构也具有必要的均质性。
一般阳极炭块沥青的用量为14。
5—16。
5%。
4.石油焦煅烧的目的？答：石油焦煅烧的目的,在于使原料具备生产操作特性较好的预焙阳极所必须得一些性能.煅烧时，水分和挥发分排出,物料收缩、结构变得致密、形成晶格、物理化学性能发生改变。
碳素电解铝
碳素电解铝是一种先进的铝制造技术，它通过碳素阳极和氧化铝阴极之间的电解反应，将氧化铝还原为铝金属。
这种技术在铝行业中具有重要的地位和广泛的应用。
在碳素电解铝的过程中，碳素阳极起到了至关重要的作用。
阳极是由高纯度的碳素材料制成的，它能够承受高温和腐蚀的环境，并且具有良好的导电性。
碳素阳极不仅能够提供电子，还能够在电解液中发生氧化反应，将氧化铝还原为铝金属。
碳素电解铝技术的优势在于其高效能和环境友好性。
相比于传统的熔融电解铝工艺，碳素电解铝技术能够大幅降低能耗，减少二氧化碳的排放。
此外，碳素电解铝技术还能够生产出高纯度的铝金属，满足不同领域对铝产品质量的要求。
碳素电解铝技术的发展离不开科学家和工程师的不断努力。
他们通过对电解液、电解槽和电解过程的研究，不断优化碳素电解铝工艺，提高生产效率和铝质量量。
同时，他们还致力于开发新型的阳极材料，以进一步提升碳素电解铝技术的性能和可持续性。
碳素电解铝技术的应用范围广泛，涵盖了航空航天、汽车制造、建筑和电子等领域。
铝材的轻量化特性使其成为现代工业中不可或缺的材料，而碳素电解铝技术的发展则为铝行业的可持续发展提供了重要支持。
碳素电解铝作为一种先进的铝制造技术，以其高效能和环境友好性在铝行业中占据重要地位。
科学家和工程师的不断努力推动了碳素电解铝技术的发展和应用。
相信在未来，碳素电解铝技术将继续发展，为铝行业的可持续发展做出更大的贡献。
碳素|2009年2月6日炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。
为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。
炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。
石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。
高功率电极、超高功率电极。
炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。
炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。
炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。
炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。
我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。
这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。
下面介绍炭素制品的分类及说明。
一、炭和石墨制品(一)石墨电极类主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。
石墨电极和铜电极相比的优越性石墨电极的优点是加工较容易，EDM （电火花）时金属去除率高，以及石墨损耗小。
故此，越来越多的模具厂放弃使用铜电极而改用石墨电极。
那么，石墨到底有哪些优势呢？1．石墨的比重是铜的，同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。
铜制作成的大型电极由于太重，在长期电火花时对EDM机床主轴精度非常不利。
而石墨则不会，而且搬运也非常安全！2．石墨可以有很高的加工速度,一般石墨的加工速度较普通金属快3-5倍。
而且选择硬度合适的刀具和石墨，可减少刀具的磨损和电极的损耗。
铝电解用炭素材料技术与工艺铝电解用炭素材料技术与工艺是一门专门研究铝电解过程中炭素材料制备、应用及其相关工艺的学科。
炭素材料在铝电解工业中起着非常重要的作用，如阳极、阴极和电解质的制造。
了解和掌握铝电解用炭素材料技术与工艺对于提高铝电解生产的效率、降低能耗和减少环境污染具有重要意义。
在铝电解过程中，炭素材料的应用主要表现在以下几个方面：1. 阳极材料：在铝电解槽中，阳极是消耗品，需要定期更换。
阳极材料的质量直接影响着电解槽的运行效率和铝产品的质量。
炭素阳极具有导电性好、化学稳定性高、成本低等优点，是目前应用最广泛的阳极材料。
2. 阴极材料：阴极在铝电解槽中起到导电和传递热量的作用，对电解过程的稳定性和生产效率具有重要影响。
炭素阴极材料具有导电性好、耐高温、抗腐蚀等优点，广泛应用于铝电解工业。
3. 电解质材料：电解质是铝电解过程中的关键组分，其质量对铝产品的纯度和生产效率具有直接影响。
炭素电解质材料具有较高的离子导电性和化学稳定性，能够有效降低电解温度并提高铝的纯度。
在铝电解用炭素材料技术与工艺的研究中，需要关注以下几个关键技术问题：1. 材料制备技术：制备出高性能的炭素材料是铝电解过程的关键。
研究人员需要不断探索新的制备方法和技术，以提高炭素材料的导电性、化学稳定性和耐腐蚀性等性能。
2. 材料性能优化：通过对炭素材料的成分、结构和表面性质等进行优化，可以提高其在铝电解过程中的稳定性和使用寿命，降低能耗和生产成本。
3. 环保与资源利用：随着环保意识的提高，如何实现炭素材料的绿色生产和废弃物的资源化利用成为亟待解决的问题。
研究人员需要开发环保型的炭素材料和废弃物回收技术，降低对环境的负面影响。
4. 新型炭素材料研究：随着科技的不断进步，新型炭素材料的研究和应用逐渐成为铝电解领域的研究热点。
如石墨烯、碳纳米管等新型炭素材料具有更高的性能指标和更广泛的应用前景，为铝电解技术的发展提供了新的可能性。
总之，铝电解用炭素材料技术与工艺是一门涉及多个学科领域的综合性技术，其发展对于推动铝电解工业的进步具有重要意义。
第十一章铝电解生产用碳素材料及氧化盐生产铝电解用碳素材料指铝电解生产中所使用的碳素阳极和碳素阴极，从历史的角度讲，碳素阳极分为用于自焙铝电解槽生产的阳极棚和预焙铝电解槽生产的预焙阳极块。
由于节能和环保的要求，截止2010年底，我国工业已淘汰了自焙阳极生产工艺，重新采用大型预焙槽生产，所以，对阳极棚生产工艺不再赘述。
只介绍预焙阳极生产工艺过程。
铝电解槽底部采用阴极碳块。
大型预焙槽的使用寿命一般在5～8年，大修过程将把阴极内衬阴极碳块和底部保温材料全部更换，所以，阴极碳块也是电解铝生产中必不可少的材料。
本章主要介绍碳素阳极和碳素阴极的生产工艺过程。
氟化盐（冰晶石和氟化铝）也是铝电解生产中的消耗性材料。
自然界中并无足够多的天然冰晶石，目前仅在冰岛的格林兰岛发现少量的天然冰晶石和。
工业上所用冰晶石航氧化铝采用全部人工合成，所以，本章也简单介绍铝其生产工艺。
第一节预焙阳极生产工艺铝电解用预焙阳极是用石油法经煅烧后按一定粒度配比，用煤沥青作为粘接制混合成棚料，再经振动成型，通过高温焙烧所得的产品，其生产工艺流程图如图11-1。
1.配料和初译石油焦乃石油提炼后的副产品。
其主要成分是碳，其固定碳含量在75～90%，其余为可燃探发分电约12～20%，灰分约0.3～1%；硫分0.5～3.0%；水分约3%；以及其他微量金属和非金属杂质。
阳极产品要求灰分≤0.8%，硫分≤2.5%，为了使产品杂质成分在允许的范围内，所以，在燃烧之前，必须对石油焦进行成分配料，以保证阳极产品成分合格。
由于石油焦是石油提炼后的渣油经焦化而得，由于渣油的组成很复杂，与原油同样都是由各种烃类和烃类比物组成，所以在焦化过程中根据烃类的不同而形成粒度不一的焦块，大的有200mm以上，小的如同粉料。
为了在燃烧中挥发分能均匀快速排出以及不出现细料过程，必须对大块石油焦进行初，使粒度不大于10mm。
2.燃烧石油焦燃烧是在隔绝条件下，将油焦进行高温预热处理。
浅谈铝用炭素生产存在的问题和解决措施李 智（中国铝业股份有限公司广西分公司，广西 百色 531400）摘 要：铝用碳素的产量在各种炭素材料中都是位居前列的，他在生活中的使用范围及其广泛。
常用的炭素材料有阳极炭块、阴极炭块和阴极糊料。
这些材料在铝电解产业中具有十分重要的地位。
近年来，随着我国经济水平的不断提高，各项科技项目都取得了长足的发展，铝电解工业的整体发展也取得了一定的成绩。
在此背景下，铝用炭素工业也呈现一片繁荣之态，相应的生产技术和制造工艺都较以往得到了提升。
本文中笔者根据多年的工作经验，对铝用炭素生产中存在的问题进行了分析和探讨，并提出了相应的改进措施。
希望可以为相关企业和个人提供参考。
关键词：铝用碳素；生产；问题；解决措施中图分类号：F426.32 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）04-0235-2收稿日期：2019-04作者简介：李智，生于1982年，男，冶炼工程师，本科，研究方向：企业管理。
铝用炭素电极的生产在整个铝冶炼行业的生产环节中都是十分重要的一环，这个阶段的生产主要用到的材料为阳极炭块和阴极炭块。
虽然我国目前铝用炭素的生产已经有了一定的进步，但是从生产技术的现代化程度以及产品的质量上来看，与其他以有色金属的冶炼和生产为主的国家相比还存在一定的差距。
因此，有必要对铝炭素的生产工艺和产品质量进行改进。
1 铝用炭素的概况碳元素是自然界的基本元素，一切动植物都是由碳元素为基本骨架构成的。
碳元素在自然界中的存在并不是单调的，其存在方式是及其丰富的。
我们的日常生活中也离不开含有碳元素的各种产品。
作为最常见和使用最广泛的生活材料的钢材和铁制品内都含有一定量的碳元素。
碳在元素周期表中排在第六位，是一种常见的非金属元素，其通用的元素符号是C。
在自然界中碳是由有机物通过一定条件下的热分解反应生成的。
而在人工条件下的生产则要通过一系列复杂的生产工艺。
我们常常把生产炭素材料的工厂称之为炭素厂。
