半石墨质阴极炭块在铝电解槽上的应用

电解铝生产工艺的优化探讨摘要：虽然中国是世界上大型的铝生产、出口国家之一，但是，我国的铝生产技术还比较落后。

在实际铝生产中，传统方法不但浪费了大量的能耗，而且对环境也有一定的影响。

为此，本文在对目前我国电解铝业发展状况进行了简要的介绍，对目前我国电解铝业存在的技术不足进行了分析，并提出了电解铝生产优化的策略。

关键词：电解铝；生产工艺；策略前言我国从20世纪50年代开始，铝业技术得到了长足的发展，并已初步建立起一条较为完善的铝业链条，为我国经济和社会的各方面提供了持续的铝业供给。

我国是铝土矿资源最丰富的国家之一，但我国铝土矿的生产工艺还比较落后，能耗高，对环境的影响也比较大。

为此，需要在实际应用中采取有目标地优化措施，以提升电解铝生产的能源效率和环境保护水平。

1、我国电解铝业的发展状况我国电解铝工业的发展，特别是规模较小、资本较少的电解铝企业，都面临着能耗过高的问题。

一般情况下，要制造一吨的铝材所需的电量很大。

与此同时，部分企业在技术优化上遭遇了巨大的“瓶颈”，在节能降耗的前提下，很难保证产品质量达到相应的标准。

在实际生产中，有些厂家采取了增强电流的措施，有效地解决了高压差的问题。

但是，整流器的工作效率往往达不到预期的要求。

并且当系统的电压下降时，系统的电流效率也会随之下降，这就要求电解铝业人员必须正确认识二者的关系，并在二者间找到一个平衡点。

但是，要想达到均衡状态，还需要借助更加复杂的数字化模型。

另外，也有不少公司从强化管理的角度对电解铝制造过程进行了优化，虽然有了一些效果，但是还没有从根本上突破。

2、电解铝的基本理论图 1电解流程2.1用于电解铝的原料电解铝生产所用的原材料有三类：（1）氧化铝；其熔点为2050℃，沸点为3000℃，具有良好的流动性，在晶体中溶解，在水中不溶解；(2）溶剂；一种以氟化铝，氟化镁，氟化钠，氟化钙，为主要成分的氧化盐；(3）一种阳极物质，也就是一种预先煅烧过的炭块。

有色金属行业标准《铝电解用石墨质阴极炭块》解读曾萍【摘要】YS/T 623-2012《铝电解用石墨质阴极炭块》于2012年12月28日发布,2013年6月1日实施.该标准是对YS/T287-2005《铝电解用半石墨质阴极炭块》以及YS/T 623-2007《铝电解用高石墨质阴极炭块》的整合修订.本文对铝电解用阴极炭块标准进行解读,同时详尽介绍标准各次版本及其修订内容,方便用户了解该标准及产品.【期刊名称】《贵州科学》【年(卷),期】2015(033)004【总页数】5页(P41-44,80)【关键词】标准、阴极炭块;半石墨质;高石墨质;石墨质【作者】曾萍【作者单位】贵州理工学院,贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】TG146.21前言据统计，目前我国铝产能达2 700 万吨，实际产量为2 000 万吨，居世界首位。

铝用碳素生产作为铝电解行业生产的一个重要分支，业内常把电解槽的阳极和阴极比作铝电解槽的心脏，可见其对铝冶炼行业的重要影响。

众所周知，阴极炭块作为电解槽的筑炉材料，在铝电解槽上的作用不仅是作为熔融状态下铝液及电解质的容器，且传导电流。

由此决定了其必须具有良好的抗热震性能、抗钠浸蚀能力和良好的导电性能。

多年来，铝电解用阴极炭块执行的标准为YS/T 287-2005《铝电解用半石墨质阴极炭块》、YS/T 623-2007《铝电解用高石墨质阴极炭块》以及YS/T 699-2009《铝电解用石墨化阴极炭块》(极少用)。

自2013 年6 月1 日实施YS/T 623-2012《铝电解用石墨质阴极炭块》之日起，YS/T 287-2005《铝电解用半石墨质阴极炭块》以及YS/T 623-2007《铝电解用高石墨质阴极炭块》同时废止。

2 铝电解用阴极炭块历年修订版本1951 年，中国从前苏联引进了60KA 自焙电解槽，开创了中国的铝工业;1979 年贵州铝厂从日本轻金属株式会社引进160KA 预焙电解槽，在消化、吸收后，中国开始独立开发大型预焙电解槽技术。

石墨质阴极炭块全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：石墨质阴极炭块是一种用于铝电解槽的关键材料，它具有良好的导电性能、化学稳定性和机械强度，是电解铝的重要辅助物料。

在铝电解工业中，石墨质阴极炭块被广泛应用，其质量和性能直接影响到电解槽的稳定运行和铝的生产效率。

一、石墨质阴极炭块的制备原理石墨质阴极炭块的主要原料是石墨焦和焦油，在一定的配方和工艺条件下，通过浸渍、压制、煅烧等工艺制备而成。

石墨焦是石墨烯的原料，具有很高的导电性和耐高温性能，是石墨质阴极炭块优良性能的关键之一。

焦油是一种碳质物质，可提供粘结和填充功能，是石墨质阴极炭块制备的重要原料。

制备石墨质阴极炭块的过程主要包括原料破碎、混合、浸渍、成型、煅烧等工序。

在石墨质阴极炭块的制备过程中，需要控制好原料的配比、混合均匀度、成型工艺以及煅烧条件等因素，以确保最终产品的质量和性能。

石墨质阴极炭块作为铝电解槽的重要部件，其性能要求较高。

石墨质阴极炭块要具有良好的导电性能，能够有效地传递电流，保证电解槽的正常工作。

石墨质阴极炭块要具有良好的化学稳定性，能够抵抗电解槽内的高温、腐蚀和氧化等环境影响，确保长期稳定运行。

石墨质阴极炭块还要具有一定的机械强度和耐磨性，能够承受电解槽中液态铝的冲击和搅拌，保持长期稳定的形状和结构。

石墨质阴极炭块主要用于铝电解槽中，作为电解槽的阴极材料使用。

在铝电解工业中，电解槽是生产铝的重要设备，而石墨质阴极炭块则是电解槽的关键部件之一。

石墨质阴极炭块能够有效地传导电流，保证电解槽的稳定运行，提高铝的产量和质量。

除了铝电解槽，石墨质阴极炭块还可以在其它高温、腐蚀和电导要求较高的领域应用，如石墨电极、石墨舟等。

随着我国铝工业的快速发展，对石墨质阴极炭块的需求量也在不断增加。

目前，国内石墨质阴极炭块的生产技术和质量已经达到了国际先进水平，产品出口量逐年增长。

在未来，随着我国铝工业的进一步发展和晋级，石墨质阴极炭块的市场前景将更为广阔。

SY400电解槽还应用于陕县恒康、三门峡天瑞铝业、新安万基、中铝包头分公司、中铝兰州连城分公司、霍煤鸿俊等项目施工图设计中。

中铝兰州分公司400kA试验槽2008年3月通过有色金属协会的鉴定。

陕县恒康220台电解槽于2008年9月开始列启动。

SY350电解槽应用于河南神火集团、中铝兰州分公司、霍煤鸿俊、中电投黄河水电公司、中铝抚顺分公司等项目施工图设计中。

400kA预焙阳极铝电解槽技术研制开发1. 技术背景据统计，2007年世界生产原铝约32000kt，大容量（160～350kA）的电解槽为主力槽型，其中中国生产原铝12607kt，原铝产量继续位居世界第一位。

国际上，加铝PECHINEY公司不断对AP30电解槽进行升级,通过一系列的优化技术，提高阳极电流密度，改善热平衡等，将AP30电解槽的电流强度不断提高，以AP35的名义积极参加国际竞争，同时PECHINEY 还是目前世界上唯一拥有500kA级电解槽技术的公司。

正是通过积极的优化、宣传和推广高阳极电流密度的AP3X和AP50的大型槽技术，PECHINEY公司继续保持着其在世界铝工业界的技术领导地位。

为了缩小与国外铝电解先进技术的差距，满足国内的市场需求和国际市场竞争的需要，沈阳铝镁设计研究院以提供一种高效、节能、环保、提高劳动生产率，降低吨铝投资的新型、综合电解铝技术为目标，以SY350电解槽为基础，通过进一步改进与优化，在保证电解槽基本结构设计参数不变（非加长阳极，加长电解槽）的前提下，开发了SY400大型、高阳极电流密度电解槽，并在兰州分公司350kA电解系列安装了16台试验槽，经过半年多的试验，试验槽电流稳定运行在403kA,平均电流效率达到了94.16％[1]。

2. SY400试验槽的安装配置形式中国铝业兰州分公司SY350电解系列由两栋电解车间组成，共安装288台电解槽，其中16台400kA 试验槽位于电解系列出电端，靠近整流所的一侧。

一、项目背景铝电解槽是铝冶炼生产中的关键设备，其内衬的安装质量直接影响到电解槽的运行稳定性和生产效率。

为了提高电解槽的保温性能、降低炉底压降和槽电压，实现降本增效的目标，本方案针对500千安大型电解槽内衬进行优化安装施工。

二、施工准备1. 材料准备：嵌紫铜钢棒、全石墨阴极炭块、保温材料、粘结剂等。

2. 工具准备：切割机、钻机、电焊机、搅拌机、水平尺、垂直尺等。

3. 人员准备：施工队伍需具备相关技能和经验，进行现场培训。

4. 施工场地准备：确保施工场地平整、清洁，符合施工要求。

三、施工步骤1. 施工前准备（1）对施工人员进行技术交底，明确施工要求、质量标准及安全注意事项。

（2）检查施工材料、设备是否符合要求，确保质量。

2. 施工过程（1）槽体清理：将槽体内部杂物、氧化层等清理干净。

（2）内衬安装①按照设计图纸要求，在槽体内部均匀涂刷粘结剂。

②将嵌紫铜钢棒按设计要求安装在槽体内部，确保钢棒垂直、水平。

③将全石墨阴极炭块按照设计要求安装在内衬上，炭块之间留有适当间隙。

④用粘结剂将炭块固定在内衬上，确保固定牢固。

⑤对内衬进行找平和调整，确保内衬水平、垂直。

（3）保温材料铺设①在炭块与槽体之间铺设保温材料，确保保温效果。

②保温材料铺设均匀，无空隙。

（4）施工质量检查①检查内衬安装质量，确保安装牢固、水平、垂直。

②检查保温材料铺设质量，确保保温效果。

3. 施工结束（1）清理施工现场，确保清洁。

（2）整理施工资料，包括施工记录、材料清单等。

四、施工注意事项1. 严格遵循施工图纸和规范要求，确保施工质量。

2. 施工过程中，注意安全防护，防止意外事故发生。

3. 施工人员应具备相关技能和经验，确保施工质量。

4. 加强施工过程中的质量控制，确保内衬安装质量。

五、施工效果通过优化铝电解槽内衬安装施工方案，提高电解槽的保温性能，降低炉底压降和槽电压，实现降本增效的目标。

同时，提高电解槽的运行稳定性和生产效率，为我国铝冶炼行业的发展提供有力保障。

降低铝电解槽电能消耗措施的探讨摘要：一直以来，工业铝电解槽的电能消耗都是与槽电压与电流效率两种因素紧密相关的，因此可通过控制槽电压的方式，逐步实现提升电流效率与控制电耗的目的。

本文首先分析了降低电解槽平均电压的有效措施和方法，继而提出了有关铝电解槽的相关节能技术。

关键词：铝电解槽；电能消耗；措施引言自进入到新世纪之后，我国的工业化进程与地方经济都处于持续性发展的状态中，并且能源的供应也日渐紧张，在此背景下，积极开展节能降耗的工作与寻求相关节能技术已经逐渐成为了电解铝企业目前与之后的首要性工作。

一、降低铝电解槽电压的措施（一）控制阳极压降的措施这一措施所涉及到的内容主要包含如下三点：首先焙烧作用，积极组装相对合格的阳极组块。

其次，在进行上卡具之前，需尽可能将导杆与阳极母线的压接处刷干净，尽可能拧紧卡具，防止卡具压降出现偏高的状况。

最后，看过你只钢炭压降，添加极上保温料，运用AI203，对钢爪-炭块的基础部位进行覆盖，促使Fe-C接触点的温度得到充分提升，极上保温料厚度18厘米左右是相对最适宜的，这对减少电解槽散热量非常有利。

（二）减少阴极电压降的措施降低阴极电压降的重要措施在于控制槽底沉淀与结壳的形成。

令技术条件稳定性得到充分保证，促使电解槽在自适应的状态下保持创建槽底热平衡，提升阴极部分的导电率，在具体生产中控制阴极电压降，从阴极材料的选择、电解槽的砌筑与电解槽的日常管理等角度作为切入点，具体要求如下：首先，选择导电性相对最佳的的阴极炭块，促使阴极电压降降低。

其次，选用半石墨化或者石墨化的阴极炭块，这对降低阴极电压降意义重大。

再其次，在正常生产进行过程中，稳定适宜的技术条件可有效保证炉底压降最低，保证炉底干净，令其不会产生沉淀或者结壳，这也是控制炉底压降的有效措施。

二、新概念节能技术应用近年来，在国内节能减排要求日益严格的环境下，随着电解铝技术的进一步深入开发，自2008年起国内各种节能型电解槽技术发展迅猛。

铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施赵亚军【摘要】铝电解槽阴极炭块作为电解槽的内衬和阴极导电材料,直接关乎到电解槽的使用寿命及生产指标,在电解铝生产中起到非常重要的作用.本文重点介绍了铝电解槽石墨化阴极炭块电阻率低、热导率高、抗热冲击性能高、钠渗透膨胀率低等主要特点,以及其在降低电解槽能耗、提高电流效率、延长电解槽寿命等方面的作用,并结合东兴铝业公司500kA电解槽实际情况提出该公司采用石墨化阴极后在炉底保温、筑炉质量、技术条件调整以及电解槽日常管理等方面的一些改善措施.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】3页(P18-20)【关键词】铝电解槽;石墨化阴极;改善措施;阴极材料【作者】赵亚军【作者单位】酒泉钢铁(集团)公司技术中心,甘肃嘉峪关735100【正文语种】中文【中图分类】TF111Abstract:The cathode carbon block of aluminum electrolysis cell used as the inner lining of the electrolysis cell and the cathode conductive material is directly related to the electrolytic cell service life and production index.It plays an important role in the electrolytic aluminum production.The papermainly introduces the main characteristics of low resistivity, high thermal conductivity, high thermal shock resistance and low sodium penetration expansion rate of the graphitized cathode carbon block of aluminum electrolysis cell, as well as its role in saving energy, improving current efficiency, extending electrolysis cell service life and so on.According to the practical production of the large aluminum company 500kA electrolytic cell, the paper proposes some improvement measures on thermal insulation in the furnace bottom, furnacebuilding quality, technical conditions adjustment and electrolytic cell daily management after employing the graphitized cathode.Keywords:aluminum electrolysis cell; graphitized cathode; improvement measures; cathode material自2016年以来，煤炭供给侧改革力度较大，带动煤价上涨，氧化铝、氟化铝价格随铝业市场回暖上涨明显，导致电解铝成本大幅度上升；加之国家高度重视环境保护，尤其对重工业的环保要求日益严格，电解铝行业正在面临着成本和环保的双重考验。

科技成果——铝电解槽废阴极炭块的综合利用技术开发单位
东北大学
成果简介
铝电解槽大修后产生大量的危险固体废弃物，主要是废阴极炭块和耐火材料。

目前铝电解固体废料尚未得到合理的利用，均采用填埋的方法处理。

废阴极炭块中含炭约65-70%，电解质15-25%，金属钠5-10%。

本项目采用物理方法处理铝电解槽废阴极炭块，可实现废阴极炭块中的各组分的分离和重新利用，在处理铝电解槽危废的同时实现其综合利用。

项目采用物理方法实现铝电解槽废阴极炭块中炭、电解质和金属钠的有效分离，使炭和电解质返回电解工序，而金属钠作为产品出售。

项目实现了铝电解槽废阴极炭块组份的全部利用，处理过程无任何废气、废固和废水等二次污染物的生成，处理设备简单、投资少，成本低，效益可观。

应用情况
目前，该项目已完成实验室半工业试验的研究，取得了很好的分离效果，已同相关的铝电解企业签订技术合作协议，正在进行工业试验。

拟寻求相关的铝电解企业或环保企业进行进一步的合作研究。

市场前景
前期项目已投入近千万元开展相关的试验与工业设备研发，技术已趋于成熟。

采用本技术处理铝电解槽废阴极炭块，每吨废阴极炭块
的处理成本在2000元以下，收益预计在4000元，即处理一吨废阴极炭块效益在2000元左右。

合作方式
技术许可、合作开发。