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。

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。

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资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载阳极炭块基础知识地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容阳极炭块基础知识：碳素是什么？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。

石墨电极包括：（1）普通功率石墨电极。

允许使用电流密度低于 17A/m2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。

（2）抗氧化涂层石墨电极。