提高电解铝预焙阳极质量的研究

97Metallurgical smelting冶金冶炼探讨电解铝用预焙阳极钢爪沾石墨液工艺的改进方式刘二宁（陕西有色榆林新材料集团有限责任公司，陕西 榆林 719000）摘 要：本文主要介绍电解铝用阳极钢钩浸入石墨液体的过程中存在的问题，改进干石墨粉浸入石墨液体的过程，分析干石墨粉的原理及存在的问题，并提出适当的措施已采取。

关键词：电解铝；预倍阳极钢爪；沾石墨液中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）16-0097-2收稿日期：2020-08作者简介：刘二宁，男，生于1987年，汉族，陕西榆林人，本科，助理工程师，研究方向：化工。

新时代背景下，我国铝电解技术受到了广泛应用，同时，电解铝中的阳极也在逐渐完善，从自备阳极转化为预焙阳极，在预焙阳极炭块组中，主要具备三种材料，铝导电性棒、铸钢爪头和烤阳极碳块。

它通过焊接（在导杆和铸钢钩之间）和生铁铸件整体连接。

为了促进铁环和铁钳的分离并改善它们之间的接触状态，国内外同类行业普遍采用铸造前将铁钳浸入石墨液的方法，但实际生产工艺存在许多弊端。

本文结合实际生产分析了石墨溶液浸渍工艺的缺点，将干法浸渍石墨粉改为干法浸渍石墨粉，并分析了干法浸渍石墨粉的原理，取得了较好的效果[1]。

1 电解铝概述电解铝主要指的是利用电解方式取得铅，现阶段，我国电解铝工业主要应用冰晶石-氧化铝溶盐电解，将熔融的冰晶石作为主要溶剂，将氧化铝作为主要溶质，使电解铝能够发挥出最大作用。

此外，在对电解铝进行直流电处理后，电解器的两极会发生强烈化学反应，这也被称之为电解。

近几年来，我国电解铝行业获得较大经济收益，同时，还行，业还会受到下游行业需求下降的直接影响，在2008年，我国电解铝已高达50万吨[2]。

根据电解铝的生产工艺，电解铝的生产成本大致由以下部分组成。

（1）原材料：氧化铝、冰晶石、氟化铝、添加剂（氟化钙，氟化镁等），负极材料。

（2）能源成本：电费（直流电和交流电）、燃料油。

砖。

（５）砌体的较小背缝用氮化硅结合碳化硅粉进行填充。

公司开始在１０台１６０ｋＡ试验槽上应用了氮化硅结合碳化硅复合侧块，扩容到１８０ｋＡ后，开始在大修中全面推广应用。

生产运行３年多后，通过测量部分槽的炉膛内形和阴极侧部温度梯度，表明槽的炉膛内形比较规整，侧部炭块减薄较少，氧化、破损较轻，侧部钢板温度平均下降１８℃左右，保温性能较好。

３结论（１）电解槽槽壳采用船型结构，避免了摇篮架角部的应力集中；加固筋板，增强了摇篮架的刚度和强度；这两次措施有效地解决了槽壳外胀和摇篮架断裂现象。

（２）应用干式防渗料，能加强槽底内衬保温性能，而且防渗效果明显，可延长电解槽寿命。

（３）Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ侧部炭砖的强度高，抗氧化、耐腐蚀，而且导热性好，易于形成侧部炉帮的保护层。

总之，１６０ｋＡ电解槽扩容后对槽结构及槽内衬的改进，总体上符合大型预焙槽内衬“侧部散热、底部保温”的设计原则，而且优化了槽内衬结构，提高了筑炉工艺水平，延长了电解槽寿命。

扩容后内衬结构改进的投入与产出合理，产能增加显著，经济收益较高。

参考文献：［１］摩勒，Ｇ·Ｇ．化学冶金学［Ｍ］．王介淦，罗英豪，译．北京：冶金工业出版社，２００２．１引言铝电解用预焙阳极被称为是电解槽的“心脏”，它在电解过程中起两方面的作用，一是导电作用，二是起化学反应，因此，炭阳极的质量对铝电解过程起着重要的作用。

另外炭耗在铝电解的成本中仅次于电耗和氧化铝，约占整个成本的１５％左右，如果阳极质量不佳，此比例可上升至２５％。

所以提高阳极质量，对电解铝厂降低生产成本、提高经济效益有着很大的意义。

石油焦作为生产阳极的最主要原料，其性质的不同对预焙阳极的各项技术指标影响很大。

近几年由于电解铝行业的迅猛发展，极大地带动了炭素行业的发展，另外炼钢业的扩大，对生产电极用的石油焦的需求量越来越大，从而造成优质石油焦原料的紧缺，因此，分析不同石油焦对预焙阳极质量的影响，从而从原料控制着手对预焙阳极的质量进行有效的控制，对阳极的生产有着重大的意义。

预焙阳极焙烧工艺的优化与实践王喜春高翔李东根焦作万方铝业股份有限公司，河南,焦作 454171摘要：本文介绍了焦作万方对预焙阳极焙烧炉控制方法的改进，炉墙缝的合理设置和填充料的正确使用，最终焙烧温度的确定，焙烧曲线的优化，使挥发分能燃烧充分，降低了重油消耗，产品质量、实收率及外观合格率都得到了大幅提高，铝电解使用性能良好。

火焰移动周期可从36h缩短到27h，效益显著。

关键词：预焙阳极；焙烧工艺；优化；挥发分；充分燃烧；质量提高我国的敞开式环式焙烧炉是在消化80年代初引进的日轻焙烧技术的基础上发展起来的，常用的焙烧工艺不能充分利用挥发分燃烧产生的热量，致使焙烧热能消耗一直较高；挥发分燃烧不充分，造成烟气净化负担较重；升温速度控制不理想，产品质量较差。

焦作万方54室敞开式阳极焙烧炉设计产能为4.2万吨/年，由三个火焰系统组成，每个炉室有8条火道7个料箱，分6层卧装；焙烧炉面设备采用机电一体化燃烧架和机电一体化排烟架，DCS自动控制系统；以重油作燃料；所用生阳极为大颗粒配方，沥青用量为17%；于2001年3月投入生产。

经过对焙烧工艺的不断探索和优化，焦作万方在挥发分充分燃烧、燃料消耗降低、实收率增加、阳极内在质量及外观合格率提高等方面取得了较好效果。

1. 控制方法的改进传统升温曲线一般都是控制每个炉室的每条火道的温度，根据温度情况，用人工调节排烟架风门开度和燃料量进行温度控制。

挥发分开始排出时由于炉室温度低基本不能燃烧，到次高温炉室，炭块挥发分大量排出导致炉室温度超高时，则打开看火孔透入冷空气降温，所以挥发分燃烧产生的热量，没有得到充分利用。

一种方法是只控制燃烧架加热的高温炉室温度，负压控制完全凭人工经验，保证高温炉室不带正压就行了，低温炉室温度不控制。

结果是预热炉室温度跟不上升温曲线，挥发分基本没有燃烧就排入了烟道，燃料消耗高，产品实收率低。

焦作万方阳极焙烧加热设备采用脉冲式燃烧控制器，DCS自动控制系统，可精确对每条火道的温度和负压进行自动调节，控温精度为：预热段±20℃；加热段±2℃。

收稿日期:2009-01-13作者简介曹显平,6年毕业昆明冶金专科学校电气自动化专业,年成都科技大学电子专业(函授)毕业,云南铝业股份有限公司合金厂车间副主任;从事多年的设备技术改造项目工作,参加云铝“一期”、“二期”工程。

阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨曹显平,傅尚才,马云建(云南铝业股份有限公司,云南,昆明　650502)摘　要:本文从炭阳极组装车间质量控制的要素,分析阳极炭块中灰分、磷生铁产生的原因及控制方法,通过对阳极组装车间的设备改造,有效的清除软残极及组装块表面的磷生铁,减少杂质对电解及成型的影响,提高电解铝铝液的质量。

关键词:炭阳极组装;灰分;软残极;磷生铁Impact o f A node Assembly Pr ocess on Pre 2ba ked A node and Contr ol Meajur esCao X ianping ,Fu Shangcai ,Ma Y unjian(Y unnan Aluminium Industry C o.Lt d.,K unming ,Y unnan 650502　China )A bstract :Thi s article analyse the cause and the contr ol method of the ash c ontent and pig iron containing phosphorus in positive pole ’s blocky graphite with regard of the quality control in composing beltline ,thr ough a set of function optimization for c omposing beltli ng ,we can e ffectivility clean up the pig ir on con 2taining phosphorus in the surtace of flexible remnant and ne w blocky gra phite ,reduce the e ffect of the for 2eign matter on electr olyzation and forming ,increasing the quality of electr olytic alum i nium liquid.K eyWor ds :assembly of blocky graphite ;ash contant ;flexible remnant blocky graphite ;pig i r on containing phosphorus 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。

预焙阳极简介演示汇报人：2023-12-12•预焙阳极概述•预焙阳极的主要成分与性能•预焙阳极的生产设备与工艺目录•预焙阳极的质量控制与标准•预焙阳极的市场现状与趋势•预焙阳极的发展前景与挑战01预焙阳极概述预焙阳极是一种通过预焙烧成型的阳极炭块，它作为电池的阳极材料，具有高导电性、低消耗率、高稳定性等特点。

预焙阳极定义预焙阳极具有高密度、低电阻、低消耗率、高稳定性等特点，同时其生产工艺简单，易于操作，成本较低。

特点总结定义与特点选用优质石油焦、沥青等原料，并准备适量的添加剂。

原料准备预焙阳极的生产工艺流程简单，易于操作，且生产效率高，能够满足大规模生产的需求。

工艺流程总结将原料、添加剂和水按一定比例混合，通过搅拌机搅拌均匀，然后通过成型机压制成所需形状。

搅拌成型将成型后的炭块放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧完成后进行冷却。

焙烧冷却冷却后的炭块经过质量检验合格后进行包装，然后存入库房以备使用。

包装入库0201030405预焙阳极的生产工艺流程预焙阳极是电解铝工业中使用的阳极材料之一，它能够提高电流效率、降低能耗、减少污染等方面具有显著优势。

铝用预焙阳极锌用预焙阳极具有高导电性、低消耗率、高稳定性等特点，是锌电解工业中理想的阳极材料之一。

锌用预焙阳极预焙阳极还可以应用于镍、钴等有色金属冶炼领域中作为阳极材料使用。

其他应用领域预焙阳极因其优良的性能和广泛的应用领域而受到人们的关注和重视。

应用领域总结预焙阳极的应用领域02预焙阳极的主要成分与性能预焙阳极的主要成分之一，来源于石油，是一种硬质、多孔、热膨胀系数小的非金属材料。

石油焦用于粘结剂，使石油焦颗粒粘结在一起，提高阳极的机械强度。

沥青用于调节阳极的电阻率，控制阳极的电化学性能。

硫酸钙用于改善阳极的导电性能和化学稳定性。

碳黑主要成分分析物理性能密度预焙阳极的密度对其物理性能和电化学性能都有重要影响。

一般来说，高密度的阳极具有更好的机械强度和化学稳定性。

气孔率预焙阳极内部存在一定的气孔，气孔率是衡量阳极内部气孔分布和数量的重要指标。

300kA预焙阳极铝电解槽流场的仿真电解铝是目前最主要的铝生产工艺之一，而电解槽是电解铝的核心设备之一。

为了提高电解效率和降低能耗，对电解槽流场进行仿真分析具有重要的意义。

本文以300kA预焙阳极铝电解槽为研究对象，通过数值模拟方法对其流场进行了仿真研究。

首先，通过建立三维模型，包括电解槽的几何形状、阳极和阴极的位置、导流板的布置等，并设定合适的边界条件和物理参数。

然后，采用计算流体力学（CFD）方法，利用Navier-Stokes方程和动量方程等基本方程对流场进行求解。

在仿真过程中，我们对电解槽的流速、温度和压力等关键参数进行了分析。

结果显示，电解槽内部的流速分布不均匀，有高速区和低速区的存在。

这种流速不均匀性会导致阳极表面的铝氧化物膜不均匀，从而影响电解效率。

为了解决这个问题，我们采取了一些措施，如调整导流板的位置和形状，优化电解槽的结构等，以改善流场的分布。

此外，我们还对流场中的温度进行了分析。

结果显示，电解槽内部的温度分布不均匀，存在温度高和低的区域。

这种温度不均匀性会导致电解槽的热负荷不均匀，从而影响电解效率和阳极的寿命。

因此，我们采取了一些措施，如增加冷却水的流量，优化导流板的布置等，以改善温度的分布。

通过仿真研究，我们发现电解槽流场的不均匀性对电解效率和阳极寿命有着重要的影响。

因此，通过优化电解槽的结构和调整操作参数，可以改善电解槽流场的分布，提高电解效率和阳极的寿命。

此外，本研究还为电解槽的设计和运行提供了一定的参考依据。

综上所述，本文通过对300kA预焙阳极铝电解槽流场的仿真研究，揭示了电解槽流速和温度分布的不均匀性，并提出了相应的改进方案。

这对提高电解效率和降低能耗具有重要的意义，也为电解槽的优化设计和运行提供了一定的指导。

预焙阳极技术1. 概述目前几年中国的铝电解工业受到国家宏观调控政策实施和世界铝工业中心转移的影响，在短期内经历了小自焙槽改造，铝-电联营，煤-电-铝联营三个阶段，原铝产量1998年为241万吨（其中预焙约占30%，自焙槽占70%），到2003年底猛增到538万吨（其中预焙约占70%，自焙槽占30%），年平均增长率达到25%，这在世界铝工业的发展史上是空前的。

在这个浪潮中，铝生产厂家从原来那种技术落后的生产方式中解脱出来，从关心产量为主转变为关心技术发展；把目光更多地投向国际铝电解技术，给国内铝电解技术的发展制造了一个契机。

我国300KA以上的大型电解槽蓬勃发展，刺激国内电解槽辅助技术-阴、阳极的蓬勃发展。

这个浪潮过去之后，原铝生产将进入增长的平台期。

铝生产者在激烈的市场竞争中，必然走上降低生产成本，增强竞争能力的道路，中国的铝工业将出现发展重心的转移，老厂的挖潜改造、增产增效、节能降耗成为发展的重心，强化电流和延长槽寿命则是重中之重。

预焙阳极作为预焙电解槽的阳极导电材料，在服役期间参与电化学反应，是铝电解最重要的辅助材料之一，它直接影响电解铝生产成本、铝电解槽操作的自动化程度以及操作环境。

它的发展和铝电解技术的发展如影随形。

大型预焙槽技术已经成为现在中国铝工业主导技术，本文主要讨论预焙阳极的技术问题。

2．中国预焙阳极发展的历史和现状2.1 技术发展历史简要回顾我国最早的、工业性的预焙阳极电解槽是1967年投产的郑州铝厂75KA预焙阳极电解槽。

阳极炭块用挤压法生产，阳极炭块尺寸为400×400× 1150mm。

70年代初，吉林炭素厂、抚顺铝厂进行振动成型生产预焙阳极炭块试验，获得成功。

80年代初，贵州铝厂从日本引进振动成型生产线，促进了我国振动成型生产阳极炭块技术的发展。

到80年代，我国各大铝厂的预焙阳极炭块都采用振动成型生产，最小的尺寸为740×400×450mm（抚顺铝厂），最大的尺寸为1450×660×540mm（贵州铝厂、沁阳铝试验厂），重达750～780Kg。

运用TQC方法,提高预焙阳极质量
张新建;曹伯江
【期刊名称】《白银科技》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】针对我厂预焙阳极质量低的问题，运用全面质量管理的方法，通过两年的攻关，使焙烧阳极质量合格率由１９９２年平均９２％提高到１９９３年的９５％。

１９９４年的９５．９５％。

各项理化指标都超过了设计值及合同要求。

阳极单耗降低５３公斤／吨、铝，使用周期比原来延长４天右，电解槽工作电压降低１１０毫伏，电耗降低了１２２８千瓦，时／吨．铝，不仅节省了预焙阳极，相应也减少电解槽的热量损失，稳定了电解生产技术条件，收到
【总页数】7页(P47-53)
【作者】张新建;曹伯江
【作者单位】铝厂;铝厂
【正文语种】中文
【中图分类】TF821.032
【相关文献】
1.应用TQC方法稳定成曲质量提高酱油质量及出口率 [J], 朱绍华
2.运用TQC方法,提高学报质量 [J], 徐原东;刘世萍
3.运用TQC理论提高油缸加工质量：大型船闸液压启闭机油缸加工质量浅谈 [J], 王玉凤
4.运用TQC方法提高活塞质量 [J], 许存宁
5.运用TQC方法，提高政策性计划实施质量──石家庄市中小企业改制的做法 [J], 姚君琪
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95工 艺 与 装 备在铝用预焙阳极焙烧过程中，焙烧炉与燃烧控制技术极为关键。

可以说，焙烧炉与燃烧控制技术直接决定着铝用预焙阳极产品的质量和焙烧能耗。

在今天严峻的资源环境形势下，需要通过优化焙烧炉结构、改进燃烧自动控制技术，提高铝用预焙阳极焙烧炉节能低排放的效果。

1　铝用预焙阳极的工作原理铝用预焙阳极简称为预焙阳极，有着“铝电解槽的心脏”之称。

铝用预焙阳极是铝电解工艺的核心所在，是确保铝电解槽稳定工作的基本条件。

铝用预焙阳极一般都安装于电解槽的上端，强大的直流电流经过阳极导入电解液。

在正常的铝电解过程中，铝用预焙阳极一般会产生消耗导致电压下降，而阳极反应一般发生在铝用预焙阳极与熔融电解液接触的部位。

由于有碳的加入，所以阳极反应的最终产物为CO和CO2。

铝用预焙阳极的主要作用在于铝电解过程中导入直流电，并参加电化学反应。

目前，国内外生产一吨电解铝，大约消耗半吨的预焙阳极。

铝电解就是发挥预焙阳极直流电导入并发生电解反应，同时在氧化性与高温熔盐中产生持续性消耗。

所以，电解铝生产需要数量庞大的预焙阳极作为材料。

同时，预焙阳极的质量好坏，直接关系电解槽能否正常生产以及能否达到工艺标准。

2　铝用预焙阳极焙烧的重要性焙烧是在空气隔离的条件下将填充料放入已经成型的生坯中进行高温加热处理，具有搭桥和加固的作用。

铝用预焙阳极焙烧是阳极生产非常重要的一道工序，关系到铝用预焙阳极的产品质量。

所以，要控制好铝用预焙阳极焙烧过程，优化焙烧炉结构，采用先进的工艺技术，以提高铝用预焙阳极产品质量。

铝用预焙阳极焙烧技术使用的目的主要有五点：一是通过热处理来清除粘结剂中的挥发物；二是通过焙烧来将不同粒度的骨料进行粘结结焦，进而形成一定形状的预焙阳极；三是通过焦炭网格能够确保预焙阳极的几何形状，同时使制品硬化，增加产品的机械强度；四是通过煤沥青聚合和分解反应降低产品的电阻率，使产品成为电流的良导体；五是通过焙烧后产品的抗热性、抗氧化性、导热性以及导电性等功能得到全面优化，进而能够满足电解槽生产要求。

铝电解中阳极效应的环境危害及措施分析铝电解中阳极效应的环境危害及措施分析摘要：中国正处于城市化时期，对铝的消费潜力巨大。

目前，铝冶炼企业的成本很高。

近年来除环境恶化外，环保要求也越来越高，铝冶炼企业的生产成本也在增加。

因此，不断采用新的技术手段来改善现有生产工艺、减少铝冶炼每吨生产能耗、劳动生产率提高、废气和粉尘排放量的减少是各家公司的方向。

在铝电解化学反应和生产实践中，阳极区域会产生特殊的阳极效应现象，即在电解生产过程中，阳极电流高于临界电流时会出现阳极效应现象。

主要危害主要有：一是对生产的危害；其次，对环境的危害；三是增加生产成本。

在电解铝生产企业中，阳极效应系数是生产评估的重要指标之一。

本文对铝电解阳极效应进行研究，并研究其危害，分析降低危害的有效措施。

关键词：铝电解；阳极效应；危害；措施1、阳极效应发生的机理阳极效应是熔盐电解中固有的特征现象。

阳极效应可以看作是一种“阻塞效应”，它很大程度上阻碍了阳极与熔体之间的电流传递。

阳极效应的机理及其反应过程可以用各种方式描述，如湿润性变化理论、阳极过程变化理论、氟离子释放理论以及静电理论等。

然而，每一种理论都表明，铝电解电池的阳极效应是由于阳极表面供应不足造成的。

缺乏阳极表面供应的主要原因：一是氧化铝供应不足（数量少），二是电解质溶解和溶解氧化铝的能力，三是缺乏电解质转移能力（电解质粘稠）。

因此，从理论上讲，只要我们保持阳极表面充足，就可以控制阳极效应。

在实际生产中，很多效应发生是因为氧化铝供给不足或电解质溶解氧化铝能力偏差引起的。

2、阳极效应危害在铝电解生产中阳极效应的危害性，不仅表现在对生产的危害上，而且对生态环境的危害极其严重。

笔者将从几个方面进行阐述。

2.1 阳极效应危害性对生产的危害在生产中发生阳极效应时，电解液的温度急剧上升，从正常范围的940℃至955℃迅速上升到980℃至990℃，并且炉子熔化变薄，这增加了侧面碳块腐蚀的可能性。

电压急剧上升引起一系列电流波动，影响电池的输出功率。

作者简介:兰海波（1996-），男，助理工程师。

主要从事铝电解工艺方面的研究。

近几年，中国铝产业格局正在发生新的变化，低碳发展成为推动中国铝产业高质量发展的重要内容、关键体现和终极目标[1]。

因此在国家双碳政策下，使用清洁能源的电解铝企业将迎来新的发展机遇。

2018年为响应国家绿色发展号召及推动国家铝产业结构改革进程，原河南巩义年产50万吨电解铝项目搬迁至水电丰富的四川广元。

该项目的320KA系列一工段于2020年8月启动投产，二工段于同年11月启动投产。

投产初期受到压负荷、当地气候等因素的影响导致该系列电流效率与设计值存在一定差距。

本文结合后期的实际生产情况对电流效率的提高进行了各方面的分析，探究最有利的技术条件和管理措施。

1概述我国在2009年将原铝直流电耗定为12500kWh/t-A1，而我国实际值高达13118kWhh-A1。

电解槽的直流电耗可用下式进行计算：W =2.98×Va式中：w为吨铝直流电耗，kWh/t-A1；V为平均电压，V；a为电流效率，％。

由于铝电解槽受到保温设计限制，槽电压不能无限降低，因此降低直流电耗的一个研究方向就是提高电效。

电流效率指的是在一定电流和时间内阴320KA 兰海波，靳开强，杜青松(广元中孚高精铝材有限公司,四川广元628000)摘要：电流效率是铝电解生产过程中最重要的技术指标之一，能衡量电解槽的电能有效利用率，而在实际生产过程中影响电流效率的因素有很多。

本文主要结合四川某铝厂320KA 系列预焙铝电解槽的生产实况进行研究，主要分析两水平、电解质体系及氧化铝浓度、槽温、分子比、噪音值等对电流效率的影响，探究如何通过优化相关技术条件来提效增产。

关键词：铝电解槽；电流效率；技术条件中图分类号：TF821文献标志码：AInfluencing Factors And Improving Methods of Current Efficiency of 320KA Prebaked AaluminumReduction CellLAN Haibo,JIN Kaiqiang,DU Qingsong(Guangyuan Zhongfu High Precision Aluminum Co.,Ltd.,Guangyuan 628000,China )Abstract:Current efficiency is one of the most important technical indicators in the process of aluminum electrolysis production.It is to measure the effective utilization rate of electric energy in the electrolytic cell.There are many factors affecting current efficiency in the actual production process.This paper mainly analyzes and explores the production situation of 320ka series prebaked aluminum electrolytic cells in an aluminum plant in Sichuan,mainly analyzes the effects of two levels,electrolyte system and alumina concentration,cell temperature,molecular ratio and noise value on current efficiency,and explores how to improve production by optimizing relevant technical conditions.Key words:aluminum reduction cell;current efficiency;technical conditions1320KA 预焙铝电解槽电流效率的影响因素及提高方法极实际析出的金属铝量与理论析出的金属铝量的百分比。