第一篇：電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極炭塊焙燒質(zhì)量分析

電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極炭塊焙燒質(zhì)量分析

一、前言

我公司焙燒有54爐室和18爐室兩個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，焙燒爐是敞開(kāi)式、w型環(huán)式爐，分別采用煤氣和重油做燃料進(jìn)行加熱升溫。54室焙燒爐結(jié)構(gòu)為8火道7料箱，料箱尺寸為：3440×730×4170mm，每爐平裝生塊84塊，有三個(gè)火焰系統(tǒng)每個(gè)火焰系統(tǒng)為18個(gè)爐室。18室焙燒爐結(jié)構(gòu)為9火道8料箱，料箱尺寸為：5330×703×5240mm，每爐立裝生塊192塊，一個(gè)火焰系統(tǒng)。兩系統(tǒng)年生產(chǎn)能力達(dá)到8萬(wàn)噸。

二、制定合理的升溫曲線

焙燒是炭素制品生產(chǎn)中的一個(gè)重要工序，生坯炭塊的焙燒是生坯炭塊在專門(mén)設(shè)計(jì)的加熱爐內(nèi)周?chē)锰畛淞细艚^空氣，按一定升溫速度將生坯加熱到1000℃---1050℃左右的生產(chǎn)工序。在焙燒過(guò)程中生坯炭塊主要是進(jìn)行粘結(jié)劑的分解和聚合反應(yīng)。焙燒的升溫速度、溫度梯度及最高溫度對(duì)陽(yáng)極 質(zhì)量都有很大影響。生坯炭塊在焙燒過(guò)程中主要是粘結(jié)劑的焦化過(guò)程，即是瀝青進(jìn)行分解、環(huán)化、芳構(gòu)化和縮聚等反應(yīng)的綜合過(guò)程。具體生坯炭塊在焙燒爐內(nèi)焦化過(guò)程與溫度加熱變化如下表。

我公司根據(jù)生坯炭塊在焙燒爐內(nèi)焦化的過(guò)程及54室焙燒爐室、18室焙燒爐室的結(jié)構(gòu)和煤氣、重油的熱值計(jì)算，分別對(duì)54室焙燒爐室和18室焙燒爐室采用了252小時(shí)和168小時(shí)的加熱炭塊升溫曲線的生產(chǎn)過(guò)程。移爐周期分別采用36小時(shí)和28小時(shí)。低溫預(yù)熱階段 200℃左右

制品粘結(jié)劑開(kāi)始軟化 中溫階段 200℃--300℃

制品內(nèi)吸附的水和化合水以及低分子烷烴被排出。400℃

以上變化最為突出 500℃--650℃ 碳環(huán)聚合形成半焦 高溫?zé)Y(jié)階段 700℃以上

半焦結(jié)構(gòu)分解，逐漸形成焦炭，構(gòu)成亂層堆積結(jié)構(gòu)基本單位的六角網(wǎng)狀平面。900℃以上

這種二維排列的碳原子網(wǎng)格進(jìn)一步脫氫和收縮，以后就變成了瀝青焦。燃料生產(chǎn)大規(guī)格炭塊和炭塊平裝的生產(chǎn)要求，及用重油作為燃料生產(chǎn)大規(guī)格炭塊和炭塊立裝的生產(chǎn)要求，該曲線容易操作又安全，尤其在排出揮發(fā)份階段，排出的揮發(fā)份不但能充分燃燒，焦化反映比較徹底，而且對(duì)低溫爐室起到一個(gè)很好的預(yù)熱作用，使系熱得到合理利用，煙氣進(jìn)入煙斗后溫度平均為200 ℃，到凈化系統(tǒng)溫度在60℃--130℃，達(dá)到技術(shù)要求，有利于凈化系統(tǒng)對(duì)煙氣的凈化與排放。從產(chǎn)品質(zhì)量取樣結(jié)果分析看，理化指標(biāo)和外觀質(zhì)量都比較好，故我公司54室焙燒爐室采用252小時(shí)加熱升溫曲線，18室焙燒爐室采用168小時(shí)加熱升溫曲線是合理的。

三、炭塊變形破損原因分析及解決 生炭塊經(jīng)過(guò)焙燒后出下列幾種廢品 1．立裝炭塊炭碗塌陷變形

18室焙燒爐室立裝炭塊經(jīng)焙燒后炭碗塌陷變形，導(dǎo)致陽(yáng)極導(dǎo)桿不能安裝。其原因: 1.1立裝炭塊在爐室內(nèi)填充料不能將炭碗填實(shí), 炭碗內(nèi)有空隙。在焙燒炭塊過(guò)程中制品處在軟化階段時(shí),由于炭碗內(nèi)有空隙炭碗處制品塌陷引起變形,造成廢品。1.2生炭塊粘結(jié)劑用量偏高。1.3振動(dòng)成型壓力較低。

我公司現(xiàn)使用紙板將裝滿填充料的炭碗先固定后再裝爐。具體是先將填充料填滿炭碗,再用根據(jù)炭碗結(jié)構(gòu)尺寸制作的紙板將炭碗內(nèi)的填充料固定,使立裝起的炭塊炭碗內(nèi)被填充料填實(shí),在焙燒過(guò)程中炭塊炭碗內(nèi)沒(méi)有空隙就避免了炭塊炭碗的變形。

2．炭塊表面出現(xiàn)裂紋

2.1橫裂：橫裂是沿制品方向產(chǎn)生的裂紋，主要是生炭塊質(zhì)量偏低所引起，其原因：

2.1.1原料煅燒溫度過(guò)低，炭質(zhì)原料得不到充分收縮，揮發(fā)分不能完全排除，原料理化性能達(dá)不到穩(wěn)定。在焙燒進(jìn)程中骨料顆粒產(chǎn)生大的二次收縮，則可能在炭塊表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋（網(wǎng)狀）。

2.1.2振動(dòng)成型進(jìn)糊料溫度低，振動(dòng)時(shí)間不夠。

2.1.3前后糊料的差別較大且結(jié)合不好，振動(dòng)成型時(shí)造成生炭塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)有缺陷，雖然炭塊表面未出現(xiàn)問(wèn)題，但在焙燒時(shí)容易出現(xiàn)橫裂。2.1.4粘結(jié)劑用量偏少。

2.1.5升溫過(guò)快?；鸬郎?，下溫差大，相鄰兩條火道溫差大，也能造成制品橫裂。2.2縱裂

2.2.1生塊裝爐時(shí)，靠火道墻太近，導(dǎo)致炭塊局部升溫過(guò)快，生塊局部表面的揮發(fā)份分解速度過(guò)快，使生炭塊產(chǎn)生不均勻膨脹和收縮，造成炭塊縱裂。2.2.2升溫曲線的制定不合理，揮發(fā)份大量排出階段升溫速度過(guò)快，造成產(chǎn)品內(nèi)部與表面溫差過(guò)大，炭塊表面已燒結(jié)而內(nèi)部還在繼續(xù)排出揮發(fā)份而引起炭塊表層產(chǎn)生裂紋。

2.2.3冷卻階段降溫速度過(guò)快，炭塊表層現(xiàn)內(nèi)部收縮不一致也會(huì)產(chǎn)生裂紋。上述幾種情況外生炭塊在振動(dòng)成型時(shí)，配料不合理，粘結(jié)劑用量偏少，生炭塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)有缺陷，則在焙燒中產(chǎn)生縱裂的可能性大大增加。粘結(jié)劑用量偏多時(shí), 振動(dòng)成型壓力較低,生坯在焙燒過(guò)程中的體積收縮以及生坯內(nèi)粘結(jié)劑的遷移從而也使焙燒廢品產(chǎn)生.2.3變形

2.3.1加熱速度緩慢,促成了制品沿直徑方向過(guò)大的膨脹,制品沿長(zhǎng)度方向下沉導(dǎo)致變形.2.3.2振動(dòng)成型時(shí)出現(xiàn)變形塊（高低塊）

2.3.3焙燒天車(chē)工裝爐操作不當(dāng)，層間料不平，炭塊底部局部缺料，焙燒后造成炭塊變形。

2.3.4填充料含有水分，大小粒度不一，填充不實(shí)炭塊四周有局部空區(qū)，焙燒時(shí)造成炭塊變形。

2.3.5爐室狀況不佳，料箱破損嚴(yán)重，也能造成炭塊變形。2.4氧化

2.4.1裝爐時(shí)填充料沒(méi)有填實(shí)或焙燒中發(fā)生局部填充料下陷，致使炭塊局部暴露，造成氧化。

2.4.2裝爐時(shí)炭塊靠火道墻，焙燒后造成氧化。2.4.3出爐時(shí)溫度高（出紅塊）造成表面氧化。

2.4.4出爐時(shí)時(shí)間未到就吸出料箱內(nèi)填充料，也會(huì)造成炭塊表面氧化。2.4.5火道墻有裂紋，燃料（煤氣）進(jìn)入料箱接觸炭塊將炭塊燒損。2.5 缺陷

2.5.1振動(dòng)成型后炭塊表面搭配不合理，在焙燒過(guò)程中能造成缺陷塊。2.5.2機(jī)械損傷，由于操作者操作不當(dāng)，下夾具時(shí)沒(méi)有對(duì)正，在裝出爐時(shí)，庫(kù)房擺塊時(shí)，夾具將炭塊切掉一塊。

生炭塊在焙燒過(guò)程中，由于生產(chǎn)技術(shù)水平的差異，操作者的責(zé)任心的高低，爐室火道的破損、變形、負(fù)壓的影響，焙燒實(shí)際生溫曲線偏離設(shè)計(jì)曲線，保溫時(shí)間和冷卻時(shí)間不夠，各火道間有溫差、火道內(nèi)上、下有溫差，對(duì)陽(yáng)極炭塊的質(zhì)量也都有較大的影響。

四、提高焙燒炭塊的質(zhì)量途徑

1.要在原料進(jìn)口把住石油焦的質(zhì)量并提高煅后焦的質(zhì)量。2.成型要有優(yōu)質(zhì)的生炭塊來(lái)保證焙燒工序的正常運(yùn)行與生產(chǎn)。

3.焙燒根據(jù)爐室結(jié)構(gòu)和加熱燃料的熱值制定出合理的焙燒升溫曲線和冷卻曲線。4.在焙燒的各升溫階段過(guò)程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行升溫曲線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5.進(jìn)行崗位技能培訓(xùn)，提高工人的技術(shù)水平和操作水平。避免由于操作引起外觀的損壞及變形塊。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，焙燒出合格的炭塊首先要在原料上把質(zhì)量關(guān)。煅燒嚴(yán)格執(zhí)行工藝，確保煅燒的溫度，煅燒過(guò)程中充分排除原料中的水分和揮發(fā)分，改善原料的導(dǎo)電性能，提高原料的密度、機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化性能。成型中控制干料干混溫度，控制湖料混涅溫度，混涅時(shí)間，控制粘結(jié)劑用量，控制成型壓力、溫度、振動(dòng)時(shí)間。焙燒制定好升溫曲線，嚴(yán)格升溫速度進(jìn)行加熱，精心裝出爐作業(yè)。生產(chǎn)出合格的陽(yáng)極炭塊。

第二篇：中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)的進(jìn)步

中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)的進(jìn)步

中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)的進(jìn)步

包崇愛(ài) 安德軍

貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院，貴州.貴陽(yáng)

1.概述

目前幾年中國(guó)的鋁電解工業(yè)受到國(guó)家宏觀調(diào)控政策實(shí)施和世界鋁工業(yè)中心轉(zhuǎn)移的影響，在短期內(nèi)經(jīng)歷了小自焙槽改造，鋁-電聯(lián)營(yíng)，煤-電-鋁聯(lián)營(yíng)三個(gè)階段，原鋁產(chǎn)量1998年為241萬(wàn)噸（其中預(yù)焙約占30%，自焙槽占70%），到2003年底猛增到538萬(wàn)噸（其中預(yù)焙約占70%，自焙槽占30%），年平均增長(zhǎng)率達(dá)到25%，這在世界鋁工業(yè)的發(fā)展史上是空前的。在這個(gè)浪潮中，鋁生產(chǎn)廠家從原來(lái)那種技術(shù)落后的生產(chǎn)方式中解脫出來(lái)，從關(guān)心產(chǎn)量為主轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)心技術(shù)發(fā)展；把目光更多地投向國(guó)際鋁電解技術(shù)，給國(guó)內(nèi)鋁電解技術(shù)的發(fā)展制造了一個(gè)契機(jī)。我國(guó)300KA以上的大型電解槽蓬勃發(fā)展，刺激國(guó)內(nèi)電解槽輔助技術(shù)-陰、陽(yáng)極的蓬勃發(fā)展。這個(gè)浪潮過(guò)去之后，原鋁生產(chǎn)將進(jìn)入增長(zhǎng)的平臺(tái)期。鋁生產(chǎn)者在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，必然走上降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力的道路，中國(guó)的鋁工業(yè)將出現(xiàn)發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移，老廠的挖潛改造、增產(chǎn)增效、節(jié)能降耗成為發(fā)展的重心，強(qiáng)化電流和延長(zhǎng)槽壽命則是重中之重。預(yù)焙陽(yáng)極作為預(yù)焙電解槽的陽(yáng)極導(dǎo)電材料，在服役期間參與電化學(xué)反應(yīng)，是鋁電解最重要的輔助材料之一，它直接影響電解鋁生產(chǎn)成本、鋁電解槽操作的自動(dòng)化程度以及操作環(huán)境。它的發(fā)展和鋁電解技術(shù)的發(fā)展如影隨形。大型預(yù)焙槽技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在中國(guó)鋁工業(yè)主導(dǎo)技術(shù)，本文主要討論預(yù)焙陽(yáng)極的技術(shù)問(wèn)題。

2．中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀

2.1 技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧

我國(guó)最早的、工業(yè)性的預(yù)焙陽(yáng)極電解槽是1967年投產(chǎn)的鄭州鋁廠75KA預(yù)焙陽(yáng)極電解槽。陽(yáng)極炭塊用擠壓法生產(chǎn)，陽(yáng)極炭塊尺寸為400×400×1150mm。70年代初，吉林炭素廠、撫順?shù)X廠進(jìn)行振動(dòng)成型生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極炭塊試驗(yàn)，獲得成功。80年代初，貴州鋁廠從日本引進(jìn)振動(dòng)成型生產(chǎn)線，促進(jìn)了我國(guó)振動(dòng)成型生產(chǎn)陽(yáng)極炭塊技術(shù)的發(fā)展。到80年代，我國(guó)各大鋁廠的預(yù)焙陽(yáng)極炭塊都采用振動(dòng)成型生產(chǎn)，最小的尺寸為

740×400×450mm（撫順?shù)X廠），最大的尺寸為1450×660×540mm（貴州鋁廠、沁陽(yáng)鋁試驗(yàn)廠），重達(dá)750～780Kg。

隨著貴州鋁廠的技術(shù)引進(jìn)，將我國(guó)的預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)和規(guī)模推上一個(gè)新的平臺(tái)，成為進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。形成了我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。之后，我國(guó)在不斷改進(jìn)陽(yáng)極配方和陽(yáng)極工藝條件。貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院成功開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)大型陽(yáng)極專用設(shè)備，并和水城鋼廠聯(lián)合進(jìn)行了改質(zhì)瀝青實(shí)驗(yàn)研究。貴州、青海、白銀、青銅峽、平果、鄭州等鋁廠先后與鄭州輕金屬研究院合作，根據(jù)國(guó)產(chǎn)原料的特點(diǎn)，改進(jìn)傳統(tǒng)配方，采用大顆粒配方，熱煤油加熱、振動(dòng)成型、改進(jìn)原料和生產(chǎn)工藝，提高了預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量。這一技術(shù)支撐中國(guó)鋁工業(yè)走過(guò)十多年的道路，形成近百萬(wàn)噸的預(yù)焙電解鋁產(chǎn)能。

表.1 中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)

名稱 單

位 振動(dòng)成型（GB8742－88）擠壓成型（YB2809－78）

TY－1 TY－2 一級(jí) 二級(jí)

灰 份 % <0.5 <1.0 <0.5 <1.0

電阻率 Ωmm/m <55 <60 <60 <65

耐壓強(qiáng)度 N/mm2 >29 >29 >35 >35

體積密度 g/cm3 >1.5 >1.5-

氣孔率 %--<26 <26

2.2 現(xiàn)階段的技術(shù)水平

到1998年，我國(guó)鋁工業(yè)迎來(lái)一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，中國(guó)成為世界預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)和裝備的最大市場(chǎng)，吸引著歐美各大鋁工業(yè)先進(jìn)國(guó)家紛紛向中國(guó)輸入預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)和設(shè)備。全世界各種先進(jìn)的預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)技術(shù)在這塊土地上交匯融合，使中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

在生產(chǎn)技術(shù)方面，貴州鋁廠在1997年針對(duì)中國(guó)老的技術(shù)缺點(diǎn)，率先引進(jìn)了法國(guó)彼施涅的陽(yáng)極焙燒技術(shù)，使我國(guó)的陽(yáng)極焙燒從沿用了十幾年的老爐型結(jié)構(gòu)和控制方式中解脫出來(lái)，陽(yáng)極質(zhì)量得到很大改進(jìn)。焙燒爐的溫差由原來(lái)的160～200℃降低到70℃以下，使陽(yáng)極質(zhì)量偏差顯著減?。粌?yōu)化的燃燒控制技術(shù)，使陽(yáng)極焙燒這個(gè)陽(yáng)極生產(chǎn)工藝中能耗占60%的工藝環(huán)節(jié)，能耗由5GJ/t-陽(yáng)極降低到3GJ/t-陽(yáng)極,節(jié)能60-70%，陽(yáng)極成本下降約100元/t；由于瀝青揮發(fā)物充分燃燒，有害物排放量?jī)H為原來(lái)的25-35%,大大減輕了環(huán)境治理壓力。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了適合中國(guó)特點(diǎn)的陽(yáng)極焙燒技術(shù)，廣泛應(yīng)用于中國(guó)的預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)中，取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為了解決我國(guó)液體瀝青配料一段混捏糊料均勻性較差，低成型溫度導(dǎo)致混捏溫度偏低，影響糊料質(zhì)量的問(wèn)題，云鋁和貴鋁先后在連續(xù)混捏機(jī)后增加冷卻均化器，一方面增加糊料的均勻性，另一方面可以提高混捏溫度，改善混捏質(zhì)量，取得良好的使用效果。

在設(shè)備方面，啟明星和創(chuàng)元引進(jìn)了法國(guó)索廖斯的新混線，正在實(shí)施之中。為了解決我國(guó)瀝青質(zhì)量較差，瀝青泵配料長(zhǎng)時(shí)間磨損后泄漏影響瀝清配料精度問(wèn)題，貴鋁和青銅峽鋁廠使用了克里奧利質(zhì)量流量計(jì)，使瀝青配料達(dá)到理想的效果。很多大型預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)廠在與國(guó)外交流的過(guò)程中都不同程度地引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。可以說(shuō)我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)裝備已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

最近幾年，陽(yáng)極質(zhì)量問(wèn)題成了鋁行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，部分生產(chǎn)廠家引進(jìn)了RDc的試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，在對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量問(wèn)題作深入的研究，并生產(chǎn)出很好的陽(yáng)極出口國(guó)外。某廠的質(zhì)量指標(biāo)如表2。

表.2 某廠的陽(yáng)極質(zhì)量指標(biāo)：

指標(biāo)名 單 位 指標(biāo)值 方法

體積密度 kg/dm3 1.55 ISO N 838

比電阻 μΩ.m 57 ISO N 725

抗彎強(qiáng)度 MPa 9.62 ISO N 848

抗壓強(qiáng)度 MPa 38 DIN 51910

靜態(tài)彈性模量 GPa 5.92 DIN 51910

導(dǎo)熱系數(shù) W/m.K 3.64 ISO N 813

真密度 kg/dm3 2.07 ISO DIS 9088

空氣滲透性 ppm 4.26 ISO DIS 9088

CO2中活性 質(zhì)量剩余率 ％ 87.6 ISO N 804

粉化率 ％ 2.81 ISO N 804

質(zhì)量損失率 % 9.61 ISO N 804

空氣中活性 質(zhì)量剩余率 ％ 96.2 ISO N 804

粉化率 ％ 0.4 ISO N 804

質(zhì)量損失率 % 3.3 ISO N 804

灰份 ％ 0.2 ISO N 805

S ％ 0.79 ISO N 805

V ppm 20 ISO N 805

Na ppm 81 ISO N 805

Si ppm 184 ISO N 805

Fe ppm 304 ISO N 80

5Ni ppm 147 ISO N 805

Ti ppm 9 ISO N 805

事實(shí)證明，利用中國(guó)的原料和生產(chǎn)工藝設(shè)備可以生產(chǎn)出好的陽(yáng)極，這些技術(shù)支持我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)能力從1996的50萬(wàn)噸/年發(fā)展到現(xiàn)在的近250萬(wàn)噸/年，并正在形成一個(gè)新的技術(shù)平臺(tái)，支撐起我國(guó)近600萬(wàn)噸/年的原鋁生產(chǎn)。

3． 中國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)面臨的問(wèn)題

3.1 原料質(zhì)量不穩(wěn)定

由于陽(yáng)極生產(chǎn)廠的規(guī)模越來(lái)越大，原料供應(yīng)一般是多渠道、多點(diǎn)供應(yīng)，難以做到定點(diǎn)穩(wěn)定供應(yīng)，各供應(yīng)點(diǎn)之間原料質(zhì)量的差異及每個(gè)原料供應(yīng)點(diǎn)質(zhì)量也不穩(wěn)定，造成原料質(zhì)量變化較大。另一方面，由于主要原料石油焦和瀝青是其它工業(yè)的副產(chǎn)品，隨著這些工業(yè)的進(jìn)步，原料呈現(xiàn)出越來(lái)越差的趨勢(shì)。

3.2 陽(yáng)極消耗高

我國(guó)對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極的羧反應(yīng)和空氣反應(yīng)以及粒子穩(wěn)定性的研究起步較晚。由于中國(guó)粘結(jié)劑瀝青的質(zhì)量較差，反應(yīng)活性較高，是陽(yáng)極額外消耗較高的原因之一。陽(yáng)極消耗的關(guān)系如圖.1。

圖.1中陽(yáng)極凈耗的額外消耗部分主要由陽(yáng)極質(zhì)量引起，也是陽(yáng)極技術(shù)的發(fā)展空間。好的陽(yáng)極可以減小陽(yáng)極消耗，降低原鋁生產(chǎn)成本。另外，好的陽(yáng)極可以延長(zhǎng)服役時(shí)間，減少殘極循環(huán)量。

造成陽(yáng)極消耗過(guò)高的另一個(gè)主要原因是我國(guó)預(yù)焙槽陽(yáng)極電流密度低造成的，與國(guó)外的對(duì)比情況如表.3。

表3 國(guó)內(nèi)外電流密度及炭耗對(duì)比

指 標(biāo) 國(guó)內(nèi) 國(guó)外

電流密度 A/cm2 0.69～0.72 0.78～0.86

凈 耗 kg/t-Al 450～520 400～420

低電流密度對(duì)陽(yáng)極消耗的影響主要是空氣氧化、羧反應(yīng)和掉渣引起的過(guò)耗[1]。按照雷曼德等1999年給出的陽(yáng)極過(guò)耗公式可計(jì)算出，電流密度為0.7A/cm2比0.8A/cm2空氣氧化、羧反應(yīng)引起的陽(yáng)極消耗分別高14.3%,掉渣量增大4kg/t-Al。由于低電流密度單位面積產(chǎn)鋁量低引起的陽(yáng)極過(guò)耗約為14kg/t-Al。

3.3 陽(yáng)極質(zhì)量指標(biāo)偏差較大

我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)部分工藝的控制技術(shù)還不夠完善，加上一些生產(chǎn)廠的操作不熟練，老廠操作工人經(jīng)驗(yàn)豐富，但設(shè)備陳舊；新廠設(shè)備先進(jìn)，操作工人經(jīng)驗(yàn)不足；造成生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定。與原料質(zhì)量波動(dòng)相疊加是造成預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)的主要原因。其危害是影響電解槽的穩(wěn)定操作，在電解槽操作粗放的情況下，陽(yáng)極質(zhì)量波動(dòng)對(duì)電解槽操作的影響被掩蓋了；但隨著電解槽操作技術(shù)的提高，陽(yáng)極質(zhì)量的影響會(huì)變得越來(lái)越明顯。

3.4 環(huán)境治理還有待改進(jìn)

盡管在近幾年的工程中，部分廠引進(jìn)了法國(guó)的瀝青煙處理裝置，國(guó)內(nèi)也作了很多技術(shù)改進(jìn)，但在生陽(yáng)極制造工藝中，多數(shù)工廠中碎配料炭粉塵收集效果較差，混捏成型的瀝青煙處效果不好，影響操作環(huán)境和職工健康。

4．應(yīng)該采取的對(duì)策

4.1 穩(wěn)定原料質(zhì)量的對(duì)策

石油焦煅燒宜采用集中煅燒的方法，可以在煅燒廠進(jìn)行各種質(zhì)量原料的搭配，得到穩(wěn)定的煅后焦質(zhì)量。這個(gè)問(wèn)題討論多年，要實(shí)施困難很大。在今后的工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)該采取煅燒前生焦的配料技術(shù)，或者考慮均化

堆場(chǎng)。同時(shí)應(yīng)該增加中間試驗(yàn)過(guò)程，針對(duì)不同的原料采用不同的工藝參數(shù)。另一方面，應(yīng)該投入資金研發(fā)使用質(zhì)量較差的原料生產(chǎn)合格陽(yáng)極的技術(shù)，才能很好應(yīng)對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極原料變化的趨勢(shì)。

4.2 降低陽(yáng)極消耗的對(duì)策

應(yīng)該結(jié)合電解槽的設(shè)計(jì)，提高我國(guó)的陽(yáng)極電流密度，這是我國(guó)鋁電解技術(shù)發(fā)展的大方向。它不但可以減小電解槽尺寸，降低鋁廠的投資，還可以降低原鋁生產(chǎn)成本；同時(shí)也是老產(chǎn)廠挖潛改造的必由之路。提高陽(yáng)極電流密度，要求陽(yáng)極質(zhì)量指標(biāo)的偏差要小，否則將會(huì)顯著影響電解槽的穩(wěn)定操作，進(jìn)一步影響槽壽命。

4.3 減小陽(yáng)極質(zhì)量偏差的對(duì)策

1）深入研究和改進(jìn)預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)工藝的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)技術(shù)，從控制手段上減小生產(chǎn)工藝的波動(dòng)。

2）研究開(kāi)發(fā)預(yù)焙陽(yáng)極關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)的在線檢測(cè)技術(shù)，并將檢測(cè)結(jié)果及早反饋給生產(chǎn)過(guò)程。

3）我國(guó)應(yīng)該盡快將在其他行業(yè)也成熟應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制引入陽(yáng)極生產(chǎn)管理，它對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的穩(wěn)定產(chǎn)生巨大的作用。

4.4 加強(qiáng)研究預(yù)焙陽(yáng)極性質(zhì)及雜質(zhì)對(duì)陽(yáng)極服役期表現(xiàn)的影響

預(yù)焙陽(yáng)極的機(jī)械性能熱力學(xué)性能直接影響其抗熱震性，在電解槽上引起掉角、開(kāi)裂和工作失敗，陽(yáng)極與空氣和二氧化碳的反應(yīng)活性嚴(yán)重影響樣機(jī)的額外消耗，另外陽(yáng)極中含有4-5%（重量）的雜質(zhì)，絕大部分來(lái)源于原料?！盎曳荨彪s質(zhì)通常是不揮發(fā)金屬和金屬化合物，其主要成分是：鐵、硅、釩、鈮和鈉。鈉含量主要取決于返回殘極對(duì)附著電解質(zhì)清理的效果。其他雜質(zhì)包括硫、氫、氮。這些雜質(zhì)影響環(huán)境（硫），污染金屬（鐵、硅、鈮、釩），對(duì)炭陽(yáng)極反應(yīng)起催化作用（如釩、鈉）[2]。從表.1我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中可以明顯看出，要求的指標(biāo)還不能控制這些問(wèn)題，應(yīng)該在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況盡快制定新的標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 走適合中國(guó)特點(diǎn)的道路

界定陽(yáng)極指標(biāo)良好的范圍不是一件簡(jiǎn)單的事情，不同原材料之間，陽(yáng)極特性和電解槽操作之間的交互作用，意味著不會(huì)有普遍公認(rèn)的理想陽(yáng)極指標(biāo)[2]。預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的優(yōu)劣就是陽(yáng)極對(duì)它服役的電解槽運(yùn)行需求的滿足程度。中國(guó)的預(yù)焙陽(yáng)極服役于自己的電解槽，陽(yáng)極技術(shù)發(fā)展必須在研究清楚自己的鋁電解技術(shù)需求的基礎(chǔ)上來(lái)確定自己的發(fā)展道路，否則會(huì)造成投入的巨大浪費(fèi)。

5.結(jié)論

中國(guó)的預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)技術(shù)隨著鋁電解技術(shù)的飛速發(fā)展已取得較大的進(jìn)步，但由于發(fā)展速度過(guò)快，還存在一些主客觀方面的問(wèn)題，應(yīng)該投入足夠的人力物力結(jié)合中國(guó)鋁電解技術(shù)的實(shí)際情況系統(tǒng)地研究解決這些問(wèn)題，才能形成一個(gè)有力度的技術(shù)平臺(tái)，支撐起中國(guó)這個(gè)原鋁生產(chǎn)大國(guó)的鋁電解技術(shù)。

一家之言，謬誤之處請(qǐng)各位專家指正。