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淺談優(yōu)質(zhì)預(yù)焙陽(yáng)極的工業(yè)生產(chǎn)

中國(guó)鋁業(yè)河南分公司   李   剛

前言
近年來(lái)我國(guó)電解鋁工業(yè)得到迅猛的發(fā)展，2003年的產(chǎn)量達(dá)到500多萬(wàn)噸。隨之預(yù)焙陽(yáng)極亦得到迅猛的發(fā)展，2003年陽(yáng)極產(chǎn)量達(dá)到300多萬(wàn)噸陽(yáng)極的產(chǎn)能。但目前，我國(guó)電解過程中陽(yáng)極消耗較高，與世界先進(jìn)水平490Kg/tAl相比有較大的差距。導(dǎo)致電解的陽(yáng)極消耗大、電耗高的原因除了電解本身的技術(shù)外，陽(yáng)極質(zhì)量差是一重要原因。提高預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量，開發(fā)優(yōu)質(zhì)預(yù)焙陽(yáng)極是降低陽(yáng)極消耗、優(yōu)化電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的最重要措施。隨著幾年來(lái)自焙電解槽的改造，及大量新電解鋁廠的投產(chǎn)，預(yù)焙陽(yáng)極用量將大幅度增加，若采用預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)的鋁年產(chǎn)量按400萬(wàn)噸計(jì)算，陽(yáng)極消耗降低到500Kg/tAl，每年可減少陽(yáng)極消耗18萬(wàn)噸左右，直接經(jīng)濟(jì)效益5.6億元，對(duì)我國(guó)鋁電解工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
二、衡量?jī)?yōu)質(zhì)預(yù)焙陽(yáng)極的標(biāo)準(zhǔn)
1、 按照我國(guó)衡量陽(yáng)極質(zhì)量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YS/T285-1998，只有常規(guī)的灰份、強(qiáng)度、電阻率、體密度、真密度五項(xiàng)，很難完全體現(xiàn)陽(yáng)極的質(zhì)量狀況，而國(guó)際上衡量陽(yáng)極質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)達(dá)15項(xiàng)之多。特別是增加了CO2反應(yīng)性、空氣反應(yīng)性、熱膨脹系數(shù)、空氣滲透率、微量元素等體現(xiàn)使用性能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)按ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)軌蝮w現(xiàn)陽(yáng)極的質(zhì)量。下表是國(guó)際常用的技術(shù)指標(biāo)及指標(biāo)狀況。
表一  國(guó)際炭陽(yáng)極質(zhì)量指標(biāo)及范圍
 
分析項(xiàng)目 方法 單位 標(biāo)準(zhǔn)范圍   
體密度 ISO12985-1 Kg/dm3 1.530-1.580   
比電阻 ISO11713 μΩm 52-60   
抗彎強(qiáng)度 ISO12986-1 MPa 8.0-12.0   
抗壓強(qiáng)度 ISO18515 MPa 32.0-48.0   
靜態(tài)彈性模量  GPa 4.0-5.5   
動(dòng)態(tài)彈性模量  GPa 7.0-10.0   
熱膨脹系數(shù) ISO14420 10-6/K 3.57-4.50   
折斷能量  J/m2 250-300   
導(dǎo)熱率 ISO12987 W/mK 3.00-4.50   
二甲苯中密度 ISO9088 Kg/dm3 2.050-2.080   
空氣滲透率 ISO15906 npm 0.50-1.50   
CO2反應(yīng)性殘余 ISO12988-1 % 84.0-92   
灰份  % 2.0-6.0   
損失   % 6.0-10.0   
空氣反應(yīng)性殘余 ISO12989-1 % 70.0-85.0   
灰份  % 4.0-8.0   
損失   % 10.0-24.0   
微量元素含量S ISO12980 % 1.20-2.40   
V  ppm 80-260   
Ni   ppm 80-160   
Si   ppm 100-300   
Fe   ppm 100-500   
Al   ppm 100-600   
Na   ppm 200-600   
Ca   ppm 50-200   
K   ppm 5-30   
Mg   ppm 10-50   
F   ppm 100-400   
Cl   ppm 10-50   
Zn   ppm 10-50   
Pb   ppm 10-50   
灰份 DIN5130 % 0.2-0.5 
2、微量元素是陽(yáng)極質(zhì)量的一個(gè)很重要部分
   我國(guó)目前未對(duì)陽(yáng)極的微量元素含量進(jìn)行控制，但陽(yáng)極中的微量元素不但對(duì)電解的質(zhì)量有影響，同時(shí)對(duì)陽(yáng)極的質(zhì)量有很大的影響，一般情況下主要對(duì)V、Ni、Si、Ca、Na、Ti等元素進(jìn)行控制。
3、陽(yáng)極均一性是優(yōu)質(zhì)陽(yáng)極的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)
在新型的電解槽上，每個(gè)電解槽有20多組陽(yáng)極，同時(shí)使用并且相互影響，陽(yáng)極質(zhì)量的均勻性是陽(yáng)極質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)陽(yáng)極質(zhì)量波動(dòng)會(huì)對(duì)電解造成極大的影響。

二、現(xiàn)狀與問題
我國(guó)鋁電解預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)起步比較晚。以貴州鋁廠、蘋果鋁廠
引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)代表著較為先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，以河南分公司炭素廠為代表的由陽(yáng)極糊生產(chǎn)系統(tǒng)改造而成的較為落后的生產(chǎn)技術(shù)?，F(xiàn)在我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)中主要存在以下問題：
    1、炭陽(yáng)極國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際上先進(jìn)的炭陽(yáng)極質(zhì)量要求存在差距。
從上表可以看出，國(guó)際上理化指標(biāo)的測(cè)定共有15項(xiàng)，微量元素的測(cè)定共有15項(xiàng)。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)理化指標(biāo)的測(cè)定只有5項(xiàng)，雜質(zhì)只測(cè)定硫分及灰分含量。
2、存在先