淺談優(yōu)質預焙陽極的工業(yè)生產
中國鋁業(yè)河南分公司 李 剛
前言
近年來我國電解鋁工業(yè)得到迅猛的發(fā)展，2003年的產量達到500多萬噸。隨之預焙陽極亦得到迅猛的發(fā)展，2003年陽極產量達到300多萬噸陽極的產能。但目前，我國電解過程中陽極消耗較高，與世界先進水平490Kg/tAl相比有較大的差距。導致電解的陽極消耗大、電耗高的原因除了電解本身的技術外，陽極質量差是一重要原因。提高預焙陽極質量，開發(fā)優(yōu)質預焙陽極是降低陽極消耗、優(yōu)化電解技術經濟指標的最重要措施。隨著幾年來自焙電解槽的改造，及大量新電解鋁廠的投產，預焙陽極用量將大幅度增加，若采用預焙陽極生產的鋁年產量按400萬噸計算，陽極消耗降低到500Kg/tAl，每年可減少陽極消耗18萬噸左右，直接經濟效益5.6億元，對我國鋁電解工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
二、衡量優(yōu)質預焙陽極的標準
1、 按照我國衡量陽極質量的技術標準YS/T285-1998，只有常規(guī)的灰份、強度、電阻率、體密度、真密度五項，很難完全體現陽極的質量狀況，而國際上衡量陽極質量的技術指標達15項之多。特別是增加了CO2反應性、空氣反應性、熱膨脹系數、空氣滲透率、微量元素等體現使用性能的技術標準。同時按ISO標準進行檢驗能夠體現陽極的質量。下表是國際常用的技術指標及指標狀況。
表一 國際炭陽極質量指標及范圍
分析項目 方法 單位 標準范圍
體密度 ISO12985-1 Kg/dm3 1.530-1.580
比電阻 ISO11713 μΩm 52-60
抗彎強度 ISO12986-1 MPa 8.0-12.0
抗壓強度 ISO18515 MPa 32.0-48.0
靜態(tài)彈性模量 GPa 4.0-5.5
動態(tài)彈性模量 GPa 7.0-10.0
熱膨脹系數 ISO14420 10-6/K 3.57-4.50
折斷能量 J/m2 250-300
導熱率 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反應性殘余 ISO12988-1 % 84.0-92
灰份 % 2.0-6.0
損失 % 6.0-10.0
空氣反應性殘余 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、微量元素是陽極質量的一個很重要部分
我國目前未對陽極的微量元素含量進行控制，但陽極中的微量元素不但對電解的質量有影響，同時對陽極的質量有很大的影響，一般情況下主要對V、Ni、Si、Ca、Na、Ti等元素進行控制。
3、陽極均一性是優(yōu)質陽極的另一個標準
在新型的電解槽上，每個電解槽有20多組陽極，同時使用并且相互影響，陽極質量的均勻性是陽極質量的一個重要標準，當陽極質量波動會對電解造成極大的影響。
二、現狀與問題
我國鋁電解預焙陽極生產起步比較晚。以貴州鋁廠、蘋果鋁廠
引進的先進設備與技術代表著較為先進的生產技術，以河南分公司炭素廠為代表的由陽極糊生產系統(tǒng)改造而成的較為落后的生產技術。現在我國預焙陽極生產中主要存在以下問題：
1、炭陽極國家標準與國際上先進的炭陽極質量要求存在差距。
從上表可以看出，國際上理化指標的測定共有15項，微量元素的測定共有15項。而國家標準理化指標的測定只有5項，雜質只測定硫分及灰分含量。
2、存在先
