石油焦對(duì)鋁用陽(yáng)極質(zhì)量的影響

耿少會(huì)

摘 要：鋁電解陽(yáng)極質(zhì)量的好壞對(duì)電解鋁生產(chǎn)有很大影響，石油焦是生產(chǎn)陽(yáng)極的主要原料，它的質(zhì)量決定陽(yáng)極的品質(zhì)。該文通過(guò)分析不同石油焦對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的影響，提出了原料摻配技術(shù)的控制措施。

關(guān)鍵詞：鋁用陽(yáng)極 石油焦 質(zhì)量控制 摻配技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（b）-0096-01

鋁用陽(yáng)極在電解鋁中起到很重要的作用，它主要起導(dǎo)電作用和化學(xué)反應(yīng)，所以，陽(yáng)極的質(zhì)量對(duì)鋁電解起著重要的作用。陽(yáng)極在電解鋁中的消耗僅次于電耗和氧化鋁，占電解鋁成本的15%～25%左右，所以改善陽(yáng)極的質(zhì)量，能減少陽(yáng)極的消耗，從而達(dá)到降低電解鋁的生產(chǎn)成本、提高電解鋁的經(jīng)濟(jì)效益。因此，分析不同石油焦對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的影響，有益于陽(yáng)極質(zhì)量的提高。

1 陽(yáng)極與電解鋁的關(guān)系

陽(yáng)極在電解鋁過(guò)程的消耗理論值，在333～667kg/t-Al，但由于各方面的因素導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)中陽(yáng)極的消耗量要大于理論值。因?yàn)殛?yáng)極質(zhì)量的差異，導(dǎo)致陽(yáng)極的凈消耗也不相同。尤其是過(guò)量消耗指標(biāo)在20～150kgC/t-Al范圍內(nèi)，導(dǎo)致不同質(zhì)量的陽(yáng)極消耗差異較大。

陽(yáng)極中微量元素的鈉、釩、鎳、鐵等含量不同，導(dǎo)致CO2反應(yīng)性、空氣反應(yīng)性差異較大，致使在電解鋁中的消耗也存在很大差異。

2 石油焦的性質(zhì)

石油焦是由渣油經(jīng)過(guò)焦化工藝而制得的產(chǎn)品?？煞譃獒槧罱埂⒑＞d狀焦、丸狀焦；陽(yáng)極生產(chǎn)一般使用海綿狀焦。

鋁用陽(yáng)極是由石油焦和煤瀝青為主要原料而生產(chǎn)的，其中石油焦要經(jīng)過(guò)1 300℃煅燒處理，得到煅后焦，其真密度及強(qiáng)度都得到提高。將煅后焦破碎為不同粒級(jí)，根據(jù)理論配方與融化瀝青混捏、成型，焙燒，使陽(yáng)極的體積密度與耐壓強(qiáng)度得到提高。

2.1 石油焦的密度

石油焦的密度決定此種焦子是否易于石墨化，煅后焦的電阻率、熱膨脹系數(shù)與其關(guān)系緊密。石油焦經(jīng)過(guò)1 300℃的高溫煅燒，使揮發(fā)分、水分，硫分含量降低，提高了石油焦的真密度、耐壓強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、抗氧化性能，使煅后焦的各項(xiàng)性能得到提高，有益于陽(yáng)極的質(zhì)量提高。

2.2 石油焦煅燒后的電阻率

石油焦經(jīng)煅燒后電阻率的高低，直接關(guān)系到陽(yáng)極成品的電阻率。每種焦子品種不同及各種焦子的粒級(jí)不同，其電阻率也不相同。煅后焦的電阻率是隨著煅燒溫度的升高而降低的，但是當(dāng)煅燒溫度達(dá)到1 300℃左右時(shí)，煅后焦的各種指標(biāo)幾乎沒(méi)有明顯變化，此時(shí)煅后焦的物理性能比較穩(wěn)定，適合陽(yáng)極生產(chǎn)所具備的條件。

2.3 石油焦煅燒后的反應(yīng)性能

鋁電解中陽(yáng)極過(guò)量消耗，與陽(yáng)極的空氣反應(yīng)性與CO2反應(yīng)性直接相關(guān)。其性能主要與陽(yáng)極所處著火溫度、雜質(zhì)含量及石油焦孔度息息相關(guān)。隨著煅后焦處理溫度的升高，其空隙度降低、密度增高，空氣反應(yīng)性和CO2反應(yīng)性都隨著降低。煅后焦中鈉、釩、鎳、鐵等雜質(zhì)元素對(duì)于陽(yáng)極的空氣與CO2反應(yīng)性具有催化作用，其含量直接影響空氣反應(yīng)性與CO2反應(yīng)性。

2.4 石油焦的灰分含量

石油焦的灰分主要有各種微量元素組成，其主要由原料石油中帶來(lái)，還有在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備及風(fēng)沙環(huán)境中帶來(lái)。陽(yáng)極中的硫主要是由原料帶入的，控制石油焦的硫含量就要選擇含量低的石油原料。微量元素中的有害成分有釩、鎳、鈉、鐵等雜質(zhì)元素，促使陽(yáng)極在電解過(guò)程中發(fā)生選擇性氧化，導(dǎo)致陽(yáng)極掉渣掉塊，陽(yáng)極消耗過(guò)快，融化鋼爪從而影響鋁品質(zhì)。石油焦中的有害雜質(zhì)不能完全消除，只能通過(guò)不同品質(zhì)的原料進(jìn)行調(diào)配，從而有效的控制石油焦的微量元素，使陽(yáng)極反應(yīng)性能得到控制。

3 石油焦指標(biāo)的控制方法

該單位使用的石油焦來(lái)自全國(guó)各地，也有來(lái)自國(guó)外進(jìn)口的石油焦。由于他們的原油供應(yīng)不同，甚至同一廠家不同批次的石油焦的質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)很大。目前市場(chǎng)上的石油焦品質(zhì)承下降趨勢(shì)，如何采取有效措施應(yīng)對(duì)原料質(zhì)量的變化，是提高陽(yáng)極質(zhì)量的保證。石油焦的均勻摻配是一種有效控制的方法。該方法主要是將不同廠家、不同指標(biāo)的石油焦分別堆放，根據(jù)各項(xiàng)理化指標(biāo)的高低來(lái)理論計(jì)算，最后進(jìn)行均勻化摻配，使石油焦能夠達(dá)到陽(yáng)極所要求的標(biāo)準(zhǔn)。

主要操作步驟：

（1）具備石油焦微量元素的分析儀器。

（2）按不同廠家、微量元素分析、常規(guī)指標(biāo)的不同建立原料信息統(tǒng)計(jì)表。

（3）將各品種原料進(jìn)行分類(lèi)存放，對(duì)于微量元素高、雜質(zhì)含量大的特出焦子要單獨(dú)堆放，采用抓斗天車(chē)混抓的方式上線，實(shí)現(xiàn)混料煅燒。

（4）根據(jù)采購(gòu)商對(duì)陽(yáng)極指標(biāo)的要求，對(duì)幾個(gè)廠家的進(jìn)廠原料按常規(guī)指標(biāo)及理化指標(biāo)進(jìn)行理論計(jì)算，原則是揮發(fā)分滿足煅燒爐溫度控制，理化指標(biāo)達(dá)到陽(yáng)極指標(biāo)要求。按不同原料不同比例進(jìn)行配料，使微量元素及常規(guī)指標(biāo)控制在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，達(dá)到陽(yáng)極指標(biāo)穩(wěn)定均一。

（5）根據(jù)煅后焦的指標(biāo)情況，還可以加入生碎和殘極，進(jìn)一步提高陽(yáng)極的體積密度和耐壓強(qiáng)度，使陽(yáng)極質(zhì)量滿足客戶要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)電解鋁產(chǎn)能的增長(zhǎng)，鋁用陽(yáng)極產(chǎn)業(yè)也迅速增長(zhǎng)，導(dǎo)致目前石油焦需求量大大增加，使現(xiàn)在市場(chǎng)上的優(yōu)質(zhì)石油焦快速減少，從而給優(yōu)質(zhì)鋁用陽(yáng)極的生產(chǎn)帶來(lái)很大的困難。為了降低電解鋁生產(chǎn)成本，減少陽(yáng)極的消耗，一定要提高陽(yáng)極的質(zhì)量。這就要求必須清楚的掌握石油焦的品質(zhì)，通過(guò)對(duì)石油焦的均勻調(diào)配來(lái)達(dá)到陽(yáng)極生產(chǎn)所需要的標(biāo)準(zhǔn)。這也是目前生產(chǎn)比較容易操作，簡(jiǎn)單實(shí)用，有效的解決了石油焦供應(yīng)品質(zhì)不均一的現(xiàn)狀，從而也達(dá)到了一個(gè)良好的經(jīng)濟(jì)的效果。

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