控制預焙陽極微量元素的生產實踐

所屬分類：建筑論文閱讀次時間：2020-06-18 16:35

本文摘要：摘要：鋁用陽極作為煉鋁的重要材料，在煉鋁工業中發揮著極大的作用。目前，隨著我國電解鋁的行業逐步受到重視，鋁用陽極產業也在發展壯大中。隨著生產需求的不斷提髙，預焙陽極作為鋁電解中的心臟，其生產工藝也在不斷進步之中。因為預焙陽極中的微量元素關

　　摘要：鋁用陽極作為煉鋁的重要材料，在煉鋁工業中發揮著極大的作用。目前，隨著我國電解鋁的行業逐步受到重視，鋁用陽極產業也在發展壯大中。隨著生產需求的不斷提髙，預焙陽極作為鋁電解中的“心臟”，其生產工藝也在不斷進步之中。因為預焙陽極中的微量元素關系到電解鋁的效率和環境問題，所以，在生產實踐中人們要對預焙陽極中的微量元素含量進行控制。

　　關鍵詞：控制;預焙陽極;微量元素

石化技術與應用

　　生產電解鋁用預焙陽極的主要原料是石油焦和煤瀝青及回收利用的殘極。因而陽極質量與原料質量、制造過程等密切相關。實驗證明，微量元素對陽極在電解槽內的使用性能產生很大影響，導致電解效率降低，炭耗增大，給電解生產和成本控制造成嚴重影響。另外，原料在倒運和加工過程中存在二次污染問題，增加了預焙陽極微量元素的控制難度。因此有必要對原料中的微量元素進行研究，加強過程控制，通過過程監控和工業實驗探索控制微量元素的方法，從而提高預焙陽極質量。

　　一、預焙陽極中的微量元素的來源

　　要想對預焙陽極中的微量元素進行控制，必須要了解預焙陽極中的微量元素的來源。它的來源主要有兩個，其中有一部分的微量元素是從原料的雜質里帶出來的。因為石油煉制廠家的油源不一樣，所以預焙陽極原料中帶有的雜質也就不一樣。但是無論什么樣的雜質，其中幾乎都包含的Ni、Na、Ca、Fe、Si、V等微量元素，這些元素都會在原油采集時被帶入預焙陽極的生產中。

　　還有一部分來源是在生產中加入進去的。預焙陽極在生產過程時，會使用一部分的生熟碎、殘極和收塵粉等，這些物質之中也會帶有一些微量元素，或和都會對預焙陽極中的微量元素發生作用。

　　微量元素對于預焙陽極質量的影響

　　研究表明，某些微量元素會使陽極性能變差，導致陽極消耗增加、鋁液污染。在鋁電解過程中，陽極底部處在960℃左右溫度下的熔融電解質液體浸泡和同樣溫度4kPa壓力的CO2氣體包圍中。陽極上部暴露在500℃左右的空氣中(有氧化鋁粉保溫層)，由于炭陽極基體由經煅燒的原料石油焦顆粒和由煤瀝青黏結焦組成，加上微量元素和雜質引起的活性差異，陽極與CO2和空氣的反應是有選擇性的，造成破壞有兩種形式，一是部分炭質點與CO2或空氣直接反應生成CO或CO2，通稱氧化損失或氧化度;二是由于黏結焦已氧化掉，剩余的炭骨料疏松脫落、掉渣，通稱脫落度或粉塵損失。

　　預培陽極中的微量元素有很多，其中不同微量元素會對預焙陽極產生不同的影響，但是這些影響都在改變著預焙陽極的質量。其中對陽極氧化速度最快的是鎳和釩元素，他們的含量越高，預培陽極的氧化程度就會越重，尤其是鎳含量的增加會降低預焙陽極的導電性，導致電解槽的電流效率減慢。所以為了保證預焙陽極的質量，其中的鎳和釩不能過多。

　　鈉元素的催化效果也較強，其會影響預培陽極二氧化碳的反應性和空氣的反應性，鈉元素越多，反應性越大。另外，硫元素的含量在lwt%-4wt%時，陽極的消耗會因硫的增長而減少，當硫含量比較高時，其在電解時對原鋁的品質目前沒有發現不利影響。

　　預焙陽極中微量元素的控制和生產實踐

　　1.確定控制對象

　　以往很多廠家對預焙陽極中的各微量元素的影響差異不夠重視，所以不知控制哪些元素效果最好。沒有重點的進行控制就導致預焙陽極的品質不高，從而影響之后的生產過程。因此，要控制預焙陽極中的微量元素，必須要確定控制的對象。

　　首先要對預焙陽極中的各微量元素進行取樣，然后分析與指標要求的含量差異。經研究證明，預焙陽極中的各微量元素中Ca元素對空氣和二氧化碳反應性較強，另外還有Na.Si.V的含量多對預焙陽極的影響較大。所以，可以確定把這四種微量元素作為重點控制對象，在生產實踐中嚴格控制它們的質量。

　　2.生產原料的選擇

　　預焙陽極中的微量元素有一部分是來源于生產原料的雜質，所以要想對預焙陽極中的各微量元素加以控制，就必須要重視生產原料的選擇。

　　一般預焙陽極的生產原料是煤瀝青和石油焦，不同時期和不同廠家中出產的石油焦各微量元素的含量都不同，所以不能憑經驗去進行選擇。目前，通過長期的數據調查發現，我國的石油焦中Ca、Na、Si、V這四種重點控制的微量元素含量較多，而對預焙陽極影響較強的微量元素含有量較少，所以相對于進口原料比，也可以選擇我國的石油焦原材料。另外，在進行原材料選購時，可以使用微量元素監測設備來檢測原材料中微量元素的含量，把含量波動變化數據分類、整理、分析，從而在各個時期指導釆購，進行合理的選擇與匹配。

　　3.石油焦的混合

　　為了更好的使預焙陽極中的微量元素達到生產的要求，在選擇合適的石油焦的基礎上，可以對兩種或更多中的石油焦進行混和處理。這樣就要求在釆購結束后，將不同產地的石油焦分開放置，然后根據收集的信息計算出合理的石油焦混合配方。這個配方可以計算多個，然后在比較和篩選中選擇最合適的方案，進行配置并投入生產。

　　如果生產中發現有不合適的地方，要把實際產值和理論結果進行對比，找到不相符合的因素，然后盡快對配方進行完善與更改。

　　配方的制定期間要注意，不同產地的石油焦不能過多，要控制在四種之內。然后盡量選擇性質相近的石油焦進行混合加工，混合時還要考慮其密度、揮發量和顆粒大小等因素。另外，在配方中要考慮到微量元素的揮發問題，盡量把硫元素的含量在原有基礎上在增加2%,這利于之后燃燒技術的發揮。

　　4.預焙陽極生產實踐

　　在預焙陽極的生產過程中，其微量元素會對環境造成一定的污染，所以要對污染過程加以控制，降低可管控因素的污染，具體可以從以下幾個方面進行實踐。

　　(1)加強原料運輸過程中的管控，尤其要在倉料中檢查是否混有工業垃圾與落地料，一旦發現，要立即清理，否則會使Fe元素增加，造成生產污染。

　　(2)在煅燒的過程之前，要檢查燃燒窯的內襯，若發現有磨損或脫落的情況，要及時剔除。另外，平時也要注意收塵器和冷卻筒的養護和檢測。

　　(3)磨粉過程中，球磨機鋼球易發生磨損，從而導致Fe元素含量增多，所以要使用質量好、耐磨性強的球磨機鋼球，例如，鑄鋼的球磨機鋼球就比鑄鐵的耐磨得多，所以可以選擇鑄鋼的球磨機鋼球。

　　(4)要定期檢查殘極輸送皮帶上的除鐵器設備功能，以保證在進行殘極壓脫落時，能夠將磷鐵全部清理干凈。

　　5.其他生產細節要求

　　(1)在石油焦原料儲藏時，一定要采取一定的保護措施，避免石油焦污染與混焦。例如，可以將其擺放在室外露天處，然后最好給其貼上標識。另外，在其運輸過程中，要安排除鐵裝置。