控制預(yù)焙陽(yáng)極微量元素的生產(chǎn)實(shí)踐

　　摘要：鋁用陽(yáng)極作為煉鋁的重要材料，在煉鋁工業(yè)中發(fā)揮著極大的作用。目前，隨著我國(guó)電解鋁的行業(yè)逐步受到重視，鋁用陽(yáng)極產(chǎn)業(yè)也在發(fā)展壯大中。隨著生產(chǎn)需求的不斷提髙，預(yù)焙陽(yáng)極作為鋁電解中的“心臟”，其生產(chǎn)工藝也在不斷進(jìn)步之中。因?yàn)轭A(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素關(guān)系到電解鋁的效率和環(huán)境問(wèn)題，所以，在生產(chǎn)實(shí)踐中人們要對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素含量進(jìn)行控制。

　　關(guān)鍵詞：控制;預(yù)焙陽(yáng)極;微量元素

　　生產(chǎn)電解鋁用預(yù)焙陽(yáng)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(yáng)極質(zhì)量與原料質(zhì)量、制造過(guò)程等密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，微量元素對(duì)陽(yáng)極在電解槽內(nèi)的使用性能產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致電解效率降低，炭耗增大，給電解生產(chǎn)和成本控制造成嚴(yán)重影響。另外，原料在倒運(yùn)和加工過(guò)程中存在二次污染問(wèn)題，增加了預(yù)焙陽(yáng)極微量元素的控制難度。因此有必要對(duì)原料中的微量元素進(jìn)行研究，加強(qiáng)過(guò)程控制，通過(guò)過(guò)程監(jiān)控和工業(yè)實(shí)驗(yàn)探索控制微量元素的方法，從而提高預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量。

　　一、預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素的來(lái)源

　　要想對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素進(jìn)行控制，必須要了解預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素的來(lái)源。它的來(lái)源主要有兩個(gè)，其中有一部分的微量元素是從原料的雜質(zhì)里帶出來(lái)的。因?yàn)槭�油煉制廠家的油源不一樣，所以預(yù)焙陽(yáng)極原料中帶有的雜質(zhì)也就不一樣。但是無(wú)論什么樣的雜質(zhì)，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(huì)在原油采集時(shí)被帶入預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)中。

　　還有一部分來(lái)源是在生產(chǎn)中加入進(jìn)去的。預(yù)焙陽(yáng)極在生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，會(huì)使用一部分的生熟碎、殘極和收塵粉等，這些物質(zhì)之中也會(huì)帶有一些微量元素，或和都會(huì)對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素發(fā)生作用。

　　微量元素對(duì)于預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的影響

　　研究表明，某些微量元素會(huì)使陽(yáng)極性能變差，導(dǎo)致陽(yáng)極消耗增加、鋁液污染。在鋁電解過(guò)程中，陽(yáng)極底部處在960℃左右溫度下的熔融電解質(zhì)液體浸泡和同樣溫度4kPa壓力的CO2氣體包圍中。陽(yáng)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(yáng)極基體由經(jīng)煅燒的原料石油焦顆粒和由煤瀝青黏結(jié)焦組成，加上微量元素和雜質(zhì)引起的活性差異，陽(yáng)極與CO2和空氣的反應(yīng)是有選擇性的，造成破壞有兩種形式，一是部分炭質(zhì)點(diǎn)與CO2或空氣直接反應(yīng)生成CO或CO2，通稱(chēng)氧化損失或氧化度;二是由于黏結(jié)焦已氧化掉，剩余的炭骨料疏松脫落、掉渣，通稱(chēng)脫落度或粉塵損失。

　　預(yù)培陽(yáng)極中的微量元素有很多，其中不同微量元素會(huì)對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極產(chǎn)生不同的影響，但是這些影響都在改變著預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量。其中對(duì)陽(yáng)極氧化速度最快的是鎳和釩元素，他們的含量越高，預(yù)培陽(yáng)極的氧化程度就會(huì)越重，尤其是鎳含量的增加會(huì)降低預(yù)焙陽(yáng)極的導(dǎo)電性，導(dǎo)致電解槽的電流效率減慢。所以為了保證預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量，其中的鎳和釩不能過(guò)多。

　　鈉元素的催化效果也較強(qiáng)，其會(huì)影響預(yù)培陽(yáng)極二氧化碳的反應(yīng)性和空氣的反應(yīng)性，鈉元素越多，反應(yīng)性越大。另外，硫元素的含量在lwt%-4wt%時(shí)，陽(yáng)極的消耗會(huì)因硫的增長(zhǎng)而減少，當(dāng)硫含量比較高時(shí)，其在電解時(shí)對(duì)原鋁的品質(zhì)目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不利影響。

　　預(yù)焙陽(yáng)極中微量元素的控制和生產(chǎn)實(shí)踐

　　1.確定控制對(duì)象

　　以往很多廠家對(duì)預(yù)焙陽(yáng)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(méi)有重點(diǎn)的進(jìn)行控制就導(dǎo)致預(yù)焙陽(yáng)極的品質(zhì)不高，從而影響之后的生產(chǎn)過(guò)程。因此，要控制預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素，必須要確定控制的對(duì)象。

　　首先要對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極中的各微量元素進(jìn)行取樣，然后分析與指標(biāo)要求的含量差異。經(jīng)研究證明，預(yù)焙陽(yáng)極中的各微量元素中Ca元素對(duì)空氣和二氧化碳反應(yīng)性較強(qiáng)，另外還有Na.Si.V的含量多對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極的影響較大。所以，可以確定把這四種微量元素作為重點(diǎn)控制對(duì)象，在生產(chǎn)實(shí)踐中嚴(yán)格控制它們的質(zhì)量。

　　2.生產(chǎn)原料的選擇

　　預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素有一部分是來(lái)源于生產(chǎn)原料的雜質(zhì)，所以要想對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極中的各微量元素加以控制，就必須要重視生產(chǎn)原料的選擇。

　　一般預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)原料是煤瀝青和石油焦，不同時(shí)期和不同廠家中出產(chǎn)的石油焦各微量元素的含量都不同，所以不能憑經(jīng)驗(yàn)去進(jìn)行選擇。目前，通過(guò)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的石油焦中Ca、Na、Si、V這四種重點(diǎn)控制的微量元素含量較多，而對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極影響較強(qiáng)的微量元素含有量較少，所以相對(duì)于進(jìn)口原料比，也可以選擇我國(guó)的石油焦原材料。另外，在進(jìn)行原材料選購(gòu)時(shí)，可以使用微量元素監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)原材料中微量元素的含量，把含量波動(dòng)變化數(shù)據(jù)分類(lèi)、整理、分析，從而在各個(gè)時(shí)期指導(dǎo)釆購(gòu)，進(jìn)行合理的選擇與匹配。

　　3.石油焦的混合

　　為了更好的使預(yù)焙陽(yáng)極中的微量元素達(dá)到生產(chǎn)的要求，在選擇合適的石油焦的基礎(chǔ)上，可以對(duì)兩種或更多中的石油焦進(jìn)行混和處理。這樣就要求在釆購(gòu)結(jié)束后，將不同產(chǎn)地的石油焦分開(kāi)放置，然后根據(jù)收集的信息計(jì)算出合理的石油焦混合配方。這個(gè)配方可以計(jì)算多個(gè)，然后在比較和篩選中選擇最合適的方案，進(jìn)行配置并投入生產(chǎn)。

　　如果生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)有不合適的地方，要把實(shí)際產(chǎn)值和理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，找到不相符合的因素，然后盡快對(duì)配方進(jìn)行完善與更改。

　　配方的制定期間要注意，不同產(chǎn)地的石油焦不能過(guò)多，要控制在四種之內(nèi)。然后盡量選擇性質(zhì)相近的石油焦進(jìn)行混合加工，混合時(shí)還要考慮其密度、揮發(fā)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(fā)問(wèn)題，盡量把硫元素的含量在原有基礎(chǔ)上在增加2%,這利于之后燃燒技術(shù)的發(fā)揮。

　　4.預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)實(shí)踐

　　在預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)過(guò)程中，其微量元素會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，所以要對(duì)污染過(guò)程加以控制，降低可管控因素的污染，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐。

　　(1)加強(qiáng)原料運(yùn)輸過(guò)程中的管控，尤其要在倉(cāng)料中檢查是否混有工業(yè)垃圾與落地料，一旦發(fā)現(xiàn)，要立即清理，否則會(huì)使Fe元素增加，造成生產(chǎn)污染。

　　(2)在煅燒的過(guò)程之前，要檢查燃燒窯的內(nèi)襯，若發(fā)現(xiàn)有磨損或脫落的情況，要及時(shí)剔除。另外，平時(shí)也要注意收塵器和冷卻筒的養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)。

　　(3)磨粉過(guò)程中，球磨機(jī)鋼球易發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致Fe元素含量增多，所以要使用質(zhì)量好、耐磨性強(qiáng)的球磨機(jī)鋼球，例如，鑄鋼的球磨機(jī)鋼球就比鑄鐵的耐磨得多，所以可以選擇鑄鋼的球磨機(jī)鋼球。

　　(4)要定期檢查殘極輸送皮帶上的除鐵器設(shè)備功能，以保證在進(jìn)行殘極壓脫落時(shí)，能夠?qū)⒘阻F全部清理干凈。

　　5.其他生產(chǎn)細(xì)節(jié)要求

　　(1)在石油焦原料儲(chǔ)藏時(shí)，一定要采取一定的保護(hù)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(biāo)識(shí)。另外，在其運(yùn)輸過(guò)程中，要安排除鐵裝置。

　　(2)在生產(chǎn)過(guò)程中，要檢查配料，最大程度的保證配料的均勻性。

　　(3)生產(chǎn)時(shí)，要對(duì)微量的成分信息進(jìn)行匯報(bào)和傳遞，盡量縮短傳遞時(shí)間，這樣利于在結(jié)果出現(xiàn)變化時(shí)有時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

　　(4)要在生碎與熟碎返程時(shí)細(xì)心操作，確保二者品種達(dá)成一致。

　　(5)在使用殘極時(shí)一定要明確納元素的含量，防止避免含量超出界限。

　　結(jié)語(yǔ)：陽(yáng)極微量元素含量是表征陽(yáng)極質(zhì)量的重要指標(biāo)。工作人員可以通過(guò)以上策略，在原料的采集、儲(chǔ)存和具體生產(chǎn)中對(duì)其微量元素進(jìn)行控制，一定要將預(yù)焙陽(yáng)極中微量元素的含量控制在國(guó)家規(guī)定的范圍之內(nèi)。

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　　作者：張?jiān)鎏?/p>

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