本文摘要：摘要：鋁用陽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，隨著我國電解鋁的行業(yè)逐步受到重視，鋁用陽極產(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。因為預(yù)焙陽極中的微量元素關(guān)
摘要：鋁用陽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，隨著我國電解鋁的行業(yè)逐步受到重視，鋁用陽極產(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。因為預(yù)焙陽極中的微量元素關(guān)系到電解鋁的效率和環(huán)境問題，所以，在生產(chǎn)實踐中人們要對預(yù)焙陽極中的微量元素含量進(jìn)行控制。
關(guān)鍵詞：控制;預(yù)焙陽極;微量元素
生產(chǎn)電解鋁用預(yù)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(zhì)量與原料質(zhì)量、制造過程等密切相關(guān)。實驗證明，微量元素對陽極在電解槽內(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，原料在倒運和加工過程中存在二次污染問題，增加了預(yù)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(jìn)行研究，加強(qiáng)過程控制，通過過程監(jiān)控和工業(yè)實驗探索控制微量元素的方法，從而提高預(yù)焙陽極質(zhì)量。
一、預(yù)焙陽極中的微量元素的來源
要想對預(yù)焙陽極中的微量元素進(jìn)行控制，必須要了解預(yù)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(zhì)里帶出來的。因為石油煉制廠家的油源不一樣，所以預(yù)焙陽極原料中帶有的雜質(zhì)也就不一樣。但是無論什么樣的雜質(zhì)，其中幾乎都包含的Ni、Na、Ca、Fe、Si、V等微量元素，這些元素都會在原油采集時被帶入預(yù)焙陽極的生產(chǎn)中。
還有一部分來源是在生產(chǎn)中加入進(jìn)去的。預(yù)焙陽極在生產(chǎn)過程時，會使用一部分的生熟碎、殘極和收塵粉等，這些物質(zhì)之中也會帶有一些微量元素，或和都會對預(yù)焙陽極中的微量元素發(fā)生作用。
微量元素對于預(yù)焙陽極質(zhì)量的影響
研究表明，某些微量元素會使陽極性能變差，導(dǎo)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(zhì)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(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)點與CO2或空氣直接反應(yīng)生成CO或CO2，通稱氧化損失或氧化度;二是由于黏結(jié)焦已氧化掉，剩余的炭骨料疏松脫落、掉渣，通稱脫落度或粉塵損失。
預(yù)培陽極中的微量元素有很多，其中不同微量元素會對預(yù)焙陽極產(chǎn)生不同的影響，但是這些影響都在改變著預(yù)焙陽極的質(zhì)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(yù)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(yù)焙陽極的導(dǎo)電性，導(dǎo)致電解槽的電流效率減慢。所以為了保證預(yù)焙陽極的質(zhì)量，其中的鎳和釩不能過多。
鈉元素的催化效果也較強(qiáng)，其會影響預(yù)培陽極二氧化碳的反應(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，陽極的消耗會因硫的增長而減少，當(dāng)硫含量比較高時，其在電解時對原鋁的品質(zhì)目前沒有發(fā)現(xiàn)不利影響。
預(yù)焙陽極中微量元素的控制和生產(chǎn)實踐
1.確定控制對象
以往很多廠家對預(yù)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(jìn)行控制就導(dǎo)致預(yù)焙陽極的品質(zhì)不高，從而影響之后的生產(chǎn)過程。因此，要控制預(yù)焙陽極中的微量元素，必須要確定控制的對象。
首先要對預(yù)焙陽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)焙陽極中的各微量元素中Ca元素對空氣和二氧化碳反應(yīng)性較強(qiáng)，另外還有Na.Si.V的含量多對預(yù)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(chǎn)實踐中嚴(yán)格控制它們的質(zhì)量。
2.生產(chǎn)原料的選擇
預(yù)焙陽極中的微量元素有一部分是來源于生產(chǎn)原料的雜質(zhì)，所以要想對預(yù)焙陽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)焙陽極的生產(chǎn)原料是煤瀝青和石油焦，不同時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)驗去進(jìn)行選擇。目前，通過長期的數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(yù)焙陽極影響較強(qiáng)的微量元素含有量較少，所以相對于進(jìn)口原料比，也可以選擇我國的石油焦原材料。另外，在進(jìn)行原材料選購時，可以使用微量元素監(jiān)測設(shè)備來檢測原材料中微量元素的含量，把含量波動變化數(shù)據(jù)分類、整理、分析，從而在各個時期指導(dǎo)釆購，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。這樣就要求在釆購結(jié)束后，將不同產(chǎn)地的石油焦分開放置，然后根據(jù)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(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，要把實際產(chǎn)值和理論結(jié)果進(jìn)行對比，找到不相符合的因素，然后盡快對配方進(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)焙陽極生產(chǎn)實踐
在預(yù)焙陽極的生產(chǎn)過程中，其微量元素會對環(huán)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(jìn)行實踐。
(1)加強(qiáng)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(yè)垃圾與落地料，一旦發(fā)現(xiàn)，要立即清理，否則會使Fe元素增加，造成生產(chǎn)污染。
(2)在煅燒的過程之前，要檢查燃燒窯的內(nèi)襯，若發(fā)現(xiàn)有磨損或脫落的情況，要及時剔除。另外，平時也要注意收塵器和冷卻筒的養(yǎng)護(hù)和檢測。
(3)磨粉過程中，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，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)在石油焦原料儲藏時，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。另外，在其運輸過程中，要安排除鐵裝置。
(2)在生產(chǎn)過程中，要檢查配料，最大程度的保證配料的均勻性。
(3)生產(chǎn)時，要對微量的成分信息進(jìn)行匯報和傳遞，盡量縮短傳遞時間，這樣利于在結(jié)果出現(xiàn)變化時有時間進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。
(4)要在生碎與熟碎返程時細(xì)心操作，確保二者品種達(dá)成一致。
(5)在使用殘極時一定要明確納元素的含量，防止避免含量超出界限。
結(jié)語：陽極微量元素含量是表征陽極質(zhì)量的重要指標(biāo)。工作人員可以通過以上策略，在原料的采集、儲存和具體生產(chǎn)中對其微量元素進(jìn)行控制，一定要將預(yù)焙陽極中微量元素的含量控制在國家規(guī)定的范圍之內(nèi)。
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作者：張增堂
化工師論文投稿刊物：《石化技術(shù)與應(yīng)用》自創(chuàng)刊以來，始終堅持科研開發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的辦刊思想，注重報道新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用、工程技術(shù)問題解決措施、現(xiàn)有工藝及設(shè)備的技術(shù)改造成果及新產(chǎn)品、新工藝的研發(fā)成果，為國內(nèi)外石油化工技術(shù)的傳播、交流發(fā)揮了較大的作用，深受行業(yè)讀者厚愛。
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