石油焦對鋁用陽極質量的影響

耿少會

摘 要：鋁電解陽極質量的好壞對電解鋁生產有很大影響，石油焦是生產陽極的主要原料，它的質量決定陽極的品質。該文通過分析不同石油焦對陽極質量的影響，提出了原料摻配技術的控制措施。

關鍵詞：鋁用陽極 石油焦 質量控制 摻配技術

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0096-01

鋁用陽極在電解鋁中起到很重要的作用，它主要起導電作用和化學反應，所以，陽極的質量對鋁電解起著重要的作用。陽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，所以改善陽極的質量，能減少陽極的消耗，從而達到降低電解鋁的生產成本、提高電解鋁的經濟效益。因此，分析不同石油焦對預焙陽極質量的影響，有益于陽極質量的提高。

1 陽極與電解鋁的關系

陽極在電解鋁過程的消耗理論值，在333～667kg/t-Al，但由于各方面的因素導致實際生產中陽極的消耗量要大于理論值。因為陽極質量的差異，導致陽極的凈消耗也不相同。尤其是過量消耗指標在20～150kgC/t-Al范圍內，導致不同質量的陽極消耗差異較大。

陽極中微量元素的鈉、釩、鎳、鐵等含量不同，導致CO2反應性、空氣反應性差異較大，致使在電解鋁中的消耗也存在很大差異。

2 石油焦的性質

石油焦是由渣油經過焦化工藝而制得的產品。可分為針狀焦、海綿狀焦、丸狀焦；陽極生產一般使用海綿狀焦。

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

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、熱膨脹系數與其關系緊密。石油焦經過1 300℃的高溫煅燒，使揮發分、水分，硫分含量降低，提高了石油焦的真密度、耐壓強度、導電性能、抗氧化性能，使煅后焦的各項性能得到提高，有益于陽極的質量提高。

2.2 石油焦煅燒后的電阻率

石油焦經煅燒后電阻率的高低，直接關系到陽極成品的電阻率。每種焦子品種不同及各種焦子的粒級不同，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，但是當煅燒溫度達到1 300℃左右時，煅后焦的各種指標幾乎沒有明顯變化，此時煅后焦的物理性能比較穩定，適合陽極生產所具備的條件。

2.3 石油焦煅燒后的反應性能

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

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，還有在生產過程中設備及風沙環境中帶來。陽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、鐵等雜質元素，促使陽極在電解過程中發生選擇性氧化，導致陽極掉渣掉塊，陽極消耗過快，融化鋼爪從而影響鋁品質。石油焦中的有害雜質不能完全消除，只能通過不同品質的原料進行調配，從而有效的控制石油焦的微量元素，使陽極反應性能得到控制。

3 石油焦指標的控制方法

該單位使用的石油焦來自全國各地，也有來自國外進口的石油焦。由于他們的原油供應不同，甚至同一廠家不同批次的石油焦的質量指標波動很大。目前市場上的石油焦品質承下降趨勢，如何采取有效措施應對原料質量的變化，是提高陽極質量的保證。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、不同指標的石油焦分別堆放，根據各項理化指標的高低來理論計算，最后進行均勻化摻配，使石油焦能夠達到陽極所要求的標準。

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、常規指標的不同建立原料信息統計表。

（3）將各品種原料進行分類存放，對于微量元素高、雜質含量大的特出焦子要單獨堆放，采用抓斗天車混抓的方式上線，實現混料煅燒。

（4）根據采購商對陽極指標的要求，對幾個廠家的進廠原料按常規指標及理化指標進行理論計算，原則是揮發分滿足煅燒爐溫度控制，理化指標達到陽極指標要求。按不同原料不同比例進行配料，使微量元素及常規指標控制在一個穩定的范圍內，達到陽極指標穩定均一。

（5）根據煅后焦的指標情況，還可以加入生碎和殘極，進一步提高陽極的體積密度和耐壓強度，使陽極質量滿足客戶要求。

4 結語

隨著國內電解鋁產能的增長，鋁用陽極產業也迅速增長，導致目前石油焦需求量大大增加，使現在市場上的優質石油焦快速減少，從而給優質鋁用陽極的生產帶來很大的困難。為了降低電解鋁生產成本，減少陽極的消耗，一定要提高陽極的質量。這就要求必須清楚的掌握石油焦的品質，通過對石油焦的均勻調配來達到陽極生產所需要的標準。這也是目前生產比較容易操作，簡單實用，有效的解決了石油焦供應品質不均一的現狀，從而也達到了一個良好的經濟的效果。

參考文獻

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