綠色99.85AL生產工藝控制

張新奎

摘 要：本文分析了綠色99.85AL質量波動的因素，就相應工藝控制進行了簡明分析陳述。

關鍵詞：綠色99.85AL；陽極質量；電解槽破損；分子比；炭素材料

重熔用鋁錠按化學成份可為分八個牌號。目前青海分公司重點生產綠色99.85AL，其純度要普通99.70AL有明顯提高。純度高的鋁具有良好的化學物理性能，而鋁中雜質增多，將影響其理化性能，如導電性變壞，耐蝕性降低，白光反射率降低等。可以說，鋁錠的質量是與企業效益息息相關的，鋁價越高，其使用價值越高，價格和銷路出越好，市場上鋁錠各品位間存在50元/t至100元/t的差價。因此每提高一個品位，就等于每噸鋁多創造了50元至100元的效益。但好品位的鋁錠來源于高質量的原鋁

1 綠色99.85AL雜質成份分析

在電解鋁實際生產中，綠色99.85AL雜質主要為Fe、Si、Zn、V不易控制，隨著生產工藝的變化，雜質成份會有很大波動。其它雜質Cu、Ga、Mg等較為穩定。而影響綠色99.85AL雜質Fe、Si、V升高的關鍵因素為陽極質量和殘極高度，電解槽破損，電解鋁用炭素材料，電解溫度控制等因素決定。

1.1 陽極質量和殘極高度對綠色99.85AL質量的影響

鋁電解槽中，陽極是鋁電解工藝中最主要的組成部分，常被說成是鋁電解槽的心臟。預培陽極炭塊的質量好壞，直接影響著電解工藝和原鋁質量。理化指標不過關的陽極炭塊在使用中易出現裂紋，掉塊和斷層，如不及時處理，會造成電解質直接沖刷陽極鋼爪和磷生鐵環，引起原鋁的含Fe、Si含量急劇上升。

陽極炭塊的雜質含量多，特別是鐵、硅、釩、鈦等氧化物，不僅影響陽極炭塊的理化指標，而且同樣會在電解過程中進入鋁液，影響原鋁的純度。經調研發現影響原鋁質量的主要原因是殘極太薄，已達到生產所能承受的極限，化鋼爪陽極多，陽極底掌穿孔現象時有發生，炭渣量大。殘極平均高度與正常相比下降2cm，陽極掉角現象多，導致原鋁質量不穩定，含鐵量增加。

1.2 電解槽破損嚴重影響綠色99.85AL質量

提高槽壽命，不僅僅是降低生產成本，還能提高原鋁質量。因為電解槽破損后，炭素中的灰分以及耐火材料內襯中的雜質進入鋁中，同時陰極鋼棒熔化等均造成原鋁及雜質含量增多。電解槽鋁液鐵含量的快速大幅度增加，顯然是由于槽底破損，陰極鋼棒熔化，通過槽底漏縫進入陰極鋁水中所致。影響電解槽陰極破損的主要因素有電解槽的設計，內襯材料的選擇、筑爐質量及電解生產過程中技術管理。其中，電解槽筑爐材料包括炭素材料、隔熱保溫材料等。陰極內襯材料包括陰極炭塊和搗固糊等炭素材料， 陰極炭塊的質量嚴重影響了電解槽的壽命和致使Fe、Si含量升高。

1.3 降低電解鋁用炭素陽極中的釩含量，提高綠色99.85AL的質量

電解鋁用炭素材料中釩的存在是人們至為關心。釩的氧化物是極強的氧化劑，會加速炭陽極和石墨電極的氧化，并使它們的導電性急劇降低。一般來講，釩的含量不得超過0.02%。延遲焦中的雜質對于氧化速度的影響，以釩和鎳最為明顯。將釩含量由0.01%增加到0.02%時，陽極的氧化速度增大了0.023g/cm2.h。

2 穩定工藝控制，確保綠色99.85AL質量

合理的工藝技術條件是電解鋁平穩生產的前提，也是綠色99.85AL質量的保證。生產實踐證明，工藝運行的穩定，綠色99.85AL質量也越優良。

2.1 嚴把陽極炭塊內部標準，降低雜質含量

為確保鋁電解工藝的正常運行和穩定生產及原鋁質量，提高陽極質量是關鍵部分，堅持在生產中使用符合國家標準的陽極炭塊，同時對陽極中的硅、鐵、鈉、鈣等雜質元素含量也有嚴格要求。

2.2 陰極炭塊標準與國際接軌

要解決好陰極炭塊質量首先應該從陰極炭塊標準入手，對現行的標準及時進行修訂，與國際接軌。另外，使槽底破損和使用原鋁質量下降的另一個主要因素是糊的壓縮性，焙澆時的收縮率，以及粘接劑炭質填充料的質量。從歷年破損情況看，電解槽扎固縫是整個內襯中比較薄弱的部分，所以在選用扎固材料時，盡量使用同一家質量優異的炭素材料。

2.3 去除炭素材料中的釩的有效措施

①高溫熱處理方的方法，焦炭中金屬成分主要以氧化物、硅酸鹽、硫酸鹽、硫化物、磷酸鹽和碳酸鹽的形式存在，隨著溫度升高到2400℃，這些化合物轉變成了熱的不穩定形態，從而促使金屬微量成分的部分或完全分離。所發現的微量成分除鐵、鈦、鋇外，Si、Al、K、Ca、Fe、Ni、Ti、V、Na、S、P、Cu、Gr等都可用2400℃高溫熱處理的辦法部分或全部釋出。（此方法在生產炭陽極生產中不宜實現，因炭陽極不需高溫石墨化處理，所以不可能達到2400℃高溫。

②在生產炭陽極生產中能夠實現的去除釩的方法是：將含釩量較高的制造炭陽極原料在煅燒工序，在煅燒窯中在1300℃左右溫度下通入氯氣除去釩元素 化合物，去除的程度示煅燒溫度的高低和通入氯氣的多少而變化。

2.4 電解質溫度的控制

降低電解質的分子比，電解質溫度控制在945℃-955℃為宜，控制合適的分子比，過熱度控制在10℃-20℃時，電解槽易于管理，原鋁質量才有所保證。

3 結論

總之，綠色99.85AL質量與企業效益息息相關，它是電解鋁重要的技術經濟指標。好品位的鋁錠來源于高質量的原鋁，預焙槽的原鋁質量管理要從源頭抓起，采取行之有效的措施，就可取得良好的效果。而影響原鋁質量的主要原因之間，并不是孤立單一的，它們之間相互影響，相互關聯。要保證獲得優質的原鋁質量，優良的原料及輔助材料是前提，適宜的工藝技術條件控制是關鍵。