改善预焙阳极反应性的实践

现代工业经济和信息化Modem Industrial Economy and Informationization 总第195期2020年第9期Total of 195No.9, 2020经验交流DOI :10.16525/ki.14-1362/n.2020.09.57
改善预焙阳极反应性的实践
孟凡伟
（中国铝业广西分公司，广西 平果531400）
摘要：反应性是预焙阳极的重要质量指标，改善阳极的反应性既可以降低阳极的过量消耗，又可以减轻阳极 "掉渣”对槽温、电流效率等方面的影响。

通过理论分析，结合生产实际，采取加强残极清理、残极收尘粉外排和 优化石油焦混配等措施，改善了预焙阳极反应性。

关键词：预焙阳极;反应性；残极清理；石油焦混配；空乞渗透率
中图分类号:TQ133 文献标识码:A 文章编号:2095-0748（ 2020 ）09-0122-02引言炭阳极被称作铝电解槽的“心脏”，在电解槽中， 阳极作为导电介质起导电作用，同时作为还原剂将 铝从氧化铝中还原出来。

反应性作为阳极的重要质 量指标，直接影响着铝电解生产中阳极的消耗量。

反 应性指标不良的阳极通常会在电解槽中发生“掉 渣”,不仅恶化电解槽的槽温,降低电流效率,导致能
源消耗增加,甚至会影响到电解槽的使用寿命,降低 铝电解的经济效益。

所以如何改善阳极的反应性一 直以来都是各预焙阳极生产企业的重要研究课题。

1影响阳极反应性的因素
在铝电解生产过程中，预焙阳极发生复杂的反 应，除了与氧化铝发生电化学反应得到金属铝这个 最主要反应外，阳极还与前者产生的CO?以及与空 气中的氧气分别发生反应，这两个反应的反应方程 式如下：C+CO 2->2CO （反应 1） 3C+3O 2-^3CO 2（反应 2）.阳极中的杂质钠、钙是阳极与C02反应的强催 化剂叫而飢元素对阳极与空气反应具有强催化作 用，钠元素对阳极与空气反应也有促进作用図。

由于 预焙阳极具有一定的渗透性,C02和空气还会渗入 到阳极内部，在阳极表面和内部同时发生反应。

所 以，这两个反应的强烈程度与阳极中的钠、钙、飢等 微量元素含量以及阳极的空气渗透率有关，这些微 量元素含量越高，阳极的空气渗透率越大，这两个反 应就越强烈,即阳极的反应性指标就越差。

2企业的生产现状及阳极的指标情况某企业使用高硫焦（锐含量较高）和中硫焦（锐收稿日期：2020-08-28作者简介：孟凡伟（1984—）,男，毕业于中南大学冶金工程专 业，本科，工程师，研究方向为炭素生产工艺。

含量较低）两种不同的石油焦按比例搭配后进行锻
烧并贮仓，电解厂返回的残极直接上线压脱粗破贮 仓，供给成型工序使用。

成型工序采用连续式混捏机 配合强力冷却机生产糊料.经振动成型得到生阳极， 残极配比为30%左右,焙烧阳极的指标如表1。

表1未经优化前焙烧阳极各指标焙烧阳 极指标W (Na) /10-*W (Ca) /io-6e(V)
/io-6比混捏 能/(kWh- r*)空气渗 透率/nPm CO?反 应残余 率/%空气反 应残余 率/%阳极
净耗
/（kg ・L ）指标值451240273170 4.7 2.5690.563.13903阳极的反应性指标分析和改善阳极反应性思路 及措施由于配入较高比例的残极，且石油焦中的钠和 钙元素含量不高，阳极中钠和钙含量高是残极带进 大量的电解质所致,90%以上的CO?反应残余率应
该是得益于阳极中的硫含量较高，因为较高硫含量 的阳极对钠不敏感。

阳极中较高的飢及钠含量是导
致阳极空气反应性指标较差的主要原因，偏高的空 气渗透率也对阳极反应性有负面影响。

因此，要改善 阳极反应性，一是降低阳极中的杂质钠、钙的含量， 即加强对残极的清理;二是降低阳极的空气渗透率, 减少CO?和空气进入阳极内部与阳极发生反应。

采 取的措施如下。

3.1加强残极清理，将残极收尘粉外排流程由于组装工序未将残极进行进一步清理，直接 压脱粗破贮仓，附着在残极表面的电解质一起进入 流程。

为了从根本上降低残极中的钠和钙的含量，该
企业在残极压脱之前将残极再次进行了人工清理，
彻底清除残极表面的电解质。

通过人工清理之后,残
极中的钠和钙含量下降明显，但是发现细残仓中的
钠和钙含量还是较高，通过对细残进行筛分分析后 发现细残中小于0.2 mm 的颗粒中这两种元素含量
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很高，这可能是电解质在破碎和输送过程中变成了
很细的颗粒，富集在细残中。

针对这种情况，该企业
把原本返回流程的残极输送、破碎、筛分系统的收尘
粉排出流程，之后发现细残中的钠和钙含量下降明
显。

最终,阳极的钠和钙含量实现了大幅降低.阳极
的CO2反应性尤其是CO2粉尘率得到了明显改善，
随着阳极中钠含量的降低，阳极的空气反应性也得
到相应改善，如表2所示。

表2采取人工电解质清理及残极收尘粉外排措施前后阳极
部分指标对比
焙烧阳极指标w(Na)
/io-6
w(Ca)
/io-6
CO?反应性/%空气反应性/%
残余率粉尘率损失率残余率粉尘率损失率
前45024290.5 2.187.3263.114.2322.67后26216393.60.62 5.7867.312.6520.05 3.2改变石油焦的混配方式
如前文所述，锐对阳极与氧气的反应具有很强的催化作用，阳极中粘结剂基体（粉料和粘结剂沥青的混合物）的比表面积比骨料大得多，因而阳极的粘结剂基体相比骨料而言更容易被氧化⑶。

如果粉料中的锐含量较高，粘结剂基体将很容易被氧化腐蚀而导致骨料失去联结而发生脱落。

反之，如果粉料中的帆含量较低，对改善阳极的反应性会更有利。

因此该企业通过生产试验，证实了在总帆含量相同的条件下,采用较低锐含量的粉料生产的阳极，比用较高锐含量的粉料生产的阳极，空气反应性改善明显。

基于这个试验,该企业改变石油的混配方式:将两种不同锐含量的石油焦分开锻烧、贮仓,成型工序磨粉时只用较低锐含量的锻后焦，备骨料时则可以使用两种锻后焦，而两种石油焦的配比与原先的搭配方式相比没有发生改变。

通过采用新的混配方式,阳极的空气反应性得到了大幅的改善，得益于较低锐含量粘结剂基体更好的抗氧化性能，阳极空气反应性中的粉尘率改善尤为明显，如表3所示。

表3改变混配前后预焙阳极空气反应性指标对比
焙烧阳极指标w(Na)
/10=
w(Ca)
/10-6
w(V)
/10-6
空气反应性
残余率/%粉尘/%损失率/%
改变混配
方式前
26216327367.312.6520.05
改变混配
方式后
26716527676.2 6.2317.57 3.3降低阳极的空气渗透率
当阳极的空气渗透率较高时,CO?和空气容易渗透到阳极内部，使阳极的表面和内部同时发生氧化反应，导致阳极氧化加速。

因此，降低阳极的空气渗透率也是改善阳极反应性的有效途径。

一般而言，适当增加配方中粉料的比例、提高粉料细度和纯度，以及适当提高混捏温度和比混捏能（单位糊料混捏能），都是降低阳极空气渗透率的有效途径。

该企业考虑到较差的混捏机设备状况.加大粉料比例或提高粉料细度，容易导致混捏不均，沥青分布不均匀,从而会出现阳极裂纹等问题。

针对这种情况该企业采用的措施是适当提高混捏温度和比混捏能（提高混捏电流），使阳极的空气渗透率有所降低，阳极的反应性指标得到小幅的改善,如表4 所示。

表4优化混捏工艺参数前后预焙阳极的指标变化
焙烧阳极
指标/单位
混捏温度
/X.
比混捏能/
（kWh-r1）
空气渗透
率/nPm
CO2反应
残余率/%
空气反应
残余率/%优化前170 4.7 2.5693.376.2
优化后173 5.3 1.9394.277.3
4一系列措施对阳极指标的改善
经过加强残极清理、外排残极收尘粉、改变石油焦混配方式以及优化混捏工艺之后，阳极的反应性指标得到了较大的改善，尤其是CO2反应性及空气反应性指标中的粉尘率降低明显，得益于阳极的反应性的改善，阳极的净耗也有所降低，如表5所示。

表5一系列优化前后预焙阳极的指标变化
焙烧阳
极指标
CO2反应性/%空气反应性/%阳极净耗/
（kg-t-1）残余率粉尘率损失率残余率粉尘率损失率
优化前90.52」87.3263.114.2322.67390
优化后94.20.62 5.1877.3 5.1217.58381
5结语
该企业通过加强残极清理和残极收尘粉料排出流程，有效降低了阳极中杂质钠和钙的含量,改善了阳极的CO?反应性和空气反应性，通过改变石油焦的混配方式，降低粉子中的锐元素浓度，使阳极的空气反应性残余率从67.3%大幅提高到76.2%o针对企业设备状况，提高混捏温度以及比混捏能等工艺优化降低了阳极的空气渗透率，使阳极的反应性得到进一步的提高。

由于阳极的反应性的改善，降低了阳极因被CO?及空气氧化而发生的过量消耗，电解的阳极净耗390kgC/tAl降到了381kgC/tAl,另外由于反应性指标中的粉尘率大幅降低，减少了阳极在电解槽中的掉渣量。

在随后的客户回访中也确认了电解槽内碳渣有所减少.槽温较容易控制，在一定程
（下转第137页）
2020年第9期李天锐，苏仲文:某车载加固显示器减振器选型•137-
Selection of Shock Absorber Forreinforced Display Mounted on
Vehicle
Li Tianrui,Su Zhongwen
(Shanxi Dazhong Electronic Information Industry Group Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi030024)
Abstract：In view of the harsh vibration and impact conditions of a vehicle-mounted reinforced display,through the
analysis of the installation structure of the reinforced display,this paper proposed to select a shock absorber to meet the
requirements of the vibration-absorbing buffer of the reinforced display,and improve the reliability of the reinforced
display.It provides good guidance and reference significance for the vibration reduction design of other reinforced
displays.
Key words:reinforced display;vibration reduction;buffer
（上接第123页）
度上实现了电解槽工况的优化。

参考文献
[1]（瑞士）Markus W.Meier著.《Cracking Behaviour of Anodes》[M].李
庆义，贾鲁宁,刘改云，等•译.北京:冶金工业出版社,2009:20.
[2]Sheralyn Marie Hume/Influence of Raw Material Properties on
the Reactivity of Carbon Anode",Light Metals1995,p.6O6.
[3]Sheralyn Marie Hume,《Anode Reactivity》[M].R&D Carbon Ltd.
Sierre,Switzerland.1999,51—52,30—33.
(编辑:刘楠)
Practice of Improving the Reactivity of Prebaked Anode
Meng Fanwei
(CHALCO Guangxi Branch,Pingguo Guangxi531400)
Abstract：Reactivity is an important quality index of prebaked anode.Improving the reactivity of anode can not only reduce the excessive consumption of anode,but also reduce the influence of anode"slag"on bath temperature and current efficiency.Through theoretical analysis and production practice,measures such as strengthening residual electrode cleaning,discharging dust powder from residual electrode and optimizing mixing of petroleum coke were adopted to improve the reactivity of prebaked anode.
Key words：prebaked anode;reactivity;residual electrode cleaning;petroleum coke mixing;air permeability
(上接第127页)
Research on Insulation Preventive Test of High Voltage Electrical
Equipment
Xie Yong
(Neijiang Power Supply Company Maintenance Branch of Sichuan Electric Power Company,
Neijiang Sichuan641000)
Abstract：The insulation safety of electrical equipment is closely related to the safety of power system.The necessity and content of preventive test for insulation performance of high voltage electrical equipment are described.The influ­encing factors of the test are summarized,and the test analysis method is described.This paper also proposes that safe­ty management should be done well in the test to ensure the safety of personnel and equipmen仁
Key words：preventive test;electrical testing equipment detection;insulation test。