铝用预焙阳极生产简介
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但有一些研究认为，阳极中一定量硫份的增加，可以 降低阳极的空气反应性和二氧化碳反应性。
• 挥发分含量Volatile matters 石油焦的挥发分含量虽然对碳素制品的最终质量没有
明显的影响，但对煅烧操作关系较大，挥发分含量的高 低实际上是代表石油焦的焦化程度。
釜式焦化的成焦温度较高，所以得到的石油焦挥发分 一般只有3~7%，由延迟焦化得到的石油焦挥发分一般为 10~18％，因为延迟焦化的温度只有500℃左右。挥发分 含量大的石油焦不仅在煅烧时实收率低，而且对煅烧作 业带来不少困难。
2 Al2O3 + 3 C + 电 = 4 Al + 3 CO 2
预焙阳极技术在电解生产中的作用
预焙阳极 Pre-baked
anode
➢导电 ➢参与电化学反应
阴极块 Cathode
预焙阳极消耗构成
2AL2O3+3C=4AL+3CO217~34kg 60~120kg 100~130kg
理论消耗334KgC/tAL
第一章 石油焦的性质
石油焦是生产各种炭素制品的重要原料，石油 焦是石油炼制工业的副产品。 这种焦炭的特点 • 灰分比较低(一般小于1%)， • 高温下容易石墨化(即由无定形碳转化为人造石 墨比较容易)。
石油焦是由石油炼制过程中产生的渣油经过焦化 反应而得到的。通常分为三种不同类型：
• 海绵状焦 • 蜂窝状焦 • 针状焦
1、阳极质量对铝电解生产的电流效率、直流电耗、 产品质量和生产成本影响极大。通常对其如下指标有 要求：
• 电阻率
• 体积密度
• 机械强度
• 真密度
• 杂质
• CO2反应性 • 空气反应性 • 热膨胀率 2、通常预焙阳极生产的两大主要原料： • 石油焦 • 煤沥青
由于原料特性对阳极质量有致关影响，下面就此两 种原料分别作介绍。
• 真比重 石油焦在1300℃温度下煅烧后的真比重的大小，
可作为这种石油焦石墨化难易程度的象征。一般来说 ，在1300℃煅烧过的石油焦真比重较大，则这种石油 焦容易石墨化，石墨化后比电阻较低，热膨胀系数较 小，可以提高电解的电流效率和降低阳极破损。针状 焦就具有这样的特点。
3、煅后焦
由于石油焦含有较高的挥发份含量，导电性极弱，抗 氧化性能差，机械强度低，在使用它生产阳极前，必须经 过煅烧。
回转窑外貌
某厂回转窑外观
罐式炉
对于作为生产导电阳极的骨料的煅后石油焦，应具 有最重要的特性是：
高纯度； 高真密度； 高抗氧化性； 低电阻率。 低灰份石油焦通过煅烧，可以达到上述要求。煅烧中 除去石油焦中大部分的水分和挥分份，除去部份硫，使 物料体积收缩，密度增大，提高物料机械强度，提高导 电性，提高煅后焦的抗氧化性能。
预焙阳极的 主要作用是在 铝电解过程中， 将电流导入电 解槽，并参与 电化反应。
生阳极（green anode）
生产工艺流程
·
图1-2 生产工艺流程图 电解残极、焙烧碎及生碎
粗碎 贮存
· 延迟石油焦
粗碎 煅烧
石油焦贮存
中碎、筛分、磨粉、配料
预热 混捏
冷却及二次混捏 成型 焙烧 成品
固体改质沥青 沥青熔化 液体沥青
碳
项目
单位
素
水份 Moisture
2、石油焦的质量指标 用于炭素制品工业的石油焦的主要质量指标为灰分含
量、硫含量、挥发分含量及1300℃煅烧后的真比重四项， 水分往往只作为参考指标。 • 灰分含量
灰分含量是石油焦的主要质量指标。灰分含量主要与 原油的含盐量密切有关。一般情况下，原油采出后要先用 各种方法脱盐，然后再送到炼油厂。
碳素制品中的灰份，特别是其中的金属Na和Ca元素， 在电解中起催化剂作用，增加了阳极的损耗。碳素制品中 的灰份大部分为原料石油焦带进。因而，应严格控制原焦 的灰份含量。生产一般炭素制品的石油焦，其中灰分含量 应不大于0.5％。
铝用预焙阳极生产简介
2011年10月
第1章 预焙阳极生产概述Introduction
铝是一种具有延展性的银白色轻金属元素，是地壳 中蕴含量最丰富的第3种元素。然而，它通常是以氧化
物或与其它元素紧密结合形式存在，主要是铝土矿，一 种以水合氧化铝和铁以及其它杂质组成的无定形粘土物 。
铝的生产是在电解槽中进行。氧化铝被注入碳内衬 炉 内 ， 在 那 里 ， 大 约 960℃ 下 ， 熔 解 在 熔 融 的 冰 晶 石 (Na3AlF6)里。当强大的电流通过冰晶石溶液，每个氧化 铝分子被分散。当氧离子和碳阳极起反应释出二氧化碳 的同时，熔融铝在熔炼炉底部的碳阴极上形成。大家知 道的霍尔-埃鲁法，熔炼铝可以用下面的等式描述：
Байду номын сангаас
• 硫含量 硫含量是石油焦的重要质量指标之一，硫主要来自原
油，石油焦含硫量直接与原油含硫量及硫的存在形式有 关。
石油焦中硫的存在形式通常可分为有机硫及无机硫两
种。石油焦中的硫多数以有机硫形式存在，有机硫的形 态尚未完全搞清，无机硫主要形成硫化铁，而硫酸盐的 含量是很少的。 高温煅烧有利于脱硫，如石油焦煅烧到 1700℃，绝大部分硫可以除去。这主要是有机硫的大量 分解排出，而硫化铁及硫酸盐需在石墨化的高温下才能 分解挥发，但即使经过2300℃左右的高温，也不能将全 部硫都除掉，这是因为有少量的有机硫形成热稳定性很 高的杂环硫，这种稳定的杂环硫只有用各种还原剂处理 才能除去。
对生产炭素制品而言，硫是一种有害元素。用含硫量 过多的石油焦生产的制品在石墨化（如焙烧）过程中易产 生“晶胀”现象，容易导致裂纹，焙烧中硫的大量逸出也 会容易导致裂纹，而且这种含硫较高的制品中比电阻比较 高，导致电解时电耗增加。由多硫焦生产的石墨电极在电 炉炼钢过程中消耗较快，如果用于生产电解铝工业的阳极 糊，则情况会好一些，但也会引起阳极棒与焙烧阳极之间 的接触电阻升高，导电棒、集气罩受到硫化物的腐蚀，导 致缩短使用寿命。
电解消耗：/CE
额外消耗(Extra consumption)
净消耗（Net consumption ) 毛耗(Gross consumption)
残极 (Butt)
通过改善阳 极质量可降 低阳极消耗 的部分
阴极
阳极
·
炭电极
电解使用后的阳极(残极）
·
异常残极
第0章 预焙阳极生产概述Introduction
• 挥发分含量Volatile matters 石油焦的挥发分含量虽然对碳素制品的最终质量没有
明显的影响，但对煅烧操作关系较大，挥发分含量的高 低实际上是代表石油焦的焦化程度。
釜式焦化的成焦温度较高，所以得到的石油焦挥发分 一般只有3~7%，由延迟焦化得到的石油焦挥发分一般为 10~18％，因为延迟焦化的温度只有500℃左右。挥发分 含量大的石油焦不仅在煅烧时实收率低，而且对煅烧作 业带来不少困难。
2 Al2O3 + 3 C + 电 = 4 Al + 3 CO 2
预焙阳极技术在电解生产中的作用
预焙阳极 Pre-baked
anode
➢导电 ➢参与电化学反应
阴极块 Cathode
预焙阳极消耗构成
2AL2O3+3C=4AL+3CO217~34kg 60~120kg 100~130kg
理论消耗334KgC/tAL
第一章 石油焦的性质
石油焦是生产各种炭素制品的重要原料，石油 焦是石油炼制工业的副产品。 这种焦炭的特点 • 灰分比较低(一般小于1%)， • 高温下容易石墨化(即由无定形碳转化为人造石 墨比较容易)。
石油焦是由石油炼制过程中产生的渣油经过焦化 反应而得到的。通常分为三种不同类型：
• 海绵状焦 • 蜂窝状焦 • 针状焦
1、阳极质量对铝电解生产的电流效率、直流电耗、 产品质量和生产成本影响极大。通常对其如下指标有 要求：
• 电阻率
• 体积密度
• 机械强度
• 真密度
• 杂质
• CO2反应性 • 空气反应性 • 热膨胀率 2、通常预焙阳极生产的两大主要原料： • 石油焦 • 煤沥青
由于原料特性对阳极质量有致关影响，下面就此两 种原料分别作介绍。
• 真比重 石油焦在1300℃温度下煅烧后的真比重的大小，
可作为这种石油焦石墨化难易程度的象征。一般来说 ，在1300℃煅烧过的石油焦真比重较大，则这种石油 焦容易石墨化，石墨化后比电阻较低，热膨胀系数较 小，可以提高电解的电流效率和降低阳极破损。针状 焦就具有这样的特点。
3、煅后焦
由于石油焦含有较高的挥发份含量，导电性极弱，抗 氧化性能差，机械强度低，在使用它生产阳极前，必须经 过煅烧。
回转窑外貌
某厂回转窑外观
罐式炉
对于作为生产导电阳极的骨料的煅后石油焦，应具 有最重要的特性是：
高纯度； 高真密度； 高抗氧化性； 低电阻率。 低灰份石油焦通过煅烧，可以达到上述要求。煅烧中 除去石油焦中大部分的水分和挥分份，除去部份硫，使 物料体积收缩，密度增大，提高物料机械强度，提高导 电性，提高煅后焦的抗氧化性能。
预焙阳极的 主要作用是在 铝电解过程中， 将电流导入电 解槽，并参与 电化反应。
生阳极（green anode）
生产工艺流程
·
图1-2 生产工艺流程图 电解残极、焙烧碎及生碎
粗碎 贮存
· 延迟石油焦
粗碎 煅烧
石油焦贮存
中碎、筛分、磨粉、配料
预热 混捏
冷却及二次混捏 成型 焙烧 成品
固体改质沥青 沥青熔化 液体沥青
碳
项目
单位
素
水份 Moisture
2、石油焦的质量指标 用于炭素制品工业的石油焦的主要质量指标为灰分含
量、硫含量、挥发分含量及1300℃煅烧后的真比重四项， 水分往往只作为参考指标。 • 灰分含量
灰分含量是石油焦的主要质量指标。灰分含量主要与 原油的含盐量密切有关。一般情况下，原油采出后要先用 各种方法脱盐，然后再送到炼油厂。
碳素制品中的灰份，特别是其中的金属Na和Ca元素， 在电解中起催化剂作用，增加了阳极的损耗。碳素制品中 的灰份大部分为原料石油焦带进。因而，应严格控制原焦 的灰份含量。生产一般炭素制品的石油焦，其中灰分含量 应不大于0.5％。
铝用预焙阳极生产简介
2011年10月
第1章 预焙阳极生产概述Introduction
铝是一种具有延展性的银白色轻金属元素，是地壳 中蕴含量最丰富的第3种元素。然而，它通常是以氧化
物或与其它元素紧密结合形式存在，主要是铝土矿，一 种以水合氧化铝和铁以及其它杂质组成的无定形粘土物 。
铝的生产是在电解槽中进行。氧化铝被注入碳内衬 炉 内 ， 在 那 里 ， 大 约 960℃ 下 ， 熔 解 在 熔 融 的 冰 晶 石 (Na3AlF6)里。当强大的电流通过冰晶石溶液，每个氧化 铝分子被分散。当氧离子和碳阳极起反应释出二氧化碳 的同时，熔融铝在熔炼炉底部的碳阴极上形成。大家知 道的霍尔-埃鲁法，熔炼铝可以用下面的等式描述：
Байду номын сангаас
• 硫含量 硫含量是石油焦的重要质量指标之一，硫主要来自原
油，石油焦含硫量直接与原油含硫量及硫的存在形式有 关。
石油焦中硫的存在形式通常可分为有机硫及无机硫两
种。石油焦中的硫多数以有机硫形式存在，有机硫的形 态尚未完全搞清，无机硫主要形成硫化铁，而硫酸盐的 含量是很少的。 高温煅烧有利于脱硫，如石油焦煅烧到 1700℃，绝大部分硫可以除去。这主要是有机硫的大量 分解排出，而硫化铁及硫酸盐需在石墨化的高温下才能 分解挥发，但即使经过2300℃左右的高温，也不能将全 部硫都除掉，这是因为有少量的有机硫形成热稳定性很 高的杂环硫，这种稳定的杂环硫只有用各种还原剂处理 才能除去。
对生产炭素制品而言，硫是一种有害元素。用含硫量 过多的石油焦生产的制品在石墨化（如焙烧）过程中易产 生“晶胀”现象，容易导致裂纹，焙烧中硫的大量逸出也 会容易导致裂纹，而且这种含硫较高的制品中比电阻比较 高，导致电解时电耗增加。由多硫焦生产的石墨电极在电 炉炼钢过程中消耗较快，如果用于生产电解铝工业的阳极 糊，则情况会好一些，但也会引起阳极棒与焙烧阳极之间 的接触电阻升高，导电棒、集气罩受到硫化物的腐蚀，导 致缩短使用寿命。
电解消耗：/CE
额外消耗(Extra consumption)
净消耗（Net consumption ) 毛耗(Gross consumption)
残极 (Butt)
通过改善阳 极质量可降 低阳极消耗 的部分
阴极
阳极
·
炭电极
电解使用后的阳极(残极）
·
异常残极
第0章 预焙阳极生产概述Introduction