阳极组装

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阳极组装车间的任务
将电解使用后返回的阳极（称为残极）， 经过电解质人工清理，残极压机、铸铁环 压机、导杆检测、导杆校直，修理，导杆 清刷、涂石墨和回转浇铸站,生产出合格的 阳极；残极经过粗碎筛分系统，存于2个 Ф12m,H 25m残极仓，废生块，废糊经过破 碎储于生碎仓，供成型车间使用。电解质 经粉碎后也返回电解使用。
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硬残极与软残极
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硬残极是指质量好的残极，而软残极是指质量差的残极， 其内部和外部被严重氧化。硬残极与软残极之间的主要区 别是硬度和抗压强度的不同。硬残极和阳极在性质上几乎 相差无几，但软残极性质差异较大。软残极的显密度低， 其孔隙度大，因此，其机械强度非常低，空气透气率非常 大。由于软残极的空隙度增加，其在二氧化碳和空气中的 活性增加，着火点温度降低近60℃。
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提高阳极质量措施
(四)换阳极时要操作精准，减少误差。使电解槽 电流密度在各阳极块之间均匀分布；换极后阳极 覆盖料要足．尽量减少阳极表面外露，槽罩板要 盖严实，降低槽罩板内部空气密度可减少阳极氧 化和炭渣的分离。 • (五)采用先进的残极清理设备，解决人工清理 残极底部电解质不彻底的问题，并能降低阳极中 的灰分和微量元素含量，提高阳极的抗氧化性， 确保阳极块的质量，提高阳极使用周期。
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浇铸用的铁水由硅铁、锰铁、磷铁、铸铁、返回铁环等按不同 的比例配制而成，通过加热使之熔化，并具有良好的流动性和脆性。 铁水的主要成分是铸铁、返回铁环，锰、磷、硅是作为铁水组成调 整材料使用。铁水成分对于铸造性能以及钢一碳接触点电压降关系 甚为密切，要求流动性好、热膨胀性强、比电阻低、冷态下易脆裂， 铁水中常规控制的化学成分为碳、硅、锰、磷、硫。 其中碳是影响铸铁的凝固过程、组织和力学性能的重要元素， 在熔炼过程中要将含碳量控制在所需范围。铁液内碳的饱和度愈低， 则吸碳速度愈快，硅和磷元素对铁液吸收碳分有阻滞作用，而锰对 此具有促进作用;硅的主要作用是促进铁液按稳定性转变，对铁的组 织和性能产生重要影响，当硅大于3%时，基体组织通常为稳定的铁 素体，具有高温稳定性，同时硅促进铸铁表面形成一种含有硅酸铁 的致密氧化膜，降低铸铁在高温下的氧化速度，不足是强度降低;锰 是稳定珠光体、阻碍石墨化的元素，铸铁中含有适量的锰可提高珠 光体含量，强化基本组织;磷使铸铁的共晶点左移，其作用程度与硅 相似。
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影响阳极质量的主要原因分析
• • • • • (二)企业生产管理方面的原因 1．注重价格，放松检查 由于企业生产经营困难等原因，对预焙阳极块进行比价采购，注重低价却放松了对 质量的把关，从源头上为电解生产留下了隐患。 2．对预备阳极组的预热不够充分 预焙阳极安装到电解槽后，由于上槽前后阳极块受到的温差较大，底部先受热．受 热的底面膨胀会使炭块内部产生弯曲．当阳极预热充分时，炭块本身的抗张强度会很 快适应这种膨胀力；反之．则阳极块易发生(炸开)裂缝、掉块等现象。 3．过分压缩阳极单耗 在铝电解生产中，换下的残阳极厚度约为18cm左右。有的企业违背电解生产规律， 通过延长换极周期来压缩阳极单耗，结果很容易发生化钢爪或残极断裂现象。换极时 残极从电解槽中向上拔出．由于壳面具有较强的硬度和黏合力，会使炭块产生弯矩， 如果炭块过薄，厚度不够，不仅容易化钢爪，而且因抗弯强度过小．易发生断裂、脱 极。 4．残极清理不够干净 残极底部电解质含量较高，其中含有大量的Na、ca杂质，是降低残极灰分控制的关 键，也是人工最难以处理的部位。采用人工清理不利于提高炭阳极质量。
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五大元素对铸铁的影响
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铁水中各元素的烧损
铁水中元素 C Si Mn P S 烧损变化【%】 -15 基本不变 20 基本不变 +50
磷生铁配比要补充生铁中烧损的元素，调整成分和 性能，满足生产使用要求。
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原料：锰铁标准
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什么叫阳极组装？
• 阳极组装是将阳极铝导杆、钢爪和预焙阳 极炭块组合为一体的工艺过程。导杆和钢 爪以焊接的形式、钢爪头和预焙阳极炭块 以磷生铁浇注的形式连接在一起。 • 阳极炭块组一般为单块阳极，也有双块组 和三块组。
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阳极浇注
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阳极质量对电解生产的影响
• 预焙阳极是铝电解槽的 心脏”。它的质量和工作状况不仅 预焙阳极是铝电解槽的“心脏 。 心脏 影响电解生产的正常运行．而且对电解质温度、电流效率 、电能消耗和铝液质量等经济技术指标都有很大影响。
• (一)对电流效率的影响
• 阳极电阻增大导致槽电压升高，阳极块增加的电压降，以热量的形式进入电解 质，使电解温度升高；阳极工作过程中产生的裂缝、掉块、脱极，炭渣增多等 现象造成频繁处理，使电解槽沉淀增加，过多的沉淀使炉底返热导致电解槽温 度升高；电解槽炭渣增多，会引起电解槽炉帮过空，水平电流增大，造成电流 空耗而降低电流效率；炭渣过多聚集在阳极周围的电解质中，严重时在阳极底 掌烧结成饼发育成包，并直接接触铝液，造成电流短路，由此产生的热量进入 电解质和铝液中，使电解槽炉膛温度迅速升高。在电解生产中，温度与电流效 率的关系最为密切，影响最大。实践证明，电解质温度每升高10℃，电流效率 大约降低1．5％一2.0％。
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组装流程图
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悬链系统
车间由一套约长800m的积放式悬挂输送机（简称悬链） 与地面上各自具有各种功能的机械设备以及中频炉系统， 形成一条组装自动生产线。设计能力为30组/时，最大为 45组/时。
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残极电解质清理机
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抛丸机
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双阳极残极压脱机
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磷铁环压脱机
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钢爪矫直机
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导杆矫直机和清刷机
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电解生产对碳阳极阳极的质量要求
• 密度大、电阻低、机械强度高。抗热冲击导热性能好。透气率低，抗 空气和二氧化碳氧化性能好。
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导杆、钢爪、爆炸焊块的要求
• 导杆：导电良好。导电密度＜0.4A/㎜2.
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对钢爪的要求：
钢爪：导电好，强度高，杂质少，无夹渣气 孔。导电密度＜ 0.1A/㎜2.
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钢爪
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钢爪矫直
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爆炸焊块：结合紧密，强度高，压降小。工作温度 不高于400℃，否则强度急剧降低。
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阳极外观要求：
• 外观要求如下： • （1）成品表面黏结的填充料要清理干净； • （2）成品表面的氧化面积不得大于该表面面积的20%， 深度不得超过5㎜，无爆凸、弯曲； • （3）成品掉棱角不大于100㎜×100㎜，掉棱长度不得大 于300㎜，深度不得大于60㎜，且不多于两处。 • （4）孔边裂纹长度不大于80㎜，孔与孔之间不能有连通 裂纹。 • （5）大面裂纹不大于200㎜，数量不能超过3处。 • （6）每组阳极之间的中缝距离不大于2㎜，误差小于0.5 ㎜。导杆与碳碗中心的偏直度，导杆弯曲度不大于15㎜。
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阳极质量对电解生产的影响
• (三)对电解正常生产的影响 • 电解槽炭渣增多。增大了电解工的劳动强度， 打乱了正常的工作秩序，也不利于职工的身心 健康和企业的和谐发展；增大了氟化盐的挥发 和损耗，增加了生产成本；阳极破损及脱落， 导致化爪，也会使铝液中铁含量增加，降低铝 的品位。
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焊接点外观质量
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石墨溶液的选择
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铁水中五大元素含量及作用
元素 C Si Mn P S 含量范围% 平均值% 作用 2.3-3.5 1.8-2.5 0.5-0.9 0.8-1.5 〈0.20 3.0 2.45 0.75 1.4 0.075
可调铁水温度，含量可稍高， 导电好，抵销铸铁膨胀。 抗收缩，含量高则收缩减少， 含量低收缩增大。 增加铸铁收缩。脱硫，与硫反 应形成浮渣。反石墨化，增加 强度。 提高铁水流动性，使浇注饱满。 提高磷铁环冷脆性，便于回收。 有害元素，减少含量。
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提高阳极质量措施 高阳极质量措施
• (一)领导重视。严把阳极块的出厂及进厂关，加强质量的 检查和验收，做好源头控制；使电解生产用预焙阳极块质 量稳定，且具有较低的电阻率和较高的强度、密度。 • (二)尊重电解生产规律，稳定电解槽生产技术条件，减少 人为干预，是减少阳极炭渣和杜绝阳极裂缝、脱落的有效 途径。 • (三)优化电解生产技术条件，采用低分子比和较低槽温生 产，稳定电解槽的热平衡，将有利于降低阳极消耗。减少 阳极炭渣。
阳极组装过程及要点
交流人：何开封
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铝电解为什么采用炭块做阳极?
• 在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性 的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电 的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电， 又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的 唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭 素材料作两极。
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软硬残极的指标
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影响阳极质量的主要原因分析
(一)客观原因 • 1．近几年，由于电解铝生产能力增长迅猛，阳极预焙块供 应不足，价格上涨，受市场和利益驱动，各地纷纷建设炭素 厂，出现了质量参差不齐现象：或是煅烧温度不够，或是配 料不科学，或是密度和强度不够，或是内含灰分等。 • 2．生产阳极的主要原料是石油焦、沥青焦、煤沥青和煤 焦油等。它们分别是石油行业和煤炭焦化的副产品，并非专 门为铝电解阳极提供，不仅质量得不到保证，而且难以做到 定点稳定供应，造成各供应点之间原料质量的差异及质量的 不稳定。
• 预焙槽生产需要高质量的碳阳极。阳极质量对槽子的状况、铝的品位、 阳极消耗量、电能消耗量、电流效率和环境污染有着极其重要的影响。 • 除常规要求阳极灰分少，灰分中有害元素少，比电阻低，气孔率低， 组织致密外还要求有教大的抗张力强度，抗弯强度和较少的炭渣率。 • 化学成分要求：铁、硅、钒、钛、镍、硫、钠等杂质含量尽可能少。
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组装生产线
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组装工艺流程
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（1）铝导杆弯曲度不大于 15mm； （2）组件焊缝不脱焊，爆炸焊片不开缝； （3）钢爪长度不小于 260mm，各钢爪偏离 中心线不大于 10mm，钢爪直径不小于 135mm，铸铁环厚度不小于10mm； （4）磷铁浇注饱满平整，无灰渣和气泡。
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导杆组质量的判断
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磷生铁的质量要求
• 在生产中要求浇铸用的磷生铁具有流动性 能好、热膨胀性强、电阻率低、冷态下易 脆裂等特点。 • 注：在浇注磷生铁前，钢爪预先在石墨液 中浸沾，其作用是防止浇入铁水时铁水侵 蚀钢爪，并改善钢爪与铸铁之间的接触状 态，还有利于脱磷铁环。
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生产上对阳极组装的外观要求
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阳极质量对电解生产的影响
• (二)对电耗的影响
• 阳极电能消耗约占铝电解电能消耗的10％左右。一般情况下阳极质量 的变化，引起阳极电阻的变化幅度为20％-30％。如阳极电阻75µ m 降为50µ m时，每吨铝可节电500kw·h以上，而电耗约占生产成本的 35％以上。 • 同时，电解槽运行中阳极炭块的裂缝、碎块脱落等生成大量炭渣。当 炭渣量增加3%～5％时，电流效率降低约0．5％，使电解槽电耗增加 约100kw．h／t以I；生成的炭渣量在5％-20％，电流效率下降约1．5 ％一2％，吨铝直流电耗明显增加约150—500kw·h／t—AI。