最全的铝电解碳阳极的理论知识

铝用碳素材料的基本知识

1.铝电解过程中阳极反应的原理，及阳极的毛耗和净耗？

答：理论上在铝电解过程中阴极产生铝，阳极产生氧气，而实际上阳极反应是一个很复杂的电化学反应，阳极气体是CO 和CO2，其反应方程式为：2AL2O3 +3C = 4AL +3CO2

AL2O3 +3C =2AL+3CO

一般情况下生成的一氧化碳约占30%，按一氧化碳占30%理论计算的碳耗量为393kg/t 。生产一吨原铝所消耗的阳极炭块的总量称为阳极毛耗，阳极毛耗一般为450-600 kg/t。除去残极后每生产一吨原铝所消耗的阳极炭块的量称为阳极净耗，净耗为炼铝的实际消耗，一般为400-450 kg/t。净耗大于理论消耗是因为阳极炭块的氧化、掉渣等引起的。

2.什么是石油焦，阳极生产对石油焦有那些要求？

答：石油焦是石油炼制过程中的重渣油经焦化所得的产物。

阳极生产对石油焦要求如下：

（1）经煅烧后，导电性能良好，粉末比电阻低，有利于阳极炭块的比电阻。

（2）经煅烧后有足够的颗粒强度和适宜的粒度分布，在破碎、筛分、混捏、成型等环节不会自动粉化，能够满足配方的粒度要求。

（3）煅烧后体积密度适中，或稍高。

（4）煅后石油焦与空气和二氧化碳的反应性尽可能的低。

（5）煅后焦线膨胀系数小，热稳定系数好，减少阳极制造和应用过程中裂纹的产生。

（6）煅后焦灰分低。

（7）石油焦的挥发分为9-12%，挥发分不能过高，以保证煅后焦有一定强度和高的堆积密度。

（8）石油焦的水分含量不能过高，否则影响煅烧质量。

（9）骨料焦孔度、粒度、密度。

3.沥青在阳极中得作用？及其在配料时加入的比例？

答：沥青是生产预焙阳极的粘结剂，主要起两个作用，第一，加热时赋予糊料以所需的塑性以保证良好的成型性，第二，在制品焙烧的过程中，粘结剂

焦化而成为骨料从而使阳极具备必要的机械强度，及其结构也具有必要的均质性。一般阳极炭块沥青的用量为14.5-16.5%。

4.石油焦煅烧的目的？

答：石油焦煅烧的目的，在于使原料具备生产操作特性较好的预焙阳极所必须得一些性能。煅烧时，水分和挥发分排出，物料收缩、结构变得致密、形成晶格、物理化学性能发生改变。、

煅烧的主要目的有以下四点：

（1）排除石油焦的挥发分，用延迟焦化工艺生产的石油焦未经煅烧其挥发分一般为7-18%，按其焦化程度而言只能认为是“半焦”，排除原料中的挥发

分是提高原料的物理化学性能的首要条件，经过1300℃左右煅烧的碳质

原材料的挥发分一般降低到0.5%以下。

（2）提高碳质原材料的密度和机械强度。碳质原材料在高温热处理过程中不断排除挥发分的同时，分子结构也发生了变化，焦块体积收缩，体积收缩的结果是提高了原料的密度和机械强度。

（3）提高原材料的导电性能。电极的导电性能在很大程度上与热处理工序的热处理的温度有关，原料导电性能的提高是煅烧时排除了挥发分以及真密度的提高而产生的综合结果，煅烧后碳质原料的真密度越高则电阻率越低。（4）提高了原料的化学稳定性。原料在煅烧过程中排除了大量的挥发分、增加了密度减少了孔隙率，同时也提高了原料的抗氧化性能与化学稳定性。5.什么是比表面积？

答：比表面积是指单位质量固体物质的总表面积单位为cm2/g 或m2/g。

比表面积是固体颗粒材料的特性之一，物质的分散程度愈高或内部的空隙愈多，比表面积就愈大。

6.沥青的主要组分？及各组分的主要特征？

答：沥青是预焙阳极的黏结剂，它是煤焦油蒸馏中所得的残渣，根据煤焦油蒸馏工艺的不同，可以得到不同软化温度的沥青，即软化温度从60-150℃，甚至更高。煤沥青是一种除含碳和氢外，还有其他杂原子（硫、氮、氧）的复杂结构高分子的碳氢化合物的混合物。由于沥青的化学结构复杂，所以研究沥青时广泛采用的方法是将沥青分成许多与一定溶剂具有相似性质的组。沥青中得主要组分为碳氢

质又称喹啉不溶物（QI）、α组又称苯不溶物（BI）、β组分和γ组分又称轻油组分。

α组分是不溶于甲苯的组分所以又称苯不溶物。

β组分是溶于喹啉，但不溶于甲苯的组分，改组分含有许多的线型多环芳香烃族化合物，β组分具有良好的粘附性能和黏结惰性物体的较高的能力。β组分又称沥青树脂和沥青脂。

γ组分是碳环化合物和杂环化合物的混合体，它使沥青具有良好的润湿能力。在糊料生产中的焦炭混合料和黏结剂混合过程中，γ组分能促使糊均匀。γ组分又称石油质和轻油组分。

7.石油焦的挥发分主要成分是什么？

答：石油焦的挥发分主要成分是碳氢化合物。

8.什么是焙烧？

答：焙烧是指生坯在填充料的保护下（防止氧化变形）进行高热处理，使煤沥青炭化的工艺过程。

9.简单介绍一下炭块的焙烧周期及升温速度？

答：炭块的焙烧周期为20-30天（包括冷却在内）

最高焙烧温度为1200-1300℃并保持28-56小时，升温速度根据不同的温度片段有很大的不同，200℃以下可以快速升温;200-600℃每小时升温2-5℃；600-800℃，可以稍微快些；800℃以后每小时升温10-15℃。

10.什么是混捏？混捏有什么目的？

答：混捏是指定量的碳质骨料和定量的黏结剂在一定温度下混合、捏和成可塑性糊料的工艺过程。

混捏的目的有以下几种：

（1）各种不同的大小的骨料和粉料均匀的混合，达到大颗粒之间的空隙由中小颗粒填充，中小颗粒之间的空隙由更小的颗粒填充，以提高混合

料的密实度。

（2）加入黏结剂后，混捏使所有碳质骨料和粉料表面吸附一层黏结剂，依靠黏结剂的黏结力把不同粒径的骨料黏结在一起，形成均质可塑性糊

料。

（3）部分黏结剂渗透到骨料和粉料表面空隙中，这种渗透作用进一步提高了糊料的密度。

11.什么是电极成型?

答：电极成型是指碳素糊料在外部压力作用下产生塑性变形，最终成为具有一定外形及较高密实度的电极生坯的工艺过程。

生产铝用炭阳极主要用振动成型。

12.请简述阳极炭块的空气渗透率测定的原理？

答：测定试样的渗透性是通过测定气体穿透试样后重新注满该部分抽空系统的时间来测定的，简化的结果报告用npm给出。