浅析预焙阳极质量对铝电解生产的影响及应对措施
文|田官官 石良生
【期刊名称】世界有色金属 【年(卷),期】2014(000)011 【总页数】2
本文简要介绍了预焙阳极质量的标准、优质阳极优点、质量较差阳极对铝电解生产的影响，通过优差阳极质量对比和阳极消耗增加原因的分析，提出了预焙阳极生产及使用的应对措施。
我国电解铝产量自2001年以433万吨跃居世界第一以来，已经连续13年稳居世界第一，2013年，我国电解铝产能为3000余万吨，随着电解铝产能的增大，预焙阳极的需求量也日趋增加；预焙阳极作为铝电解槽的“心脏”，其质量和电解生产应用的好坏对铝电解生产是否平稳正常，电流效率、电能消耗、氟化盐消耗、原铝质量等相关经济指标影响很大。目前我国铝电解槽用预焙阳极，阳极电流密度为（0．69～0．74A/cm2），与先进工业国家（0．8～0．9A/ cm3）相比还有一点的差距，在其他设备及技术经济指标不变的情况下，阳极电流密度为0．8A/cm2的电解槽与0．7A/cm2的电解槽相比产量提高14%，这无疑将增加电解铝产能。要提高预焙阳极质量，原料质量是前提，过程控制是关键，在目前我国经济状况紧张的情况下，进一步优化预焙阳极生产工艺，提高阳极质量，使用优质预焙阳极具有重大意义。
评价预焙阳极质量的标准
铝电解用预焙阳极质量的指标有灰分、电阻率、热膨胀率、二氧化碳反应性、耐压强度、体积密度、真密度等，近几年，对微量元素矾也有控制指标，对于
工业铝电解槽来讲，比较直观的是看重预焙阳极的导电、导热性能和抗氧化性能，性能好的阳极可承受更大的电流密度，进行强化电流生产，阳极电压降低，碳渣少，阳极脱落少，裂纹小，抵抗高温氧化能力强，阳极消耗低；高质量的阳极是铝电解槽稳定性好，提高电流效率，降低电能消耗的前提和保障。 目前，我国采用YS/T285-2012标准来判定预焙阳极质量，铝用预焙阳极块质量判定除外形外，主要使用灰分、强度、电解率、体密、真密五项指标，其中热膨胀率和二氧化碳反应性两项理化指标，由于各种原因90%以上的厂家都没有进行检验，特别是微量元素含量及电解铝应用指标不够引起重视。
优质预焙阳极的优点
优质预焙阳极与一般阳极相比，电阻率下降约10%，阳极压降降低约20mv，节省电耗约0．5%，同时该阳极质地均匀，抗氧化性、抗抗热振性好，特别是在生产使用后期，阳极工作面积变化不大，为提高阳极电流密度，强化电流生产创造了条件，延长阳极换极周期，减少因换极操作对电解槽的干扰，提高了电解槽的稳定性，减少了碳渣量，清洁电解质，降低了电解质电阻，提高了电流效率，降低了电耗。
太原东铝铝业有限公司152台240kA预焙电解系列电流强度由原来200kA强化到了240kA，电流密度有0．721A/cm2提高到0．865A/cm2，在人员设备不变的情
况下该系列强化电流每年可以增加铝产量17695吨。
质量较差阳极对铝电解生产影响
质量较差的阳极，主要与原料石油焦、煤沥青质量，加入的残极量，配方及焙烧温度等因素有关，该阳极均质性差，孔隙率高，在使用过程中，由于阳极内
部和外部不断氧化，使阳极变得疏松，阳极截面积变小，阳极电流密度增大，造成阳极脱落氧化严重，电解质中碳渣含量增加，电解质电阻增大，致使槽电压升高，热收入增加，导致热槽产生，使电流效率下降，电耗，预焙阳极净耗，氟化盐单耗增大，同时电解质中碳渣含量高，导致电解质熔解氧化铝的能力降低，炉底易产生沉淀，使炉底压降升高，增加了电耗，降低了电流效率，碳渣多的铝电解槽，碳渣不能自动分离，必须进行打捞，打捞出的碳渣中约含有60%～70%的电解质，这不仅增加预焙阳极和氟化盐消耗，也增加了铝电解槽热损失和工人劳动强度。碳渣积累到一定程度还会引起阳极长包和侧部漏电，使炉帮不易形成，造成电流空耗；若在阳极底部聚集会使阳极长包，恶化电解槽技术条件。
预焙阳极消耗增加的原因分析
（1）预焙阳极被空气的一氧化碳氧化，预焙阳极是一种良好的导电体，预焙阳极上面要用很厚的氧化铝层来保温，在电解液上面有一段空间发生二氧化碳气体对预焙阳极的氧化，由于预焙阳极是由不同粒级的焦炭与沥青粘结而成，此沥青在焦化过程中生成结交碳，它比骨料更容易被氧化。
（2）预焙阳极由大小颗粒的骨料石油焦和粘结剂沥青组成，其中沥青和石油焦在高温构成容易被空气和二氧化碳气体氧化的薄弱通道，而周围骨料碳活性较小，不容易氧化最后逐渐掉了下来，浮在电解质表面上，形成一层碳渣，称为选择性氧化。
（3）预焙阳极是由55%～65%的煅后焦、15%～20%的回收残极、15%煤沥青组成，回收的残极不洁净，对于制成的预焙阳极力学性能、物理性能和化学性能影响很大。
浅析预焙阳极质量对铝电解生产的影响及应对措施
