原料質(zhì)量在炭陽極生產(chǎn)中的作用及影響

李德偉

摘 要：本文闡述了鋁電解用炭陽極生產(chǎn)中的主要原料：石油焦、瀝青、殘極的物理、化學性質(zhì)及其所含微量元素在炭陽極生產(chǎn)中的作用。總結(jié)出要生產(chǎn)高質(zhì)量的鋁電解用炭陽極必須以高質(zhì)量的原料作為前提和基礎。

關鍵詞：原料質(zhì)量；陽極質(zhì)量；炭陽極生產(chǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.210

在我國實際發(fā)展的過程中，鋁電解技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)大型化的進步狀態(tài)，而炭陽極直接影響其使用效果。因此，在實際發(fā)展的過程中，應當予以一定重視，利用現(xiàn)代化方式對其進行處理，明確石油焦對其質(zhì)量產(chǎn)生的影響情況，利用科學方式應對其中存在的問題，在一定程度上，可以全面提高相關工作可靠性與有效性，建立專門的管理機制，逐漸優(yōu)化其發(fā)展體系，解決當前生產(chǎn)操作中面臨的問題，為其后續(xù)發(fā)展奠定基礎。

1 石油焦對陽極質(zhì)量的作用及影響

1.1 石油焦的物理、化學性質(zhì)

作為炭陽極生產(chǎn)中的主要原料。石油焦是用石油提煉后的重質(zhì)渣油經(jīng)過加熱分解和聚合而成的固體炭質(zhì)材料。此類焦炭在實際使用的過程中，灰分化率很低，通常情況下，在1.1%以內(nèi)。然而，在高溫環(huán)境之下，很容易出現(xiàn)石墨化的現(xiàn)象，由此可以發(fā)現(xiàn)石油焦的特點。對于炭陽極而言，會在使用質(zhì)量方面產(chǎn)生一定的影響。

在對石油焦進行分析的過程中，可以根據(jù)外觀結(jié)構(gòu)與形態(tài)等，將其分為幾個類型。首先，海綿類型。此類石油焦中含有樹脂成分與瀝青成分，對于組分的要求很高，但是，由于其中含有較多的雜質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此，在實際工作期間，不能將其作為炭陽極的生產(chǎn)原材料。其次，蜂窩類型。此類石油焦中含有樹脂與瀝青組成部分，且孔隙較為均勻，適合制造碳素等相關產(chǎn)品。同時，其中含有芳香烴等成分，有利于對炭陽極進行制作。在使用此類石油焦的過程中，相關生產(chǎn)部門可以對其進行定向處理，利用現(xiàn)代化工作方式，解決當前存在的問題。

1.2 石油焦中微量元素對炭陽極質(zhì)量的影響

對于低硫類型的石油焦而言，含硫量通常在0.51%以下，對于中硫蕉而言，通常含硫量在1.1%左右。對于高硫焦而言，通常含硫量在1.6%左右。在石油焦中，如果含硫量較高，會導致其導電性能降低，如果在高溫環(huán)境之下，很容易出現(xiàn)一些難以解決的問題。因此，在選擇石油焦期間，應當篩選含硫量較低的產(chǎn)品，保證其使用效果，避免出現(xiàn)裂縫與電阻率消耗問題，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)性能。

對于石油焦而言，其中主要雜質(zhì)可以分為：硅元素、鐵元素、鋁元素、萌元素、硫元素、鈣元素、鈉元素、鎂元素等。其中，鋁元素與鎂元素都是電解質(zhì)所需要的成分，而其他元素中含有較多有害物質(zhì)，不能保證相關工作效果，難以對其進行全面管理與控制。

1.3 石油焦特性對炭陽極生產(chǎn)的影響

（1） 在對產(chǎn)品進行煅燒處理之后，能夠全面提高其導電性能，且粉末中的電阻很低，有利于對炭陽極的電阻進行全面管理。同時，在煅燒工作完成之后，可以明確顆粒的分布情況，利用粉碎與篩分等方式，建立專門的分化管理機制，以便于完成當前各項任務。

（2） 在煅燒工作完成之后，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的密度呈現(xiàn)適中狀態(tài)，且孔度相對很低，在一定程度上，密度范圍減小，有利于提高炭陽極的致密性，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

（3） 在實際工作的過程中，煅燒方式有利于減少石油焦與空氣之間的反應，避免因為氧化反應出現(xiàn)嚴重的損失。

（4） 在煅燒工作完成之后，產(chǎn)品的膨脹系數(shù)會逐漸減小，具有一定的熱穩(wěn)定性能，能夠避免出現(xiàn)裂縫問題。

（5） 石油焦水分含量不應過高，否則影響煅燒質(zhì)量，煅后焦水分小于0.2%，受潮的煅后焦需烘干方可使用，否則影響混捏和生陽極質(zhì)量。

（6） 骨料焦的氣孔特性，不僅影響到骨料配方粒級尺寸的選擇而且更主要的是影響混捏時瀝青的配入量。

2 瀝青對炭陽極生產(chǎn)的作用及影響

2.1 瀝青的物理化學性能

對于瀝青材料而言，主要是在煤焦油蒸餾工作完成之后，獲取的相關殘渣結(jié)構(gòu)。在此期間，不同蒸餾技術(shù)的使用，會得到不同的瀝青材料，因此，應當保證軟化溫度控制的合理性，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 瀝青成分、特性對炭陽極的作用及影響

喹啉不溶物（QI）又稱高分子樹脂。含量的多少取決于煤的焦化程度、煤混合料的組成和瀝青的制取方法，一定量的炭青質(zhì)可以提高制品的強度，提高陽極的導電性和降低焙燒過程中的收縮率。a組分甲苯不溶物，舊稱游離炭，是溶于喹啉，但不溶于甲苯的組分；該組分易于熔化和燒結(jié)。它的最重要功能是提高糊料強度，提高炭陽極強度。β組分又稱瀝青脂，具有良好的粘附性能和黏結(jié)性物體的較高的能力。瀝青脂生成的焦，焦化值大，結(jié)焦性能好，孔壁結(jié)實，結(jié)構(gòu)呈纖維狀，制品的強度高，電阻小。Y組分是碳環(huán)化合物和雜環(huán)化合物的混合何，又稱石油質(zhì)、瀝青質(zhì)或輕油組分、低分子樹脂等，它溶于苯和石油醚，常溫下為半流化黏合體。它使瀝青具有良好的潤濕能力，Y組分大，瀝青流動性好，揮發(fā)分大，焙燒收縮大；Y組分小，瀝青流動性差，可塑性差，焙燒收縮小。

3 殘極對炭陽極生產(chǎn)的影響

對于殘極而言，主要是對炭陽極進行處理的過程中，在電解槽中殘留的成分。在使用炭陽極的過程中，陽極會受到一定程度的影響出現(xiàn)損耗現(xiàn)象，因此，需要根據(jù)此類情況，對電解槽的實際情況進行控制。在產(chǎn)品使用一段時間之后，會出現(xiàn)炭塊變薄的現(xiàn)象，為了更好的對其進行處理，必須更換此類成分。

在殘極與電解質(zhì)長時間接觸的情況下，會出現(xiàn)電解質(zhì)成分，例如：鋁成分、鉀成分、鈉成分、鎂成分等，會依附在外表。因此，要對其進行清理，保證各類材料的再利用。在清理過程中，應當做好粉碎與篩分等工作。

綜合對各種原料的分析。要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的陽極炭塊要從三個方面做好原料過程控制：首先在源頭上對石油焦和瀝青進行嚴格把關杜絕不達標的原料入庫同時做好庫存保管和輸送環(huán)節(jié)的嚴控保證原料不受污染變質(zhì)。其次在原料的進一步加工過程中要嚴格執(zhí)行相關體系標準，使原料的各項性能指標在各個工序中得到增強穩(wěn)定。最后在原料的使用過程中嚴格遵循各個性能特性指標規(guī)律，科學利用、合理組織生產(chǎn)。

參考文獻：

[1]童芳森，許斌，李哲浩.炭素材料生產(chǎn)問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1991年11月第1版.endprint