鎂電解用進口石黑陽極與國產(chǎn)石黑陽極的運行狀況對比

劉國建，李建昌，劉 明，錢宏斌，戴域明，楊曉東

（1.青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000；2.南通揚子碳素股份有限公司，江蘇 南通 226000）

熔鹽電解法是目前金屬鎂生產(chǎn)的主要方法，該方法無論采用何種原料，電解槽當屬過程中的關(guān)鍵設(shè)備。石墨陽極作為鎂電解槽最重要的部件，其性能直接影響著電解生產(chǎn)能否正常進行。

而高性能高壽命鎂電解用石墨陽極技術(shù)一直被國外壟斷，其價格直接影響鎂業(yè)公生產(chǎn)成本。為全面提升國產(chǎn)陽極質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)運行成本，青海鹽湖鎂業(yè)有限公司于2015年7月與國內(nèi)揚子碳素股份公司進行合作，開展了《大型鎂電解用石墨陽極》項目。因此，本文就進口陽極石墨和國產(chǎn)石墨陽極的相關(guān)運行狀況對比分析。

1 石墨陽極的作用及生產(chǎn)過程對石墨陽極的要求

鎂電解用石墨陽極的工作原理是將直流電引入電解槽的電極，是極其重要的載電體之一。雖然它自身不參與電化學反應(yīng)，卻使氯離子在其表面放電析出氯氣。加之鎂電解槽的特殊性，這就客觀上對鎂電解用石墨陽極提出較高的要求：必須具有良好的導電性，其比電阻應(yīng)要低，必須具有較好的耐高溫性、耐氯鹽、耐氯氣腐蝕性及抗氧化性能[1]。

還須具有一定的強度，只有如此，石墨陽極才能滿足鎂電解生產(chǎn)過程中的要求。石墨陽極本身的技術(shù)指標、使用壽命和在電解槽中的工作狀況在一定程度上直接影響電解槽的工作狀況和鎂的生產(chǎn)成本。

2 國產(chǎn)鎂電解用石墨陽極現(xiàn)狀

目前國內(nèi)鎂電解用石墨陽極產(chǎn)品和國外主要廠家的產(chǎn)品存在著很大的質(zhì)量差距，具體表現(xiàn)在產(chǎn)品電阻率高、強度、密度低、灰分高、抗氧化性能差、使用壽命短等等[2]，遠不能滿足鹽湖鎂業(yè)“大型鎂電解用石墨陽極”的需要，嚴重影響了鹽湖鎂業(yè)鎂電解項目的快速發(fā)展。這些差距主要是由于大型鎂電解用石墨陽極生產(chǎn)工藝技術(shù)一直被國外的幾家企業(yè)壟斷掌握，并拒絕技術(shù)轉(zhuǎn)讓；國內(nèi)企業(yè)大型鎂電解槽用石墨陽極生產(chǎn)在原材料選擇、生產(chǎn)裝備、工藝技術(shù)、機械加工精度等還不能達到國外同行業(yè)先進水平。

3 國產(chǎn)陽極研發(fā)的主要技術(shù)指標

表1 國產(chǎn)陽極研發(fā)的主要技術(shù)指標

4 進口陽極與國產(chǎn)陽極運行參數(shù)對比

表2 兩臺電解槽在不同系列電流下的槽電壓、出鎂量對比表

（1）槽電壓、產(chǎn)鎂量的對比。進口陽極與國產(chǎn)陽極的對比于2018年6月22日開始，鹽湖金屬鎂電解車間28#電解槽安裝國產(chǎn)陽極，32#電解槽安裝進口陽極，兩臺電解槽在槽況、操作方式、外部環(huán)境相同基本相同的條件下進行了槽電壓、產(chǎn)鎂量的對比。由于數(shù)據(jù)較多，隨機抽取每月23日夜班的數(shù)據(jù)進行對比。見表2。

（2）陽極電流分布的對比。陽極電流分布能反應(yīng)陽極的導電性，每臺電解槽有20組陽極，在同一系列電流下每臺電解槽每組陽極的電流分布應(yīng)該是均勻的。28#電解槽國產(chǎn)陽極和32#電解槽進口陽極的電流分布測量點是按照電解槽陽極東至西方向依次為1至20個測量點。因參數(shù)較多，本文只選取同一日期相同的五個測量點進行數(shù)據(jù)對比。見表3。

表3 兩臺電解槽電流分布表

5 小結(jié)

通過以上運行數(shù)據(jù)對比，國內(nèi)生產(chǎn)商江蘇揚子碳素股份公司與青海鹽湖鎂業(yè)有限公司合作研發(fā)的鎂電解用石墨陽極的各項性能已基本達到進口陽極的指標，國產(chǎn)鎂電解用石墨陽極的成功將逐步縮小國內(nèi)企業(yè)大型鎂電解用石墨陽極生產(chǎn)工藝技術(shù)水平與國外先進技術(shù)水平的差距，加快國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的大型鎂電解用石墨陽極，降低鹽湖股份大型鎂電解槽用石墨陽極采購成本、滿足鹽湖股份及國內(nèi)鎂、鈦合金行業(yè)的發(fā)展需要，還會實現(xiàn)國產(chǎn)大型鎂電解用石墨陽極質(zhì)量規(guī)范及標準提高，推動上游相關(guān)的石油焦、瀝青等石化產(chǎn)業(yè)以及下游鎂合金、鈦合金等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。