有效提升陽極質量的生產實踐與研究

周運動

（平果鋁業有限公司，廣西 平果 531400）

2018年12月，中鋁集團統一頒布《鋁電解用預焙陽極質量技術標準》，并于2019年1月1日實施。此項新的企業標準遠高于通行的行業標準，標志著中鋁集團全面提升了陽極質量管控標準。同時還提出“最好炭塊在中鋁”的生產目標，全力為下游電解鋁生產創造更好的基礎條件。

如果按照中鋁集團新的企業標準來統計分析，中國鋁業廣西分公司2018年度炭素陽極理化指標遠未達到要求。如何在控制好生產成本的基礎上，實現理化指標快速提升，并達到新企標要求，成為陽極生產必須面對的重要課題。

公司非常重視，要求嚴格按照中鋁集團新企標要求開展工作，迅速成立提升炭塊質量攻關小組，調集優秀技術人員，統一思路，緊盯現場，聚焦精細管理，積極從工藝控制、管理優化、配方調整等方面制定措施和采取行動。

1 主要措施

1.1 強化原料精準配比，抽樣監控產品，建立臺帳和分析模型

開展全過程物料取樣分析，建立每周抽樣分析、工藝分析報告制度，建立各物料質量臺帳和分析模型，編制石油焦、瀝青等配料指令，明確生陽極制造月度工藝控制要求，及時掌握物料質量變化，精準組織生產調控。

1.2 強化過程質量管理，確保過程受控

加強質量理念宣貫，落實檢查制度。加強對作業和檢修人員、外包單位清理人員的質量宣貫，明確生產要求。每周由車間定期抽查電解返回殘極清理的質量、檢查外包單位對殘極二次清理的質量；每月由廠部不定期檢查殘極清理質量，檢查流程灰分管控質量等，及時溝通反饋，調整生產組織措施，大大降低了陽極中的灰分。

1.3 強化工藝改進，持續優化產品質量和經濟技術指標

（1）推進無炭渣陽極生產技術研發應用，開展抗氧化添加劑試驗、低殘極配比試驗

開展無炭渣陽極生產技術攻關，結合多年生產實踐、原料采購、成本結構、工藝技術特點和電解槽實際炭渣量等因素，借鑒學習先進企業的標準，編制了無炭渣陽極標準和技術條件標準。

2020年上半年，在電解2區6臺電解槽進行無炭渣陽極上槽試驗，同時設置相鄰的6臺電解槽進行對比。從跟蹤返回的殘極來看，殘極規整，表面較普通極光滑，消耗均勻，碎脫較少，達到預期目標。試驗陽極理化指標得到提升，特別是抗氧化指標改善明顯，CO2反應性提升4%，空氣反應性提升13%，陽極一級品以上率達74%。

圖1

為了平衡生產成本，還進行多批次添加劑試驗，研究不同殘極配比、添加劑配比組合，強化煅燒強度、生塊體積密度等工藝技術條件。

2020年進行了整批次、共2000塊的無炭渣陽極推廣試用，返回的殘極表觀完整均勻，表現了良好的抗氧化性。從2021年3月份起，繼續推廣試驗，連續生產了3000多塊生塊，并進行焙燒，不斷深化推廣應用。

（2）優化焙燒工藝，改善焙燒效果，提高陽極綜合質量

總結提煉動態1P焙燒曲線技術，根據生陽極瀝青配入量及瀝青質量（結焦值）情況，調整1P曲線確保揮發分充分燃燒，提高陽極焙燒效果。

表1 磁鐵石除鐵效果

針對火道墻蓋板連接縫變寬導致漏風增加的情況，每次移爐前，重新對火道蓋板連接縫進行密封，減少漏風，提高上層陽極質量，降低天然氣消耗。

與鄭州輕金屬研究院共同開展焙燒爐等效溫度測試、提高陽極空反等技術攻關，為提高陽極焙燒程度、優化瀝青配比、提高陽極空反降低空滲，提供了理論基礎。

（3）加強技術應用，清理電解返回碎塊附著的電解質

通過設置滾筒清理裝置，清理碎脫極表面附著的電解質。該項目新增的滾筒清理裝置2020年8月投用后，碎脫極得到了更徹底清理，減少了電解質、軟殘極對陽極質量的影響。

1.4 聚力專題技術攻關，降低陽極中的Fe含量

（1）在陽極組裝車間分別增設殘極人工清理站和碎殘極清理站，強化殘極清理工作，減少殘極帶來的Fe元素、軟殘極和灰分。

圖2

（2）在煅燒、成型和組裝工序增加10臺流程除鐵器，強化流程物料的除鐵效果。

（3）針對2021年4月起陽極中的Fe含量必須降至450ppm以下的要求，召開專題分析會議，組織現場走線，深入查找短板，嚴格制訂對策。

（4）對全流程物料取樣分析，研究陽極Fe含量的影響因素。通過分析，明確陽極Fe的主要來源是殘極，特別是細殘極和殘極系統的收塵粉。

（5）對粗殘、細殘、細焦、粉料、收塵粉在實驗條件下的除鐵效率進行分析。

從表中可見，細殘采用磁鐵石手工除鐵，去除率高達75%，說明進一步強化流程除鐵是非常有意義的。

（6）與長沙礦冶研究院、除鐵器廠家合作做磁選試驗，邀請除鐵器廠家到廠進行技術交流。

表2 長沙礦冶研究院除鐵效果

（7）在認真分析研究的基礎上，選定兩級干粉磁選機先行對流程中的細殘進行除鐵優化。2021年3月設備安裝到位并投入使用，運行后的初步分析結果表明，新型除鐵器除鐵效率提升了65.7%，細殘經除鐵后，鐵含量可降至900ppm，為進一步降低陽極中的鐵含量打下堅實基礎。

圖3

表3 新增除鐵器除鐵效果分析

（8）開展多批次、不同殘極配比生產情況對陽極質量影響的試驗，重點測試了殘極配比與Fe含量之間的關系，以及強化流程除鐵后的最佳殘極配比。從試驗分析結果可見，最佳的殘極配比為16%，兼顧了對成本、對質量指標的影響，既有一定經濟性，又可以確保焙燒后陽極中的Fe含量控制在400-450ppm之間。

表4 新增除鐵器后的生塊分析

1.5 實施精準管理，降低陽極中的S含量

針對用戶對陽極S含量的要求，從原料采購、強化上料管理、強化殘極清理等方面入手開展工作。

采取的主要措施有：精準建立原料指標數據庫、原料精準存放、精準配料、認真追蹤、精準管理。在生產組織中，由車間下達配料通知，天車工上料時按要求嚴格配料。每班對配料情況進行詳細記錄，做到可追蹤，保證實施效果。生產技術業務人員定期抽取成型生產前的煅后焦，送樣分析，監測硫含量，跟蹤車間配料執行情況和實施后煅后焦的硫含量。

經過不斷探索，在保證陽極成本增幅最小的情況下，2019年1月份開始，陽極中S含量月平均為2.46%，達到了低于2.5%的要求,2020年全年陽極S含量均嚴格控制在2.5%以下。

1.6 堅持“用戶至上”宗旨，持續滿足用戶對陽極質量的追求

（1）針對用戶對陽極加高、上棱臺外型改變等要求，從流程設備改造，工藝技術優化，到產品交付，進行充分論證，精心組織實施，不斷持續改進，最終按期按質向用戶交付了合格產品，助力電解延長陽極使用周期，促進了陽極毛耗的降低。

（2）為持續提供優質產品和服務，定期到用戶廠進行走訪，及時了解陽極使用情況，并針對客戶提出的問題和期望，推出相應改善措施。開展質量互訪活動，在互訪中就焙燒取樣塊問題、外購塊受潮后上塊調整問題、檢修與操作人員溝通問題，生塊外觀檢查問題等進行深入交流，制定實施相應的整改措施。

2 成效與效益

2019年以來，通過提升陽極質量攻關行動，持續改進質量，焙燒塊外觀合格率和理化指標一級品率全部達到了中鋁集團新企標的要求。2020年通過持續改進，兩項指標又分別達到了99.68%和75.36%，生產成本也控制在適度范圍，取得良好應用成效和可觀經濟效益。

3 結語

不斷提升陽極質量，是創建優秀炭素品牌、樹立企業優良形象的必由之路。我們還將繼續探索創新，在追求質量的道路上走得更好更遠。一是繼續開展流程除鐵攻關，進一步除低陽極Fe含量，確保陽極Fe含量盡可能更低的前提下，全部回收利用好殘極。二是繼續開展無炭渣技術推廣應用研究，重點研究添加劑的經濟添加量、工藝技術條件優化，不斷提升應用效果。三是配合用戶進一步降低陽極毛耗，推行低鐵陽極生產、提高陽極抗氧化性、優化陽極外觀規格等。