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(xué)性質(zhì)及其所含微量元素在炭陽極生產(chǎn)中的作用?？偨Y(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(chǔ)。

關(guān)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(guó)實(shí)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(jìn)步狀態(tài)，而炭陽極直接影響其使用效果。因此，在實(shí)際發(fā)展的過程中，應(yīng)當(dāng)予以一定重視，利用現(xiàn)代化方式對(duì)其進(jìn)行處理，明確石油焦對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生的影響情況，利用科學(xué)方式應(yīng)對(duì)其中存在的問題，在一定程度上，可以全面提高相關(guān)工作可靠性與有效性，建立專門的管理機(jī)制，逐漸優(yōu)化其發(fā)展體系，解決當(dāng)前生產(chǎn)操作中面臨的問題，為其后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 石油焦對(duì)陽極質(zhì)量的作用及影響

1.1 石油焦的物理、化學(xué)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(shí)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(diǎn)。對(duì)于炭陽極而言，會(huì)在使用質(zhì)量方面產(chǎn)生一定的影響。

在對(duì)石油焦進(jìn)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(gè)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(duì)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(shí)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(guān)產(chǎn)品。同時(shí)，其中含有芳香烴等成分，有利于對(duì)炭陽極進(jìn)行制作。在使用此類石油焦的過程中，相關(guān)生產(chǎn)部門可以對(duì)其進(jìn)行定向處理，利用現(xiàn)代化工作方式，解決當(dāng)前存在的問題。

1.2 石油焦中微量元素對(duì)炭陽極質(zhì)量的影響

對(duì)于低硫類型的石油焦而言，含硫量通常在0.51%以下，對(duì)于中硫蕉而言，通常含硫量在1.1%左右。對(duì)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(huì)導(dǎo)致其導(dǎo)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(yīng)當(dāng)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(duì)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(guān)工作效果，難以對(duì)其進(jìn)行全面管理與控制。

1.3 石油焦特性對(duì)炭陽極生產(chǎn)的影響

（1） 在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行煅燒處理之后，能夠全面提高其導(dǎo)電性能，且粉末中的電阻很低，有利于對(duì)炭陽極的電阻進(jìn)行全面管理。同時(shí)，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(jī)制，以便于完成當(dāng)前各項(xiàng)任務(wù)。

（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(duì)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(shí)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(yīng)，避免因?yàn)檠趸磻?yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的損失。

（4） 在煅燒工作完成之后，產(chǎn)品的膨脹系數(shù)會(huì)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(yīng)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(jí)尺寸的選擇而且更主要的是影響混捏時(shí)瀝青的配入量。

2 瀝青對(duì)炭陽極生產(chǎn)的作用及影響

2.1 瀝青的物理化學(xué)性能

對(duì)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(guān)殘?jiān)Y(jié)構(gòu)。在此期間，不同蒸餾技術(shù)的使用，會(huì)得到不同的瀝青材料，因此，應(yīng)當(dāng)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(duì)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(qiáng)度，提高陽極的導(dǎo)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(qiáng)度，提高炭陽極強(qiáng)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(shí)，結(jié)構(gòu)呈纖維狀，制品的強(qiáng)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(rùn)濕能力，Y組分大，瀝青流動(dòng)性好，揮發(fā)分大，焙燒收縮大；Y組分小，瀝青流動(dòng)性差，可塑性差，焙燒收縮小。

3 殘極對(duì)炭陽極生產(chǎn)的影響

對(duì)于殘極而言，主要是對(duì)炭陽極進(jìn)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(huì)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(duì)電解槽的實(shí)際情況進(jìn)行控制。在產(chǎn)品使用一段時(shí)間之后，會(huì)出現(xiàn)炭塊變薄的現(xiàn)象，為了更好的對(duì)其進(jìn)行處理，必須更換此類成分。

在殘極與電解質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間接觸的情況下，會(huì)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(huì)依附在外表。因此，要對(duì)其進(jìn)行清理，保證各類材料的再利用。在清理過程中，應(yīng)當(dāng)做好粉碎與篩分等工作。

綜合對(duì)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(gè)方面做好原料過程控制：首先在源頭上對(duì)石油焦和瀝青進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)杜絕不達(dá)標(biāo)的原料入庫同時(shí)做好庫存保管和輸送環(huán)節(jié)的嚴(yán)控保證原料不受污染變質(zhì)。其次在原料的進(jìn)一步加工過程中要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)體系標(biāo)準(zhǔn)，使原料的各項(xiàng)性能指標(biāo)在各個(gè)工序中得到增強(qiáng)穩(wěn)定。最后在原料的使用過程中嚴(yán)格遵循各個(gè)性能特性指標(biāo)規(guī)律，科學(xué)利用、合理組織生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[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