我國(guó)電極糊的研究現(xiàn)狀

李 寧，牛艷娥，高 波，賀生明

（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 榆林 719000）

電極糊作為礦熱爐自焙電極的材料，在鐵合金和電石等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用[1]。近年來(lái)，隨著礦熱電爐不斷向大型化、高功率化、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理等方向發(fā)展，對(duì)電極糊質(zhì)量和需求量均提出更高要求，電極糊價(jià)格呈上升趨勢(shì)，隨之原料成本也不斷增高。

從近幾年的文獻(xiàn)中及一年一度炭素會(huì)議內(nèi)容可以反映出電極糊材料的研究，主要圍繞原料配方、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用方面的研究。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 原料配方

傳統(tǒng)電極糊生產(chǎn)的原料配方主要以無(wú)煙煤、冶金焦、石墨碎、石油焦和瀝青焦等為原料，以瀝青及煤焦油為黏結(jié)劑進(jìn)行生產(chǎn)。但是隨著我國(guó)電石、鐵合金等行業(yè)快速發(fā)展，對(duì)電極糊提出更高要求和更高質(zhì)量的同時(shí)，造成優(yōu)質(zhì)原料的緊缺和價(jià)格上漲，如何保證質(zhì)量、降低成本就成為電極糊行業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)。很多電極糊企業(yè)都采用廢舊炭素材料或者低成本材料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)原料的方法來(lái)降低成本。劉炳宇等人[2]采用殘陽(yáng)極替代石油焦制造電極糊在6.3MVA 電石爐中進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用，電極糊指標(biāo)保持正常。嚴(yán)欣等人[3]也進(jìn)行了殘極添加試驗(yàn)，結(jié)果表明整體性能較好。唐先慶[4]分析研究了利用礦熱爐自焙電極斷頭經(jīng)破碎制粒，添加廢棄電極糊粉粒和黏結(jié)劑冷壓造球來(lái)制造電極糊球團(tuán)替代一定量新的電極糊用于鐵合金生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源化高效回收利用。高川等[5]人通過(guò)改變?yōu)r青加入量及使用不同添加劑來(lái)研究其對(duì)電極糊塑性的影響。李少楠[6]從環(huán)保的角度考慮，認(rèn)為蒽油替代危廢品煤焦油作為黏結(jié)劑來(lái)降低電極糊的軟化點(diǎn)是可行的。

1.2 工藝及設(shè)備

電極糊生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝主要由原料煅燒、破碎、篩分、磨料、混捏和成型組成。電極糊是自焙電極的原料，其焙燒階段是在礦熱電爐中完成，所以其工藝不包括焙燒及之后的石墨化工藝，如圖1 所示。

圖1 電極糊生產(chǎn)工藝

近年來(lái)，鐵合金、電石用礦熱電爐逐漸走向大型化，同時(shí)環(huán)境保護(hù)要求也日益提高，這些對(duì)電極糊企業(yè)的生產(chǎn)工藝及設(shè)備也提出越來(lái)高的要求，為了解決這些問(wèn)題，電極糊生產(chǎn)企業(yè)探索著進(jìn)行技術(shù)改造。包頭明天科技[7]為了節(jié)約能耗，減少污染，對(duì)煅燒所產(chǎn)生的余熱進(jìn)行了回收利用，從而也減少了成本。云南鋁業(yè)[8]通過(guò)對(duì)鋁用炭素。

生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化及局部改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了炭塊生產(chǎn)與電極糊生產(chǎn)共用一套生產(chǎn)系統(tǒng)同步生產(chǎn)，值得推廣。方立霞等[9]人也對(duì)典型電極糊輸送機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化與設(shè)計(jì)分析，為電極糊生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的改造研究提供了思路。

1.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于電極糊性能質(zhì)量主要關(guān)注灰分、揮發(fā)分、電阻率、耐壓強(qiáng)度、體積密度等傳統(tǒng)指標(biāo)。隨著近年來(lái)“軟斷”、“硬斷”質(zhì)量事故的屢屢發(fā)生，加之環(huán)保的要求、落后產(chǎn)能的調(diào)控政策以及大型密閉礦熱爐高速發(fā)展，部分電石、鐵合金生產(chǎn)企業(yè)對(duì)電極糊質(zhì)量的要求逐步不局限于傳統(tǒng)指標(biāo)。一些企業(yè)技術(shù)專家及學(xué)者[5,10-13]結(jié)合部分國(guó)外企業(yè)電極糊質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一些其他關(guān)鍵技術(shù)如塑性、流動(dòng)性、軟化度、抗熱震等性能指標(biāo)進(jìn)行了探討評(píng)價(jià)。我國(guó)于2015 年4 月開(kāi)始執(zhí)行了新的礦熱爐自焙電極糊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(表1)[14]。新標(biāo)準(zhǔn)的制定有利于推動(dòng)我國(guó)電極糊行業(yè)的不斷進(jìn)步，也有利于各生產(chǎn)企業(yè)結(jié)合自身不同的礦熱爐情況，選定適用的電極糊。但我們也要同時(shí)看到，我國(guó)相較于國(guó)外電極糊檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目仍然偏少，從而還不能全面反映電極糊的使用性能，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力還不夠強(qiáng)。

表1 YB/T 4448-2014 礦熱爐用自焙電極糊理化指標(biāo)

1.4 應(yīng)用

作為自焙電極重要原料的電極糊目前主要用于電石、鐵合金等礦熱電爐的生產(chǎn)使用中，在黃磷及其他冶煉行業(yè)也有應(yīng)用，但占比較少。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)礦熱電爐逐步走向密閉化、大型化，一些爐型小，能耗高、效率低的礦熱帶怒逐步淘汰。電石行業(yè)，新建企業(yè)目前基形成本以40.5MVA 密閉電石爐為主爐型的發(fā)展格局，81MVA 密閉電石爐也有建成投產(chǎn)[14]。普通鐵合金行業(yè)，新建企業(yè)礦熱電爐容量普遍在25MVA以上，72MVA 鎳鐵爐、75MVA 鉻鐵爐等在我國(guó)均已建成投產(chǎn)。然而，隨著炭電極的發(fā)展，有關(guān)于炭電極取代電極糊作為礦熱爐的原料被普遍討論。曹培峰等人[15]對(duì)礦熱爐用炭電極與自焙電極進(jìn)行了詳細(xì)的分析對(duì)比，認(rèn)為兩者都在各自所用的電熱爐上取得了良好的效果，將長(zhǎng)期共存，最終的選擇在于產(chǎn)品品種、成本的博弈。

2 電極糊生產(chǎn)改進(jìn)及建議

1）進(jìn)一步改進(jìn)原料配方，探索新的可替代原料，制備出優(yōu)質(zhì)的電極糊，以滿足大型礦熱電爐制備電石及鐵合金的需要。

2）傳統(tǒng)工藝及設(shè)備逐步不能滿足工業(yè)環(huán)境及技術(shù)生產(chǎn)的需要，工藝改進(jìn)及技術(shù)升級(jí)與國(guó)外大型企業(yè)仍然有較大差距，生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、信息化、智能化有待進(jìn)一步提升。

3）目前不少電極糊生產(chǎn)企業(yè)仍然采用舊標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一理解；同時(shí)，需要進(jìn)一步補(bǔ)充完善行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，縮小與國(guó)外大型企業(yè)電極糊技術(shù)質(zhì)量差距，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。