浅谈优质预焙阳极的工业生产

中国铝业河南分公司   李   刚

前言
近年来我国电解铝工业得到迅猛的发展，2003年的产量达到500多万吨。随之预焙阳极亦得到迅猛的发展，2003年阳极产量达到300多万吨阳极的产能。但目前，我国电解过程中阳极消耗较高，与世界先进水平490Kg/tAl相比有较大的差距。导致电解的阳极消耗大、电耗高的原因除了电解本身的技术外，阳极质量差是一重要原因。提高预焙阳极质量，开发优质预焙阳极是降低阳极消耗、优化电解技术经济指标的最重要措施。随着几年来自焙电解槽的改造，及大量新电解铝厂的投产，预焙阳极用量将大幅度增加，若采用预焙阳极生产的铝年产量按400万吨计算，阳极消耗降低到500Kg/tAl，每年可减少阳极消耗18万吨左右，直接经济效益5.6亿元，对我国铝电解工业的发展具有重要意义。
二、衡量优质预焙阳极的标准
1、 按照我国衡量阳极质量的技术标准YS/T285-1998，只有常规的灰份、强度、电阻率、体密度、真密度五项，很难完全体现阳极的质量状况，而国际上衡量阳极质量的技术指标达15项之多。特别是增加了CO2反应性、空气反应性、热膨胀系数、空气渗透率、微量元素等体现使用性能的技术标准。同时按ISO标准进行检验能够体现阳极的质量。下表是国际常用的技术指标及指标状况。
表一  国际炭阳极质量指标及范围
 
分析项目 方法 单位 标准范围   
体密度 ISO12985-1 Kg/dm3 1.530-1.580   
比电阻 ISO11713 μΩm 52-60   
抗弯强度 ISO12986-1 MPa 8.0-12.0   
抗压强度 ISO18515 MPa 32.0-48.0   
静态弹性模量  GPa 4.0-5.5   
动态弹性模量  GPa 7.0-10.0   
热膨胀系数 ISO14420 10-6/K 3.57-4.50   
折断能量  J/m2 250-300   
导热率 ISO12987 W/mK 3.00-4.50   
二甲苯中密度 ISO9088 Kg/dm3 2.050-2.080   
空气渗透率 ISO15906 npm 0.50-1.50   
CO2反应性残余 ISO12988-1 % 84.0-92   
灰份  % 2.0-6.0   
损失   % 6.0-10.0   
空气反应性残余 ISO12989-1 % 70.0-85.0   
灰份  % 4.0-8.0   
损失   % 10.0-24.0   
微量元素含量S ISO12980 % 1.20-2.40   
V  ppm 80-260   
Ni   ppm 80-160   
Si   ppm 100-300   
Fe   ppm 100-500   
Al   ppm 100-600   
Na   ppm 200-600   
Ca   ppm 50-200   
K   ppm 5-30   
Mg   ppm 10-50   
F   ppm 100-400   
Cl   ppm 10-50   
Zn   ppm 10-50   
Pb   ppm 10-50   
灰份 DIN5130 % 0.2-0.5 
2、微量元素是阳极质量的一个很重要部分
   我国目前未对阳极的微量元素含量进行控制，但阳极中的微量元素不但对电解的质量有影响，同时对阳极的质量有很大的影响，一般情况下主要对V、Ni、Si、Ca、Na、Ti等元素进行控制。
3、阳极均一性是优质阳极的另一个标准
在新型的电解槽上，每个电解槽有20多组阳极，同时使用并且相互影响，阳极质量的均匀性是阳极质量的一个重要标准，当阳极质量波动会对电解造成极大的影响。

二、现状与问题
我国铝电解预焙阳极生产起步比较晚。以贵州铝厂、苹果铝厂
引进的先进设备与技术代表着较为先进的生产技术，以河南分公司炭素厂为代表的由阳极糊生产系统改造而成的较为落后的生产技术。现在我国预焙阳极生产中主要存在以下问题：
    1、炭阳极国家标准与国际上先进的炭阳极质量要求存在差距。
从上表可以看出，国际上理化指标的测定共有15项，微量元素的测定共有15项。而国家标准理化指标的测定只有5项，杂质只测定硫分及灰分含量。
2、存在先