石油焦对铝用阳极质量的影响

耿少会

摘 要：铝电解阳极质量的好坏对电解铝生产有很大影响，石油焦是生产阳极的主要原料，它的质量决定阳极的品质。该文通过分析不同石油焦对阳极质量的影响，提出了原料掺配技术的控制措施。

关键词：铝用阳极 石油焦 质量控制 掺配技术

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0096-01

铝用阳极在电解铝中起到很重要的作用，它主要起导电作用和化学反应，所以，阳极的质量对铝电解起着重要的作用。阳极在电解铝中的消耗仅次于电耗和氧化铝，占电解铝成本的15%～25%左右，所以改善阳极的质量，能减少阳极的消耗，从而达到降低电解铝的生产成本、提高电解铝的经济效益。因此，分析不同石油焦对预焙阳极质量的影响，有益于阳极质量的提高。

1 阳极与电解铝的关系

阳极在电解铝过程的消耗理论值，在333～667kg/t-Al，但由于各方面的因素导致实际生产中阳极的消耗量要大于理论值。因为阳极质量的差异，导致阳极的净消耗也不相同。尤其是过量消耗指标在20～150kgC/t-Al范围内，导致不同质量的阳极消耗差异较大。

阳极中微量元素的钠、钒、镍、铁等含量不同，导致CO2反应性、空气反应性差异较大，致使在电解铝中的消耗也存在很大差异。

2 石油焦的性质

石油焦是由渣油经过焦化工艺而制得的产品。可分为针状焦、海绵状焦、丸状焦；阳极生产一般使用海绵状焦。

铝用阳极是由石油焦和煤沥青为主要原料而生产的，其中石油焦要经过1 300℃煅烧处理，得到煅后焦，其真密度及强度都得到提高。将煅后焦破碎为不同粒级，根据理论配方与融化沥青混捏、成型，焙烧，使阳极的体积密度与耐压强度得到提高。

2.1 石油焦的密度

石油焦的密度决定此种焦子是否易于石墨化，煅后焦的电阻率、热膨胀系数与其关系紧密。石油焦经过1 300℃的高温煅烧，使挥发分、水分，硫分含量降低，提高了石油焦的真密度、耐压强度、导电性能、抗氧化性能，使煅后焦的各项性能得到提高，有益于阳极的质量提高。

2.2 石油焦煅烧后的电阻率

石油焦经煅烧后电阻率的高低，直接关系到阳极成品的电阻率。每种焦子品种不同及各种焦子的粒级不同，其电阻率也不相同。煅后焦的电阻率是随着煅烧温度的升高而降低的，但是当煅烧温度达到1 300℃左右时，煅后焦的各种指标几乎没有明显变化，此时煅后焦的物理性能比较稳定，适合阳极生产所具备的条件。

2.3 石油焦煅烧后的反应性能

铝电解中阳极过量消耗，与阳极的空气反应性与CO2反应性直接相关。其性能主要与阳极所处着火温度、杂质含量及石油焦孔度息息相关。随着煅后焦处理温度的升高，其空隙度降低、密度增高，空气反应性和CO2反应性都随着降低。煅后焦中钠、钒、镍、铁等杂质元素对于阳极的空气与CO2反应性具有催化作用，其含量直接影响空气反应性与CO2反应性。

2.4 石油焦的灰分含量

石油焦的灰分主要有各种微量元素组成，其主要由原料石油中带来，还有在生产过程中设备及风沙环境中带来。阳极中的硫主要是由原料带入的，控制石油焦的硫含量就要选择含量低的石油原料。微量元素中的有害成分有钒、镍、钠、铁等杂质元素，促使阳极在电解过程中发生选择性氧化，导致阳极掉渣掉块，阳极消耗过快，融化钢爪从而影响铝品质。石油焦中的有害杂质不能完全消除，只能通过不同品质的原料进行调配，从而有效的控制石油焦的微量元素，使阳极反应性能得到控制。

3 石油焦指标的控制方法

该单位使用的石油焦来自全国各地，也有来自国外进口的石油焦。由于他们的原油供应不同，甚至同一厂家不同批次的石油焦的质量指标波动很大。目前市场上的石油焦品质承下降趋势，如何采取有效措施应对原料质量的变化，是提高阳极质量的保证。石油焦的均匀掺配是一种有效控制的方法。该方法主要是将不同厂家、不同指标的石油焦分别堆放，根据各项理化指标的高低来理论计算，最后进行均匀化掺配，使石油焦能够达到阳极所要求的标准。

主要操作步骤：

（1）具备石油焦微量元素的分析仪器。

（2）按不同厂家、微量元素分析、常规指标的不同建立原料信息统计表。

（3）将各品种原料进行分类存放，对于微量元素高、杂质含量大的特出焦子要单独堆放，采用抓斗天车混抓的方式上线，实现混料煅烧。

（4）根据采购商对阳极指标的要求，对几个厂家的进厂原料按常规指标及理化指标进行理论计算，原则是挥发分满足煅烧炉温度控制，理化指标达到阳极指标要求。按不同原料不同比例进行配料，使微量元素及常规指标控制在一个稳定的范围内，达到阳极指标稳定均一。

（5）根据煅后焦的指标情况，还可以加入生碎和残极，进一步提高阳极的体积密度和耐压强度，使阳极质量满足客户要求。

4 结语

随着国内电解铝产能的增长，铝用阳极产业也迅速增长，导致目前石油焦需求量大大增加，使现在市场上的优质石油焦快速减少，从而给优质铝用阳极的生产带来很大的困难。为了降低电解铝生产成本，减少阳极的消耗，一定要提高阳极的质量。这就要求必须清楚的掌握石油焦的品质，通过对石油焦的均匀调配来达到阳极生产所需要的标准。这也是目前生产比较容易操作，简单实用，有效的解决了石油焦供应品质不均一的现状，从而也达到了一个良好的经济的效果。

参考文献

[1] 吴智明.提高炭阳极质量的实践与思考[C].中铝青海分公司.首届科技大会论文集.兰州：兰州大学出版社，2004：26.

[2] 郝永琴，刘瑞.石油焦性能与阳极消耗[J].炭素，2004（3）：37-42.