预焙阳极生块生产中影响沥青加入量的因素分析

徐光瑞

摘要：沥青是预焙阳生块生产中的粘结剂，其用量的多少直接关系到生块的内在、和外在质量及生产成本的高低，沥青的使用量受多种因素的影响，本文就针对影响沥青使用量的因素进行分析，以利在实际生产中进行参考。

关键词：阳极生块；沥青；因素分析

0 前言

在预焙阳极生产过程中，沥青作为一种粘结剂是生产过程中不可缺少的一种原料，沥青加入量的多少，直接影响着生产成本及阳极生块的质量，在实际生产过程中，由于变化因素太多，原料煅后焦的质量、配料原料的粒度、纯度、配方中各粒级料的用量及混捏温度、时间等因素的变化都会影响沥青用量的变化，沥青量的变化也会直接影响到成型生块的内在及外观质量，对后续工序焙烧生产的曲线变化及熟块质量也会造成，根据生产的实际情况，现对影响沥青加入量的因素进行总结分析，以供参考。

1 原料煅后焦

生产阳极所用原料煅后焦根据结构和外观可分为针状焦、海绵焦和弹丸焦3种：（1）针状焦，具有明显的针状结构和纤维纹理，主要用作炼钢中的高功率石墨电极和超高功率石墨电极，由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质量指标要求，所以对针状焦的生产工艺和原料都有特殊的要求；（2）海绵焦，化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及炭素行业。蜂窝状焦是一 种多孔焦，具有一定的弹性和可压缩性，对沥青的吸附量大；（3）弹丸焦或球状焦：形状呈圆球形，直径0.6-30mm，一般是由高硫、高沥青质渣油生产，是一种结构致密，杂质含量较大，孔度小，可压缩性低，对沥青的吸附量小，生产上一般不用来生产炭阳极，主要作为一种工业燃料使用。炭阳极生产所用的煅后焦主要为蜂窝状焦，有时也含有一定量的弹丸焦。

2 各粒级料的粒度、纯度

某公司生产阳极生块主要采用中颗粒配方，原料粒级为6-3mm、3-1mm、1-0mm、及粉料（0.075mm），在生产过程中，每一种粒级料粒度、纯度变化，都会对沥青的加入量造成直接影响。6-3 mm：作为中颗粒配方中的骨架料，如果料中>6 mm或偏向6 mm的颗粒增多，会导致沥青量增加；3-1 mm：在配方中作为次骨架料，其粒级料中偏向3 mm的颗粒料含量增加，也会导致沥青量的增加，1-0 mm：作为填充料，主要用来填充颗粒之间的空隙，提高混合料的堆积密度及生块的体积密度，1-0 mm中如果含有粗料量增加，将会导致沥青量的增加；粉料作为一种粘结料，与沥青混合形成一种粘结组分，对配方中各种颗粒料之间进行连接，由于其颗粒细，比表面积大，对沥青的吸附能力强，粉料对沥青的加入量影响是最大的，一般情况下，粉料越细，对沥青的吸附量就越大，粉料纯度高，使用量大，对沥青的消耗量也会增大，但在生产过程中，存在这样一个现象，当粉料纯度在60%以上时，沥青的加入量随粉料的纯度增加而增加，当粉料纯度在60%以下时，沥青的加入量随粉料的纯度增加而减小。

3 生产配方

为保证生块的质量达到各项指标要求，确定各颗粒料的使用比例，配方制定过程中各颗粒料的比例是否合理直接影响到沥青的使用量，对于粗骨料颗粒，由于其比表面积相对较小，理论上对沥青的消耗量相对较小，但还应考虑到其颗粒体积相对较大，占有的空间大，为保证后续工序成型振压不困难，需增加一定的沥青量；实际生产中，在比例确定的情况下，粗骨料粒度增大，会导致沥青量的增加，这主要是由于颗粒体积造成的；对于粉料的使用，由于其比表面积大，对沥青的吸附量大，增加沥青的消耗，但粉料颗粒体积小，占用的空间小，沥青的使用量会减少，因此对粉料的使用量要同时要考虑粉料纯度的范围。在进行配方确定各物料比例的时候，要考虑到各种物料对沥青的吸附量的影响，同时也要考虑到各种物料对生块内在、外在质量及焙烧曲线控制的影响。因为配方的不合理会导致沥青使用量不合理，易产生生块裂纹、透气性差、强度、体密度不达标，电解过程出现掉渣、裂纹、掉块等现象。

4 混捏温度

温度是炭阳极生块生产过程中最关键的一个指标，它主要是由粘结剂沥青的特性所决定，在原料品种和生产配方确定的情况下，混捏温度也决定着沥青的使用量和糊料质量的好坏。混捏的主要作用有：（1）提高各物料的温度，蒸发物料中的水分（水与沥青是不相融的，水分的存在，影响沥青的浸润）；（2）对各种颗粒料进行掺混，使混合均匀；（3）沥青对物料的浸润，温度的高低直接决定着浸润效果，也决定着糊料质量。一般混捏温度越高，颗粒料温度高，有利于沥青的浸润，沥青的使用量会越小，混捏温度越低，沥青的浸润效果差，沥青的使用量会越大，混捏温度也不易太高，温度太高，容易造成沥青的氧化分解，混捏温度太低，使沥青使用量增大，沥青浸润效果差，同时也会增加设备负荷。降低设备的使用寿命。混捏温度控制以使用沥青温度的10度以内为宜。

5 混捏时间（以间歇混捏为例）

混挂时间的确定应根据颗粒料的配方比例及混捏温度来确定，如果加入生碎，混捏时间可适当延长，混捏时间的长短，也决定了糊料的质量和产量，特别是加入沥青后的混捏时间，当温度高时，时间可相对缩短，温度低时，时间可相对延长，混捏时间长，可使沥青的使用量减少，时间短，沥青的使用量增加，如果混捏温度高，混捏时间不宜过长，否则会造成沥青的氧化分解，导致生块出模后产生裂纹，严重者会形成废块。

6 总结

生产是动态的，随着原料的品种及内在质量的改变、颗粒料的粒度、纯度的变化，温度的波动等因素的变化，都会直接影响到混捏沥青加入量的改变，从而影响到糊料的质量改变及生块的内在、外观质量的变化，因此，在生产过程中，应根据生产过程的各种因素的改变，实行动态控制，根据实际出现的情况及时调整沥青的使用量，以保证糊料及生块内在及外观质量的相对稳定。

参考文献：

[1]铝用炭阳极生产[Z].河南省有色金属行业职业技能鉴定站.

[2]王平甫，宫振等编著.铝电解炭阳极生产与应用[M].冶金工业出版社.