原料质量在炭阳极生产中的作用及影响

李德伟

摘 要：本文阐述了铝电解用炭阳极生产中的主要原料：石油焦、沥青、残极的物理、化学性质及其所含微量元素在炭阳极生产中的作用。总结出要生产高质量的铝电解用炭阳极必须以高质量的原料作为前提和基础。

关键词：原料质量；阳极质量；炭阳极生产

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.210

在我国实际发展的过程中，铝电解技术已经呈现大型化的进步状态，而炭阳极直接影响其使用效果。因此，在实际发展的过程中，应当予以一定重视，利用现代化方式对其进行处理，明确石油焦對其质量产生的影响情况，利用科学方式应对其中存在的问题，在一定程度上，可以全面提高相关工作可靠性与有效性，建立专门的管理机制，逐渐优化其发展体系，解决当前生产操作中面临的问题，为其后续发展奠定基础。

1 石油焦对阳极质量的作用及影响

1.1 石油焦的物理、化学性质

作为炭阳极生产中的主要原料。石油焦是用石油提炼后的重质渣油经过加热分解和聚合而成的固体炭质材料。此类焦炭在实际使用的过程中，灰分化率很低，通常情况下，在1.1%以内。然而，在高温环境之下，很容易出现石墨化的现象，由此可以发现石油焦的特点。对于炭阳极而言，会在使用质量方面产生一定的影响。

在对石油焦进行分析的过程中，可以根据外观结构与形态等，将其分为几个类型。首先，海绵类型。此类石油焦中含有树脂成分与沥青成分，对于组分的要求很高，但是，由于其中含有较多的杂质结构，因此，在实际工作期间，不能将其作为炭阳极的生产原材料。其次，蜂窝类型。此类石油焦中含有树脂与沥青组成部分，且孔隙较为均匀，适合制造碳素等相关产品。同时，其中含有芳香烃等成分，有利于对炭阳极进行制作。在使用此类石油焦的过程中，相关生产部门可以对其进行定向处理，利用现代化工作方式，解决当前存在的问题。

1.2 石油焦中微量元素对炭阳极质量的影响

对于低硫类型的石油焦而言，含硫量通常在0.51%以下，对于中硫蕉而言，通常含硫量在1.1%左右。对于高硫焦而言，通常含硫量在1.6%左右。在石油焦中，如果含硫量较高，会导致其导电性能降低，如果在高温环境之下，很容易出现一些难以解决的问题。因此，在选择石油焦期间，应当筛选含硫量较低的产品，保证其使用效果，避免出现裂缝与电阻率消耗问题，提高产品的生产性能。

对于石油焦而言，其中主要杂质可以分为：硅元素、铁元素、铝元素、萌元素、硫元素、钙元素、钠元素、镁元素等。其中，铝元素与镁元素都是电解质所需要的成分，而其他元素中含有较多有害物质，不能保证相关工作效果，难以对其进行全面管理与控制。

1.3 石油焦特性对炭阳极生产的影响

（1） 在对产品进行煅烧处理之后，能够全面提高其导电性能，且粉末中的电阻很低，有利于对炭阳极的电阻进行全面管理。同时，在煅烧工作完成之后，可以明确颗粒的分布情况，利用粉碎与筛分等方式，建立专门的分化管理机制，以便于完成当前各项任务。

（2） 在煅烧工作完成之后，产品结构的密度呈现适中状态，且孔度相对很低，在一定程度上，密度范围减小，有利于提高炭阳极的致密性，保证产品生产质量。

（3） 在实际工作的过程中，煅烧方式有利于减少石油焦与空气之间的反应，避免因为氧化反应出现严重的损失。

（4） 在煅烧工作完成之后，产品的膨胀系数会逐渐减小，具有一定的热稳定性能，能够避免出现裂缝问题。

（5） 石油焦水分含量不应过高，否则影响煅烧质量，煅后焦水分小于0.2%，受潮的煅后焦需烘干方可使用，否则影响混捏和生阳极质量。

（6） 骨料焦的气孔特性，不仅影响到骨料配方粒级尺寸的选择而且更主要的是影响混捏时沥青的配入量。

2 沥青对炭阳极生产的作用及影响

2.1 沥青的物理化学性能

对于沥青材料而言，主要是在煤焦油蒸馏工作完成之后，获取的相关残渣结构。在此期间，不同蒸馏技术的使用，会得到不同的沥青材料，因此，应当保证软化温度控制的合理性，提高产品生产质量。

2.2 沥青成分、特性对炭阳极的作用及影响

喹啉不溶物（QI）又称高分子树脂。含量的多少取决于煤的焦化程度、煤混合料的组成和沥青的制取方法，一定量的炭青质可以提高制品的强度，提高阳极的导电性和降低焙烧过程中的收缩率。a组分甲苯不溶物，旧称游离炭，是溶于喹啉，但不溶于甲苯的组分；该组分易于熔化和烧结。它的最重要功能是提高糊料强度，提高炭阳极强度。β组分又称沥青脂，具有良好的粘附性能和黏结性物体的较高的能力。沥青脂生成的焦，焦化值大，结焦性能好，孔壁结实，结构呈纤维状，制品的强度高，电阻小。Y组分是碳环化合物和杂环化合物的混合何，又称石油质、沥青质或轻油组分、低分子树脂等，它溶于苯和石油醚，常温下为半流化黏合体。它使沥青具有良好的润湿能力，Y组分大，沥青流动性好，挥发分大，焙烧收缩大；Y组分小，沥青流动性差，可塑性差，焙烧收缩小。

3 残极对炭阳极生产的影响

对于残极而言，主要是对炭阳极进行处理的过程中，在电解槽中残留的成分。在使用炭阳极的过程中，阳极会受到一定程度的影响出现损耗现象，因此，需要根据此类情况，对电解槽的实际情况进行控制。在产品使用一段时间之后，会出现炭块变薄的现象，为了更好的对其进行处理，必须更换此类成分。

在残极与电解质长时间接触的情况下，会出现电解质成分，例如：铝成分、钾成分、钠成分、镁成分等，会依附在外表。因此，要对其进行清理，保证各类材料的再利用。在清理过程中，应当做好粉碎与筛分等工作。

综合对各种原料的分析。要生产出优质的阳极炭块要从三个方面做好原料过程控制：首先在源头上对石油焦和沥青进行严格把关杜绝不达标的原料入库同时做好库存保管和输送环节的严控保证原料不受污染变质。其次在原料的进一步加工过程中要严格执行相关体系标准，使原料的各项性能指标在各个工序中得到增强稳定。最后在原料的使用过程中严格遵循各个性能特性指标规律，科学利用、合理组织生产。

参考文献：

[1]童芳森，许斌，李哲浩.炭素材料生产问答[M].北京：冶金工业出版社，1991年11月第1版.endprint