绿色99.85AL生产工艺控制

张新奎

摘 要：本文分析了绿色99.85AL质量波动的因素，就相应工艺控制进行了简明分析陈述。

关键词：绿色99.85AL；阳极质量；电解槽破损；分子比；炭素材料

重熔用铝锭按化学成份可为分八个牌号。目前青海分公司重点生产绿色99.85AL，其纯度要普通99.70AL有明显提高。纯度高的铝具有良好的化学物理性能，而铝中杂质增多，将影响其理化性能，如导电性变坏，耐蚀性降低，白光反射率降低等。可以说，铝锭的质量是与企业效益息息相关的，铝价越高，其使用价值越高，价格和销路出越好，市场上铝锭各品位间存在50元/t至100元/t的差价。因此每提高一个品位，就等于每吨铝多创造了50元至100元的效益。但好品位的铝锭来源于高质量的原铝

1 绿色99.85AL杂质成份分析

在电解铝实际生产中，绿色99.85AL杂质主要为Fe、Si、Zn、V不易控制，随着生产工艺的变化，杂质成份会有很大波动。其它杂质Cu、Ga、Mg等较为稳定。而影响绿色99.85AL杂质Fe、Si、V升高的关键因素为阳极质量和残极高度，电解槽破损，电解铝用炭素材料，电解温度控制等因素决定。

1.1 陽极质量和残极高度对绿色99.85AL质量的影响

铝电解槽中，阳极是铝电解工艺中最主要的组成部分，常被说成是铝电解槽的心脏。预培阳极炭块的质量好坏，直接影响着电解工艺和原铝质量。理化指标不过关的阳极炭块在使用中易出现裂纹，掉块和断层，如不及时处理，会造成电解质直接冲刷阳极钢爪和磷生铁环，引起原铝的含Fe、Si含量急剧上升。

阳极炭块的杂质含量多，特别是铁、硅、钒、钛等氧化物，不仅影响阳极炭块的理化指标，而且同样会在电解过程中进入铝液，影响原铝的纯度。经调研发现影响原铝质量的主要原因是残极太薄，已达到生产所能承受的极限，化钢爪阳极多，阳极底掌穿孔现象时有发生，炭渣量大。残极平均高度与正常相比下降2cm，阳极掉角现象多，导致原铝质量不稳定，含铁量增加。

1.2 电解槽破损严重影响绿色99.85AL质量

提高槽寿命，不仅仅是降低生产成本，还能提高原铝质量。因为电解槽破损后，炭素中的灰分以及耐火材料内衬中的杂质进入铝中，同时阴极钢棒熔化等均造成原铝及杂质含量增多。电解槽铝液铁含量的快速大幅度增加，显然是由于槽底破损，阴极钢棒熔化，通过槽底漏缝进入阴极铝水中所致。影响电解槽阴极破损的主要因素有电解槽的设计，内衬材料的选择、筑炉质量及电解生产过程中技术管理。其中，电解槽筑炉材料包括炭素材料、隔热保温材料等。阴极内衬材料包括阴极炭块和捣固糊等炭素材料， 阴极炭块的质量严重影响了电解槽的寿命和致使Fe、Si含量升高。

1.3 降低电解铝用炭素阳极中的钒含量，提高绿色99.85AL的质量

电解铝用炭素材料中钒的存在是人们至为关心。钒的氧化物是极强的氧化剂，会加速炭阳极和石墨电极的氧化，并使它们的导电性急剧降低。一般来讲，钒的含量不得超过0.02%。延迟焦中的杂质对于氧化速度的影响，以钒和镍最为明显。将钒含量由0.01%增加到0.02%时，阳极的氧化速度增大了0.023g/cm2.h。

2 稳定工艺控制，确保绿色99.85AL质量

合理的工艺技术条件是电解铝平稳生产的前提，也是绿色99.85AL质量的保证。生产实践证明，工艺运行的稳定，绿色99.85AL质量也越优良。

2.1 严把阳极炭块内部标准，降低杂质含量

为确保铝电解工艺的正常运行和稳定生产及原铝质量，提高阳极质量是关键部分，坚持在生产中使用符合国家标准的阳极炭块，同时对阳极中的硅、铁、钠、钙等杂质元素含量也有严格要求。

2.2 阴极炭块标准与国际接轨

要解决好阴极炭块质量首先应该从阴极炭块标准入手，对现行的标准及时进行修订，与国际接轨。另外，使槽底破损和使用原铝质量下降的另一个主要因素是糊的压缩性，焙浇时的收缩率，以及粘接剂炭质填充料的质量。从历年破损情况看，电解槽扎固缝是整个内衬中比较薄弱的部分，所以在选用扎固材料时，尽量使用同一家质量优异的炭素材料。

2.3 去除炭素材料中的钒的有效措施

①高温热处理方的方法，焦炭中金属成分主要以氧化物、硅酸盐、硫酸盐、硫化物、磷酸盐和碳酸盐的形式存在，随着温度升高到2400℃，这些化合物转变成了热的不稳定形态，从而促使金属微量成分的部分或完全分离。所发现的微量成分除铁、钛、钡外，Si、Al、K、Ca、Fe、Ni、Ti、V、Na、S、P、Cu、Gr等都可用2400℃高温热处理的办法部分或全部释出。（此方法在生产炭阳极生产中不宜实现，因炭阳极不需高温石墨化处理，所以不可能达到2400℃高温。

②在生产炭阳极生产中能够实现的去除钒的方法是：将含钒量较高的制造炭阳极原料在煅烧工序，在煅烧窑中在1300℃左右温度下通入氯气除去钒元素 化合物，去除的程度示煅烧温度的高低和通入氯气的多少而变化。

2.4 电解质温度的控制

降低电解质的分子比，电解质温度控制在945℃-955℃为宜，控制合适的分子比，过热度控制在10℃-20℃时，电解槽易于管理，原铝质量才有所保证。

3 结论

总之，绿色99.85AL质量与企业效益息息相关，它是电解铝重要的技术经济指标。好品位的铝锭来源于高质量的原铝，预焙槽的原铝质量管理要从源头抓起，采取行之有效的措施，就可取得良好的效果。而影响原铝质量的主要原因之间，并不是孤立单一的，它们之间相互影响，相互关联。要保证获得优质的原铝质量，优良的原料及辅助材料是前提，适宜的工艺技术条件控制是关键。