关键词：控制；预焙阳极；微量元素
生产电解铝用预焙阳极的主要原料是石油焦和煤沥青及回收利用的残极。因而阳极质量与原料质量、制造过程等密切相关。实验证明，微量元素对阳极在电解槽内的使用性能产生很大影响，导致电解效率降低，炭耗增大，给电解生产和成本控制造成严重影响。另外，原料在倒运和加工过程中存在二次污染问题，增加了预焙阳极微量元素的控制难度。因此有必要对原料中的微量元素进行研究，加强过程控制，通过过程监控和工业实验探索控制微量元素的方法，从而提高预焙阳极质量。
一、预焙阳极中的微量元素的来源
要想对预焙阳极中的微量元素进行控制，必须要了解预焙阳极中的微量元素的来源。它的来源主要有两个，其中有一部分的微量元素是从原料的杂质里带出来的。因为石油炼制厂家的油源不一样，所以预焙阳极原料中带有的杂质也就不一样。但是无论什么样的杂质，其中几乎都包含的Ni、Na、Ca、Fe、Si、V等微量元素，这些元素都会在原油采集时被带入预焙阳极的生产中。
还有一部分来源是在生产中加入进去的。预焙阳极在生产过程时，会使用一部分的生熟碎、残极和收尘粉等，这些物质之中也会带有一些微量元素，或和都会对预焙阳极中的微量元素发生作用。
二、微量元素对于预焙阳极质量的影响
研究表明，某些微量元素会使阳极性能变差，导致阳极消耗增加、铝液污染。在铝电解过程中，阳极底部处在960℃左右温度下的熔融电解质液体浸泡和同样温度4kPa压力的CO2气体包围中。阳极上部暴露在500℃左右的空气中(有氧化铝粉保温层)，由于炭阳极基体由经煅烧的原料石油焦颗粒和由煤沥青黏结焦组成，加上微量元素和杂质引起的活性差异，阳极与CO2和空气的反应是有选择性的，造成破坏有两种形式，一是部分炭质点与CO2或空气直接反应生成CO或CO2，通称氧化损失或氧化度；二是由于黏结焦已氧化掉，剩余的炭骨料疏松脱落、掉渣，通称脱落度或粉尘损失。
预培阳极中的微量元素有很多，其中不同微量元素会对预焙阳极产生不同的影响，但是这些影响都在改变着预焙阳极的质量。其中对阳极氧化速度最快的是镍和钒元素，他们的含量越高，预培阳极的氧化程度就会越重，尤其是镍含量的增加会降低预焙阳极的导电性，导致电解槽的电流效率减慢。所以为了保证预焙阳极的质量，其中的镍和钒不能过多。
钠元素的催化效果也较强，其会影响预培阳极二氧化碳的反应性和空气的反应性，钠元素越多，反应性越大。另外，硫元素的含量在lwt%-4wt%时，阳极的消耗会因硫的增长而减少，当硫含量比较高时，其在电解时对原铝的品质目前没有发现不利影响。
三、预焙阳极中微量元素的控制和生产实践
1.确定控制对象
以往很多厂家对预焙阳极中的各微量元素的影响差异不够重视，所以不知控制哪些元素效果最好。没有重点的进行控制就导致预焙阳极的品质不高，从而影响之后的生产过程。因此，要控制预焙阳极中的微量元素，必须要确定控制的对象。
首先要对预焙阳极中的各微量元素进行取样，然后分析与指标要求的含量差异。经研究证明，预焙阳极中的各微量元素中Ca元素对空气和二氧化碳反应性较强，另外还有Na.Si.V的含量多对预焙阳极的影响较大。所以，可以确定把这四种微量元素作为重点控制对象，在生产实践中严格控制它们的质量。
2.生产原料的选择
预焙阳极中的微量元素有一部分是来源于生产原料的杂质，所以要想对预焙阳极中的各微量元素加以控制，就必须要重视生产原料的选择。
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一般预焙阳极的生产原料是煤沥青和石油焦，不同时期和不同厂家中出产的石油焦各微量元素的含量都不同，所以不能凭经验去进行选择。目前，通过长期的数据调查发现，我国的石油焦中Ca、Na、Si、V这四种重点控制的微量元素含量较多，而对预焙阳极影响较强的微量元素含有量较少，所以相对于进口原料比，也可以选择我国的石油焦原材料。另外，在进行原材料选购时，可以使用微量元素监测设备来检测原材料中微量元素的含量，把含量波动变化数据分类、整理、分析，从而在各个时期指导釆购，进行合理的选择与匹配。
3.石油焦的混合
为了更好的使预焙阳极中的微量元素达到生产的要求，在选择合适的石油焦的基础上，可以对两种或更多中的石油焦进行混和处理。这样就要求在釆购结束后，将不同产地的石油焦分开放置，然后根据收集的信息计算出合理的石油焦混合配方。这个配方可以计算多个，然后在比较和筛选中选择最合适的方案，进行配置并投入生产。
如果生产中发现有不合适的地方，要把实际产值和理论结果进行对比，找到不相符合的因素，然后尽快对配方进行完善与更改。
配方的制定期间要注意，不同产地的石油焦不能过多，要控制在四种之内。然后尽量选择性质相近的石油焦进行混合加工，混合时还要考虑其密度、挥发量和颗粒大小等因素。另外，在配方中要考虑到微量元素的挥发问题，尽量把硫元素的含量在原有基础上在增加2%,这利于之后燃烧技术的发挥。
4.预焙阳极生产实践
在预焙阳极的生产过程中，其微量元素会对环境造成一定的污染，所以要对污染过程加以控制，降低可管控因素的污染，具体可以从以下几个方面进行实践。
（1）加强原料运输过程中的管控，尤其要在仓料中检查是否混有工业垃圾与落地料，一旦发现，要立即清理，否则会使Fe元素增加，造成生产污染。
（2）在煅烧的过程之前，要检查燃烧窑的内衬，若发现有磨损或脱落的情况，要及时剔除。另外，平时也要注意收尘器和冷却筒的养护和检测。
（3）磨粉过程中，球磨机钢球易发生磨损，从而导致Fe元素含量增多，所以要使用质量好、耐磨性强的球磨机钢球，例如，铸钢的球磨机钢球就比铸铁的耐磨得多，所以可以选择铸钢的球磨机钢球。
（4）要定期检查残极输送皮带上的除铁器设备功能，以保证在进行残极压脱落时，能够将磷铁全部清理干净。
5.其他生产细节要求
（1）在石油焦原料储藏时，一定要采取一定的保护措施，避免石油焦污染与混焦。例如，可以将其摆放在室外露天处，然后最好给其贴上标识。另外，在其运输过程中，要安排除铁装置。
（2）在生产过程中，要检查配料，最大程度的保证配料的均匀性。
（3）生产时，要对微量的成分信息进行汇报和传递，尽量缩短传递时间，这样利于在结果出现变化时有时间进行调整和改进。
（4）要在生碎与熟碎返程时细心操作，确保二者品种达成一致。（5）在使用残极时一定要明确纳元素的含量，防止避免含量超出界限。
结语：阳极微量元素含量是表征阳极质量的重要指标。工作人员可以通过以上策略，在原料的采集、储存和具体生产中对其微量元素进行控制，一定要将预焙阳极中微量元素的含量控制在国家规定的范围之内。
参考文献
[1]李宁,王素生,黎文湘,etal.影响预焙阳极质量的因素分析[J].中国金属通报,2017(12)
[2]孟祥波.铝用预焙阳极石油焦掺配工艺的应用研究[D].湖南大学,2016
[3]拜亚茹.预焙阳极生产工艺现状[J].石化技术,2016(2)
[4]杨新兴.浅析铝用预焙阳极质量对电解铝生产的影响[J].化工管理,2016(26)
论文作者:,张增堂
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/13
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