（山東鄒城炭素廠 ） 摘要：介紹了全石墨正極炭塊原材料的選擇、生產配方的選擇、粘結劑用量的確定及生產工藝技術參數等，并成功研制了全石墨正極炭塊堵塞。 石墨鋁陰極碳塊。 將所得工業試塊應用于電解槽實驗。 結果表明，工業試驗炭塊完全達到了開發目標，性能優于國外同類產品，節電效果顯著。 關鍵詞：全石墨陰極碳塊電阻率電解槽 1、前言 隨著我國鋁工業的快速發展，鋁工業技術發生了革命。 大型中心切削材料的制備。 它取代了以前的小型自烤罐。 這使我國電解鋁行業從數量到質量發生了深刻變化。 推廣大型預焙槽鋁冶煉技術。 ，成為國內鋁電解廠快速發展的支柱技術。 陰極炭塊是鋁電解槽結構的主要部分。 它與鋁水和電解液直接接觸，具有導電作用。 它是影響電解槽壽命的關鍵部件。 由于電解槽容量的增大，鋁電解過程中的電場、磁場、熱場變得更加復雜。 電化學力和機械力對正極材料的侵蝕和侵蝕增加。 電解槽的早期損壞日益突出，鋁隧道已分解。 節能鋰生活問題已成為國內外鋁行業關注的話題。 目前國際上普遍采用高導電率、高石墨化度、低膨脹率的全石墨陰極炭塊和石墨化陰極炭塊，這使得鋁電解槽具有較低的陰極壓降，大大降低了鋁電解效率。 單位消耗減少，降低成本。
因此，盈鋼優質炭塊（優質半石墨和全石墨陰極炭塊）和石墨化陰極炭塊的開發和推廣，可以進一步延長電解槽壽命，提高產量，降低電耗，越來越受到鋁行業的關注。 采礦技術研究人員在原有半石墨陰極炭塊生產工藝的基礎上，對全石墨陰極炭塊的原料選擇、生產配方的選擇、生產工藝的調整進行了探討，成功成功開發出鋁用高品質全石墨陰極碳塊。 應用于電解槽實驗，節電效果顯著。 2． 全石墨鋁陰極炭塊的發展 2.1 全石墨鋁陰極炭塊的發展目標及主要技術指標 2.1.1 發展目標 根據鋁陰極炭塊國際標準的技術要求，生產全石墨鋁陰極炭塊已選擇。 石墨鍋陰極炭塊所用原料為：人造石墨和瀝青。 我們開發了高品質的全石墨鋁陰極碳塊，其防火規格高于 Shan的國內和國際技術標準，以提高碳塊的導電性和電阻。 抗壓強度和耐鈉47蝕刻，降低鋁功耗并延長槽壽命。 2.1.2主要技術指標：電阻率，抗壓強度，灰分1%，體積密度1.599/cm3，真密度2.109/cm3，開孔率190元 2.2全石墨鋁 研制陰極碳塊的工藝流程。 生產全石墨陰極炭塊的主要工藝流程為：破碎、配料、捏合、成型、焙燒、添加：[。
圖1 全石墨鋁陰極炭塊生產工藝流程圖 2.3 主要生產設備及檢測方法 主要生產設備為：德國公司強力間歇式混合機； 生產的ZI)C-TF四軸調幅振動成型機：48室帶蓋環型焙燒爐。 焙燒過程采用+/-H360小時升溫曲線。 試驗過程中，成型工藝逐片檢查生料的外觀質量，并測試堆積密度。 焙燒過程：以爐品（24件）為一批，對灰分、容重、真密度、抗壓強度、電阻率等質量指標進行取樣分析。 1）灰分采用GB/炭材料灰分測定方法； 2)堆積密度采用YB/Yll9碳材料體積密度測定方法； 3)真密度采用GB/碳材料真密度測定方法；。 48.4）抗壓強度采用GB/碳材料抗壓強度測定方法； 5）電阻率采用YB/T120碳材料電阻率測量方法： 2.4原材料的選擇。 鋁電解槽的陰極在電解過程中含有電解液。 液體和鋁液，在電場、磁場、熱場的作用下，這些物質與陰極碳材料發生化學腐蝕和物理機械作用，以及鋁液對陰極的磨損。 傳統研究表明，以石油焦為基礎的碳制品在2300℃以上的溫度下石墨化后成為人造石墨。 石墨化程度高，結構致密，粉末比電阻低。 具有優良的耐鈉腐蝕性能。 因此，選擇抗鈉腐蝕能力強的廢舊石墨電極塊和碎屑作為生產全石墨陰極炭塊的固體原料。
人造石墨的技術條件見表1。 表1 人造石墨技術條件 單位指標 總水分 O.5 真密度 g/ca32.20 電阻率 由于改性瀝青含有較高的B樹脂和合適的甲苯不溶物，具有粘結力強、碳化率高的特點。 用它作為粘結劑可以提高焙燒過程的結焦值，增加炭塊的密度，增加炭塊的體積密度和抗壓強度，提高炭塊的導電性和耐鈉腐蝕性能，提高炭塊的耐鈉腐蝕性能。碳塊的產量。 因此，選用改性瀝青作為粘結劑。 改性瀝青技術條件見表2。 表2 改性瀝青技術條件\項目指標名稱 單位指標 3.0（超過該指標不會失效） 含水率僅作為生產中的控制指標，不作為生產中的控制指標。一個評估依據。 2.5 配方中固體原料最大粒徑及粒徑用量的測定。 配方中干料的最大粒徑和粒徑組成是影響產品質量極其重要的因素。 最大粒徑和粒度組成的合理性幾乎影響到炭素產品的收率和各項性能。 在確定全石墨鋁用陰極炭塊的最大粒徑和粒度組成時，要充分考慮原料石墨塊的物理、化學性質對產品性能的影響，同時還要考慮原料二級破碎系統的物料粒度分布保證物料平衡，有利于組織生產。 根據生產規格半石墨鋁陰極炭塊產品的經驗，并考慮到影響振動成型工藝的因素，配方中適當增加小顆粒的用量，以提高其密度和強度。產品。 綜合以上因素，調整確定全石墨鋁陰極炭塊配方中骨料最大粒徑為，其粒徑級別為A-BIn、B-Omm和粉末。 干料配方如表3所示。
． 49． 表3 干料配方粒度名稱 混合百分比/% A--.6 粘結劑用量根據普通半石墨鋁生產陰極炭塊粘結劑用量經驗數據確定，考慮考慮到干料配方的變化、石墨對粘結劑吸附性能的影響等，初步計算出作為粘結劑的煤瀝青的比例，然后觀察第一鍋捏制的膏體顏色來判斷是否添加量油適量，然后根據生產經驗并根據原晶的熱容重，確定全石墨鋁陰極碳塊粘結劑的用??量為cd%。 2.7捏合、成型、烘烤工藝的調整。 兩種工藝的調整是根據半石墨鋁用陰極炭塊混煉、成型、焙燒工藝的技術參數，必須充分考慮。 石墨導熱系數高、糊料可塑性和流動性變化等因素。在生產試驗過程中，對全石墨鍋_Hj陰極炭塊的干料加熱時間和振動成型時間進行了調整。 由于模壓生坯中瀝青用量的增加，焙燒溫升曲線也作了相應調整。 3． 試驗結果及應用 3.1試驗結果 碳素制品廠于2007年8月進行了全石墨鋁陰極炭塊試制，第一批試制的全石墨鋁陰極炭塊原料共計69塊。 生料合格率為98.5%，烤鍋合格率為100%，機加工產品合格率為92%。 物理和化學性質分析非常好。 ，達到了pre-j弱測試的目的。 理化性能指標分析統計如下表4所示。
表4 全石墨鋁陰極炭塊理化性能分析結果取樣真密度體積密度電阻率抗壓強度彎曲強度序號g/cm3g/。 662.121..21O。 822.111..500。 622.131.。 14O。 822.121..30O。 902.131.。 600.922.131.。 080.642.141..60O。 882.121..620.862.141.68 17 41 10.52 O.902.14 1.68 20 40 11.62 最小值 O.66 2.11 1.64 16 32 21 平均 O. 80 2.13 1.67 18 36.7 10.73 標準 O. 3 2.16 1.65 20 27 10 代表 90 年代國際先進水平，5BGN 全石墨鋁芯陰極炭塊土理化性能指標見表 5 . ． 50． 表 55 BGN 全石墨鋁陰極炭塊主要理化性能 標準 真密度 體積密度 電阻率 抗壓強度 彎曲強度 項目 g/cm3g/cm3 UQm MPa MPa 標準 0.3 2.16 1.65 20 27 10 試制 理化對比分析全石墨鋁用陰極炭塊性能分析結果4及德國良力公司5BGN全石墨鋁用陰極炭塊主要理化性能指標表5：體積密度、電阻率、抗壓強度、抗折強度四強度指標優于5BGN指標，表明配方選擇和工藝技術確定已達到最優水平，而灰分和真密度低于德國良力公司5BGN標準。 其原因是所用石墨原料灰分高、真密度低造成的。
這也對生產高品質全石墨鋁陰極碳塊所用的原材料提出了更高的質量要求。 3.2全石墨鋁陰極炭塊在電解槽中的應用試驗。 在系列電解槽上選用兩槽（103#、247#）搭建電解槽爐體。 ，并選取國家普通半石墨陰極碳塊進行對比一：工業運行試驗。 3.2.1 筑爐及焙燒啟動 全石墨鋁陰極炭塊筑爐所用的碳糊、鋼棒糊必須與普通半石墨陰極炭塊所用的碳糊、鋼棒相配套。 膏體不一樣。 只有這樣，才有利于穩定和降低碳塊、碳塊與鋼棒之間的陰極壓降，增強耐鈉腐蝕性能。 在制作全石墨鋁陰極碳塊爐用碳糊和鋼棒糊的過程中，我們重新選擇了原材料，調整了成分和工藝條件，生產出了配套的糊。 電解槽建爐過程中，采用與普通半石墨陰極炭塊相同的建爐技術、操作程序和方法。 電解槽的焙燒啟動會影響電解槽壽命的15-25%。 因此，必須對電解槽的焙燒啟動給予足夠的重視和重視，合理選擇電解槽的焙燒啟動方法和工藝技術控制措施。 本次電解槽的焙燒啟動是J焦炭粒-石墨粉混合物的電阻焙燒的無效啟動。 電解槽焙燒啟動過程中，必須嚴格執行焙燒啟動工藝控制和操作規程，確保電解槽焙燒啟動正常運行，為提高電解槽壽命奠定堅實的基礎。電解池。
電解槽焙燒開始后的鋁填充量為16t/臺。 3.2.2 生產異常期的管理 生產異常期（即電解槽啟動后三個月）的控制和管理必須精心照顧（像照顧嬰兒一樣），為生產創造良好的先天條件。好1：工藝技術條件良好，聚合物爐結構良好，爐頂組織良好。 只有這樣，電解槽才能在正常生產期的后期運行管理中達到事半功倍的效果。 生產異常期電解槽的運行是其壽命中內部矛盾變化最激烈的時期，也是調整工藝和技術條件最關鍵的時期。 應逐步調整電解槽的初始高溫、聚合物比例、高電解液液位等工藝參數以及電解槽運行的內外溫差，并定期調整爐溫。已確立的。 這一系列技術措施將極大有利于后續生產的穩定性和延長電解槽的壽命，也為電解槽的安全運行奠定了良好的基礎。 因此，電解槽在異常生產期間必須嚴格遵循以下工藝技術曲線。 ． 51． （cm） 30 60 90 電解液高度與時間的關系 995 電量 990 溶液 985 溫度 980 度 975 970 965 960 955 時間 60 90 120 時間（天） 圖3為電解溫度與時間的關系。 52． 3.1 2.52.4 3060 90 120 時間（天） 圖4 分子比與時間的關系 3060 90 時間（天） 圖5 效果系數與時間的關系 3.2.3 全石墨鋁正極 2個電池使用炭塊（103#、247#）在系列電解槽上。 工業運行試驗是在正常運行條件下進行的，并與使用普通半石墨陰極炭塊進行比較。
103#、#兩罐工業試驗中，與對比罐（普通半石墨陰極炭塊）相比，全石墨陰極炭塊表明罐體工況穩定，多項技術經濟指標理想，尤其是爐底電壓降更低，試驗槽電流效率高于對比槽，功耗低于對比槽。 爐底壓降對比見表5，第一、二、三、四次試驗的平均值(10謝) 267 266 262 259 261.5 263.5 15l 332 352 324 335.3 131 11緩19 349 336 360 341． 336 119 件 332 353 358 335 344.5 331.6 123 125# 348 345 352 338 345.8 290
