阳极掉渣原因分析资料

1、敞开式环型焙烧炉炉运转一段时间后，其运行性能参数往往会发生变化 ，如能耗增大，焙烧阳极质量降低等，因此必须适时地有针对性地对炉子的操作参数进行调整。不仅如此，影响升温曲线的合理阳极焙烧质量的因素很多，除原料因素之外，还有焙烧炉温度的均匀性、性以及最终焙烧温度等运行参数。这些参数一般在焙烧炉设计时给定，但焙烧炉实际运转时，其运行参数却因控制条件水平等影响而会发生变化。操作参数的调整往往多是凭经验。因此，对敞开式环型焙烧炉的运行状况进行全面综合性的测试分析很有必要。这一方面可以及时了解焙烧炉的运行情况，特别是有关燃料的燃烧情况及阳极挥发分的燃烧利用情况以及阳极的升温制度情况等，从而调整焙烧炉的操作

2、参数，提高焙烧炉控制水平。TFrP6PTCSC9C冲却民一、前言：-炭质阳极作为铝电解槽的心脏，其理化性能和工作状况对铝电解生产技术条件的正常保 持，对电流效率、电能消耗以及阳极消耗等经济技术指标的影响十分巨大。优质的炭质阳极能带来95%以上的电流效率，直流电耗能够降至13000Kwh/吨-Al以下，阳极消耗可降至350370kg/吨-Al。而劣质阳极可能造成铝电解电流效率降至85%以下，铝电解直流电耗超过16000Kwh/吨-Al以上，阳极消耗达 600 kg/吨一Al以上。而造成铝电解生产技术经济指 标优劣差异70%以上的原因是由于阳极在理化性能方面的差异所引起的参考文献1。这里涉及到的阳

3、极理化指标有比电阻、气孔率、抗压强度、热导率、二氧化碳反应性等，而在阳 极焙烧的四个温度控制阶段中， 对阳极理化性能的保证很大程度上取决于高温烧结阶段，特别是最终焙烧温度。 要确定最终焙烧温度对阳极理化性能的影响，有必要了解焙烧各温度阶段制品所发生的各种物理化学变化， 了解焙烧制品的理化性能在焙烧各温度阶段的变化，在此对焙烧的基本原理作简单介绍。二、焙烧热处理过程的基本原理：焙烧是在隔绝空气和在介质保护下，将压制成的生制品按一定的升温速率进行加热的热 处理过程。焙烧的主要目的就是：1、排除生制品内的挥发分；2、保证生制品有固定的几何形状；3、保证生制品有良好的导电性和均质性；4、保证生制品有较

4、好的强度参考文献2。而要在看不见、摸不着的焙烧炉内通过热处理过程获取优质理化性能的阳极制品，其焙烧各阶段的温度控制特别是高温烧结阶段的温度控制显得特别重要，而最终焙烧温度和高温保温时间的控制对炭块理化指标的影响尤为突出。根据不同温度阶段焙烧制品在焙烧炉内的物理化学变化， 我们将制品的焙烧过程分为以下四 个阶段：1、 低温预热阶段（制品温度200C，火道温度 350C） : 当生制品加热到200C时，生制品处于塑性状况，粘接剂开始软化，没有发生明显的物理化 学变化， 只在制品内外温差和压力差的作用下产生迁移， 制品的理化性能基本保持着骨料原 有的特性，没有多大的改变；2、 粘结剂成焦阶段（制品温

5、度200C700C，火道温度 350C800C）:当制品温度超过200C时，粘接剂开始分解，排出大量挥发分，并进行激烈的分解、缩 聚、和焦化反应，成为粘结焦。在此阶段中，制品通过分解、缩聚、和焦化反应，理化性能 有了本质的变化，比电阻下降， 真比重提高， 机械强度增强， 制品的二氧化碳反应速率迅速 下降，但此温度阶段的制品尚不具备作为铝电解用阳极所必须具备的理化性能，还需进一步加热到1100C左右；3、高温烧结阶段（制品温度 700C 1050C，火道温度 800C 1180C）:.当制品温度超过700C时，粘接剂焦化过程基本结束，为了进一步降低制品的电阻率， 提高制品的均质性和强度，制品温度

6、应当继续升至1100C左右，以提高制品的理化性能。经过高温烧结阶段的制品其理化性能得到了极大的改善和加强，完全满足作为铝电解用阳极的需要；4、冷却阶段。在焙烧热处理过程的四个阶段中， 低温预热阶段、 粘结剂成焦阶段和冷却阶段主要决定 预焙阳极的外观质量， 只能部分改观阳极的理化性能， 高温烧结阶段才是决定阳极理化性能 的关键所在， 这也就说明只有高温阶段才能实现阳极具有较好的导电性和均质性，有较好的强度这一目的。三、最终焙烧温度对阳极理化性能的影响：为了准确掌握不同焙烧终值温度对阳极制品理化性能的影响，我们对不同温度阶段的制品进行取样分析，得出表一数据： （以下图表中列举的温度均指阳极制品温度

7、，与火道温度 相差5OCs 100C） 表一：不同焙烧温度下的阳极理化性能指标指标温度（C ）CO2反应消耗率 mg/cm2.h真比重g/cm3假比重g/cm3气 孔 率%烧 损 %比 电 阻Q mm2/m抗压强度 Mpa100/1.741.702.300.71702038.9 0 X! V* ? o8 ; ; D& Rf2 U200/1.761.693.932.091452130.5 2 V% K+ O( F+ 300/1.781.6010.113.541022625.2400/1.801.5215.567.78603220.3500/1.831.4819.139.37301526.7600

8、1401.861.4621.519.78142233.9 ( s, F. q# e$ v9 J7001301.901.4722.639.8714540.68001121.931.4922.8010.019542.8900781.951.5023.0810.088445.21000561.981.5123.7410.336146.6 . k9 T5 C6 r8 g1100452.021.5324.2610.5854482 $.1200472.011.5124.8810.785547.5Table1: The physics and chemistry performance at differe

9、nt baking temperature 我们将取样分析得出的数据绘制成“焙烧温度与理化性能关系曲线”进行对应分析， 为了方 便起见，我们只取在700C以上温度阶段所测得的数据作为分析依据参考文献1。1、焙烧温度与烧损率的关系曲线：Figi: The relati on diagram of bak ing temperature and the rateof burning loss从图一可看出，当制品温度超过1200C时，炭块烧损达到10.78%，而从以下的图表分析中可知，焙烧温度超过1200C并不能太多的改善制品的理化性能，相反的只能增加炭块的烧损。2、焙烧温度与气孔率的关系曲线：!

10、W2 T8 h: s6 a j; F0 .Fig2: The relation diagram of baking temperature and porosity从图二分析：随着焙烧温度的升高，制品的孔隙率增大。在900Cs 1100C左右，已不再有挥发分排出，制品已不再收缩，气孔率保持平稳，但随着焙烧温度的进一步提高， 由于粘结焦基本质点的密集程度和结构排列规整化程度随温度升高而增强，导致气孔率继续增大，而气孔率的增大对制品的机械强度、比电阻等理化性能是没有好处的。6 X: c/ l- X- . y# g; d. Z3、焙烧温度与比电阻的关系曲线：Fig3: The relation di

11、agram of baking temperature andresistivity生制品的比电阻比较大，一般在570s650 Q mm2/m左右。当制品温度大于700C以后，粘接剂的焦化过程基本结束，比电阻显著降低，当制品温度达到1100C时，比电阻值降低到最低点，当制品温度超过1100C时，由于制品气孔率的增大，反而会导致制品比电阻增大，从图三可以清楚地看到这一点。4、焙烧温度与抗压强度的关系曲线：Fig4: The relation diagram of baking temperature and compressive strength从图四我们可看出，700 C以后制品的抗压强度随

12、着温度的升高不断提高，至U1100C时达到最高值，当制品温度进一步升到1200C时，制品强度没有太大的改观，反而有所下降。5、焙烧温度与二氧化碳反应消耗率的关系曲线：Fig5: The relation diagram of baking temperature and reaction efficiency of CO2随着制品焙烧温度的升高， 制品的均质性、 强度和抗氧化性能进一步增强使制品的二氧化碳 反应速率迅速下降，当制品温度达到 1100C时，这种反应速率下降到最低点，但当继续升 温到1200C，制品的二氧化碳反应消耗速率又有所增加。综合分析：从表一列举的不同焙烧温度下的阳极理化性能

13、指标和图一至图五绘制的焙烧温度 理化性能关系曲线图我们可以得出以下结论：、当制品温度达到多大的变化；、当制品温度达到1100C时，阳极比电阻降至最低值，其强度基本上保持稳定，并没有1100C时，粘结焦的焙烧程度接近骨料煅烧的程度，使阳极二氧化碳反应消耗率迅速降低，而这一指标的降低对减少阳极在电解过程中掉渣、氧化， 保证正常的电解生产技术条件，降低阳极消耗有非常重要的意义；、当制品温度提高到1200C时，高温使粘结焦进一步收缩以致产生裂纹，导致阳极强度下降， 烧损量增多， 导电性受裂纹影响也有下降的趋势， 这从图一、图三和图四可以清楚地 看到。这说明过高的焙烧终温对阳极质量没有任何的帮助；( k

14、6 Z4 k4 o j i*、当制品温度提高到1200C或1200C以上时，火道温度将会达到1250Cs 1300C以上,这样高的焙烧温度并不能太多的改善阳极理化性能， 只能加速焙烧炉火道墙的破损， 缩短炉 体使用寿命，同时也大大增加了能源的消耗。四、实际效果检验： $ Z: P+ i- L- K通过上述分析， 我们得出结论： 不同的焙烧终值温度对制品的理化性能有着重要的影响，要获取具有最佳理化性能的阳极制品， 对焙烧终值温度的控制是非常重要的。 上述实验数据表明焙烧终值温度（这里指制品温度）设在1100C左右是比较合适的。为了在实际生产中取得同样的效果，我公司在2002年开始修订焙烧曲线，将

15、原来的最终焙烧温度1250C（这里指火道温度） 修改为1180Cs 1220C ,制品温度保持在1080Cs 1120C,同时高温保温时间稳定在2 8小时以上。对无论采用五室运转180小时升温曲线还是六室运转216小时升温曲线均按修改后的曲线进行控制， 这样既缩短了达到高温的时间， 增加了保温时间， 同时也大大地减少了能源消耗， 避免了火道过烧， 延长了焙烧炉的寿命， 对生产出来的炭块 进行理化指标取样分析， 取得的效果非常明显。 下表列出了 2002 年至 2005年四年中我厂焙 烧阳极制品的理化性能指标 参考资料 3（见表二）：表二：青铝2002s 2005年阳极理化指标统计表 指标年份假比重 g/cm3真比重 g/cm3比电阻Q mm/m抗压强度 Mpa气孔率%CO2反应消耗率 mg/cm2.h2002年1.502.0254.7837.925.8942.52003年1.512.0253.94125.13442004年1.532.0254.540.924.41485 z J/ L; n1 D.w6 B!2005年1.532.035441.1724.8145Table2:The statistic ofanode physicsand chemistryperformance in qing haico.(2002-2005)-