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摘要：预焙阳极是预焙槽铝电解生产的心脏，不仅作为导电电极把电流导入电解槽，而且参与氧化铝电解的电化学反应。预焙阳极质量的好坏直接影响到电解槽的生产及技术、经济指标。本文通过对预焙阳极生坯缺陷进行原因分析，并相应提出能够解决预焙阳极生坯缺陷的措施，来提高预焙阳极生坯的质量，降低生产成本，以对今后的生产有所提高。
关键词：铝电解 预焙阳极 阳极生坯 阳极缺陷
大量铝电解槽运行实践证明，电解槽70%的故障是由阳极造成。如果铝电解槽长期使用质量低劣的阳极，将导致铝电解槽发生病变，继而引发病槽，缩短电解槽寿命。本文主要对预焙阳极生坯生产过程中出现的各种缺陷，及其产生原因加以分析，采取针对性的防范措施，以提高预焙阳极生坯的质量，满足铝电解生产的需要。
1、影响预焙阳极生坯质量的因素
影响预焙阳极生坯质量的因素很多，在阳极生产中每道生产工序质量问题最终都将在焙烧成后暴露出来。由于预焙阳极生产周期长，需要对每道工序生产质量严格控制，减少经济损失。
1.1原料对预焙阳极生坯质量的影响
研究表明，煅烧石油焦的体积密度、真密度、CO2反应性、空气反应性以及焦粉量将直接影响预焙阳极生坯质量。焦炭的CO2反应性越高，阳极CO2反应残余则越低。焦炭的空气和CO2反应性随体积密度和真密度的升高而降低，随钠含量的升高而升高，且焦炭的Na敏感性与S含量有关，S可降低其催化活性。焦粉对空气反应残余有负面影响，粉焦量从2%增加到20%则空气反应残余从80%降至70%左右。挥发分与煅烧石油焦的体积密度有直接关系。当挥发分低于12%时，煅后焦体积密度的变化直接影响预焙阳极的体积密度。挥发分增加1%，则体积密度越低0.01g/cm3。沥青的各项指标近年比较稳定，结焦值有所增加，这有利于提高预焙阳极生坯质量。
1.2原料配方及其控制对预焙阳极生坯质量的影响
目前国内预焙阳极生产面临石油焦来源杂，性能波动大等问题。作为预焙阳极生产厂家一方面要严格把进厂原料质量关，另一方面要积极适应优质阳极石油焦缺乏的现状，根据原料S含量及挥发分含量合理地对不同等级的石油焦进行搭配使用，使有害成分的危害降低到最低程度，对提高阳极质量有积极意义。在受控状态下以合理的形式使用残极可以提高阳极质量。当残极用量小于10%时，焙烧阳极体积密度为1.45 g/cm3～1.48 g/cm3；用量大于25%时，则体积密度可达1.50 g/cm3～1.52g/cm3。随着电解槽规模的扩大和相应的预焙阳极尺寸的增大，大颗粒配方应运而生。采用大颗粒配方既有利于提高预焙阳极抗热震性、抗氧化性和机械强度，有利于降低阳极生产成本。但最大颗粒应根据国内原料的性能和工艺路线的选择来综合确定。由于国产石油焦孔大质疏，且体积密度随粒度增大而减小，故就体积密度而言不宜选用大的颗粒。在粒级配方方面：四粒级配方容量优于三粒级配方。
2、预焙阳极生坯缺陷分释
预焙阳极生坯生产经过有煅后焦、中碎、配料、混捏、成型等工序，最终制成合格的生阳极块，各工序如果控制衔接不当都将影响质量。预焙阳极生产过程中生坯出现不同类型的缺陷，其产生的原因不同，所采取的措施不尽相同，下面分别对预焙阳极生坯出现不同类型的缺陷进行探讨。
2.1预焙阳极生坯裂纹缺陷分释
预焙阳极生坯经振动成型、脱模后，裂纹出现的位置、粗细（宽窄）、深度各不相同，按出现的部位大致可分为碗裂、侧面裂纹和不规则裂纹，其中碗裂分为碗边缘裂纹和碗间裂纹，侧面裂纹分为水平和垂直两种裂纹。预焙阳极生坯在成型过程中，受到振动力、摩擦力以及其它力的作用，在生坯内部的某些部位残余一些相互作用的力，这些应力使生坯内部存在细微的松裂和外胀，生坯脱模后由于弹性后效作用而出现裂纹。根据经验，这种力的作用主要来源于两方面：一方面与成型机的模头是否转动灵活有关，如模头转动灵活，模头很容易从生坯的炭碗中脱出。若模头转动失灵，脱模时模头将对炭碗施加力的作用，从而造成碗边缘裂纹。另一方面与成型机重锤是否处于水平状态有关，当重锤水平偏差过大时，模头对炭碗的作用力不均匀，某处作用力超出糊料的粘结力时，产出碗边缘裂纹。一般生坯长/宽较大，炭碗呈一条直线分布，碗间距较小，这种生坯承受内应力作用的能力较弱，生坯易出现碗间裂纹；相反，生坯较宽，炭碗呈对称分布，碗间距较大，生坯出现碗间裂纹的机率要小的多。
2.2沥青质量对预焙阳极生坯质量的影响
当融化好的沥青长时间在较高温度下静置不用时，沥青发生一定程度的老化，沥青的软化点升高，在混捏温度不变的情况下，糊料塑性变差，沥青粘结力下降，生坯易形成裂纹。混捏温度应比沥青软化点高50℃～70℃，沥青软化点改变，混捏温度应及时作出调整。相同软化点的沥青，其甲苯不溶物含量也不尽相同，由于甲苯不溶物是沥青中起粘结作用的主要成分，因此甲苯不溶物含量高的沥青，混捏温度也应适当提高.否则，混捏温度不满足糊料沥青要求，容易是生坯出现侧面裂纹。糊料塑性越好，越有利于成型，制品有较高的密实的条件下，提高糊料的温度可提高糊料的塑性。因为煤沥青粘度随温度变化很大，提高温度使煤沥青粘度下降，沥青的粘结力下降，当达到一定程度，使物料与模壁间的摩擦力大于物料的粘结力而形成提模裂纹。同时糊料温度高，有大量烟气存在是导致裂纹的另一原因。当继续提高糊料温度，将使沥青氧化，缩聚作用加剧，使糊料变硬，塑性很快变差，从而形成碗间裂纹。
3、提高预焙阳极生坯质量的措施
3.1预焙阳极外型设计时尽可能是炭碗对称分布于上表面，并尽量避免碗间距较小；生产中保持配方和沥青用量及混捏过程稳定。沥青温度不宜过高，控制在150℃～ 170℃。
3.2根据石油焦杂质含量、挥发分含量进行合理搭配，减小阳极性能的波动，这需要设置不同石油焦掺和的装置。调整优化干料配比，适当缩小各粒级范围、缩小波动几率。配方各元素大精确控制，主要包括残极数量的精确配入，收尘粉均匀连续返回生产线。采用精确的沥青计量方式，如质量流量计，增加沥青加入量的准确性。
关键词：铝电解 预焙阳极 阳极生坯 阳极缺陷
大量铝电解槽运行实践证明，电解槽70%的故障是由阳极造成。如果铝电解槽长期使用质量低劣的阳极，将导致铝电解槽发生病变，继而引发病槽，缩短电解槽寿命。本文主要对预焙阳极生坯生产过程中出现的各种缺陷，及其产生原因加以分析，采取针对性的防范措施，以提高预焙阳极生坯的质量，满足铝电解生产的需要。
1、影响预焙阳极生坯质量的因素
影响预焙阳极生坯质量的因素很多，在阳极生产中每道生产工序质量问题最终都将在焙烧成后暴露出来。由于预焙阳极生产周期长，需要对每道工序生产质量严格控制，减少经济损失。
1.1原料对预焙阳极生坯质量的影响
研究表明，煅烧石油焦的体积密度、真密度、CO2反应性、空气反应性以及焦粉量将直接影响预焙阳极生坯质量。焦炭的CO2反应性越高，阳极CO2反应残余则越低。焦炭的空气和CO2反应性随体积密度和真密度的升高而降低，随钠含量的升高而升高，且焦炭的Na敏感性与S含量有关，S可降低其催化活性。焦粉对空气反应残余有负面影响，粉焦量从2%增加到20%则空气反应残余从80%降至70%左右。挥发分与煅烧石油焦的体积密度有直接关系。当挥发分低于12%时，煅后焦体积密度的变化直接影响预焙阳极的体积密度。挥发分增加1%，则体积密度越低0.01g/cm3。沥青的各项指标近年比较稳定，结焦值有所增加，这有利于提高预焙阳极生坯质量。
1.2原料配方及其控制对预焙阳极生坯质量的影响
目前国内预焙阳极生产面临石油焦来源杂，性能波动大等问题。作为预焙阳极生产厂家一方面要严格把进厂原料质量关，另一方面要积极适应优质阳极石油焦缺乏的现状，根据原料S含量及挥发分含量合理地对不同等级的石油焦进行搭配使用，使有害成分的危害降低到最低程度，对提高阳极质量有积极意义。在受控状态下以合理的形式使用残极可以提高阳极质量。当残极用量小于10%时，焙烧阳极体积密度为1.45 g/cm3～1.48 g/cm3；用量大于25%时，则体积密度可达1.50 g/cm3～1.52g/cm3。随着电解槽规模的扩大和相应的预焙阳极尺寸的增大，大颗粒配方应运而生。采用大颗粒配方既有利于提高预焙阳极抗热震性、抗氧化性和机械强度，有利于降低阳极生产成本。但最大颗粒应根据国内原料的性能和工艺路线的选择来综合确定。由于国产石油焦孔大质疏，且体积密度随粒度增大而减小，故就体积密度而言不宜选用大的颗粒。在粒级配方方面：四粒级配方容量优于三粒级配方。
2、预焙阳极生坯缺陷分释
预焙阳极生坯生产经过有煅后焦、中碎、配料、混捏、成型等工序，最终制成合格的生阳极块，各工序如果控制衔接不当都将影响质量。预焙阳极生产过程中生坯出现不同类型的缺陷，其产生的原因不同，所采取的措施不尽相同，下面分别对预焙阳极生坯出现不同类型的缺陷进行探讨。
2.1预焙阳极生坯裂纹缺陷分释
预焙阳极生坯经振动成型、脱模后，裂纹出现的位置、粗细（宽窄）、深度各不相同，按出现的部位大致可分为碗裂、侧面裂纹和不规则裂纹，其中碗裂分为碗边缘裂纹和碗间裂纹，侧面裂纹分为水平和垂直两种裂纹。预焙阳极生坯在成型过程中，受到振动力、摩擦力以及其它力的作用，在生坯内部的某些部位残余一些相互作用的力，这些应力使生坯内部存在细微的松裂和外胀，生坯脱模后由于弹性后效作用而出现裂纹。根据经验，这种力的作用主要来源于两方面：一方面与成型机的模头是否转动灵活有关，如模头转动灵活，模头很容易从生坯的炭碗中脱出。若模头转动失灵，脱模时模头将对炭碗施加力的作用，从而造成碗边缘裂纹。另一方面与成型机重锤是否处于水平状态有关，当重锤水平偏差过大时，模头对炭碗的作用力不均匀，某处作用力超出糊料的粘结力时，产出碗边缘裂纹。一般生坯长/宽较大，炭碗呈一条直线分布，碗间距较小，这种生坯承受内应力作用的能力较弱，生坯易出现碗间裂纹；相反，生坯较宽，炭碗呈对称分布，碗间距较大，生坯出现碗间裂纹的机率要小的多。
2.2沥青质量对预焙阳极生坯质量的影响
当融化好的沥青长时间在较高温度下静置不用时，沥青发生一定程度的老化，沥青的软化点升高，在混捏温度不变的情况下，糊料塑性变差，沥青粘结力下降，生坯易形成裂纹。混捏温度应比沥青软化点高50℃～70℃，沥青软化点改变，混捏温度应及时作出调整。相同软化点的沥青，其甲苯不溶物含量也不尽相同，由于甲苯不溶物是沥青中起粘结作用的主要成分，因此甲苯不溶物含量高的沥青，混捏温度也应适当提高.否则，混捏温度不满足糊料沥青要求，容易是生坯出现侧面裂纹。糊料塑性越好，越有利于成型，制品有较高的密实的条件下，提高糊料的温度可提高糊料的塑性。因为煤沥青粘度随温度变化很大，提高温度使煤沥青粘度下降，沥青的粘结力下降，当达到一定程度，使物料与模壁间的摩擦力大于物料的粘结力而形成提模裂纹。同时糊料温度高，有大量烟气存在是导致裂纹的另一原因。当继续提高糊料温度，将使沥青氧化，缩聚作用加剧，使糊料变硬，塑性很快变差，从而形成碗间裂纹。
3、提高预焙阳极生坯质量的措施
3.1预焙阳极外型设计时尽可能是炭碗对称分布于上表面，并尽量避免碗间距较小；生产中保持配方和沥青用量及混捏过程稳定。沥青温度不宜过高，控制在150℃～ 170℃。
3.2根据石油焦杂质含量、挥发分含量进行合理搭配，减小阳极性能的波动，这需要设置不同石油焦掺和的装置。调整优化干料配比，适当缩小各粒级范围、缩小波动几率。配方各元素大精确控制，主要包括残极数量的精确配入，收尘粉均匀连续返回生产线。采用精确的沥青计量方式，如质量流量计，增加沥青加入量的准确性。