綠色99.85AL生產(chǎn)工藝控制

張新奎

摘 要：本文分析了綠色99.85AL質(zhì)量波動(dòng)的因素，就相應(yīng)工藝控制進(jìn)行了簡明分析陳述。

關(guān)鍵詞：綠色99.85AL；陽極質(zhì)量；電解槽破損；分子比；炭素材料

重熔用鋁錠按化學(xué)成份可為分八個(gè)牌號。目前青海分公司重點(diǎn)生產(chǎn)綠色99.85AL，其純度要普通99.70AL有明顯提高。純度高的鋁具有良好的化學(xué)物理性能，而鋁中雜質(zhì)增多，將影響其理化性能，如導(dǎo)電性變壞，耐蝕性降低，白光反射率降低等?？梢哉f，鋁錠的質(zhì)量是與企業(yè)效益息息相關(guān)的，鋁價(jià)越高，其使用價(jià)值越高，價(jià)格和銷路出越好，市場上鋁錠各品位間存在50元/t至100元/t的差價(jià)。因此每提高一個(gè)品位，就等于每噸鋁多創(chuàng)造了50元至100元的效益。但好品位的鋁錠來源于高質(zhì)量的原鋁

1 綠色99.85AL雜質(zhì)成份分析

在電解鋁實(shí)際生產(chǎn)中，綠色99.85AL雜質(zhì)主要為Fe、Si、Zn、V不易控制，隨著生產(chǎn)工藝的變化，雜質(zhì)成份會有很大波動(dòng)。其它雜質(zhì)Cu、Ga、Mg等較為穩(wěn)定。而影響綠色99.85AL雜質(zhì)Fe、Si、V升高的關(guān)鍵因素為陽極質(zhì)量和殘極高度，電解槽破損，電解鋁用炭素材料，電解溫度控制等因素決定。

1.1 陽極質(zhì)量和殘極高度對綠色99.85AL質(zhì)量的影響

鋁電解槽中，陽極是鋁電解工藝中最主要的組成部分，常被說成是鋁電解槽的心臟。預(yù)培陽極炭塊的質(zhì)量好壞，直接影響著電解工藝和原鋁質(zhì)量。理化指標(biāo)不過關(guān)的陽極炭塊在使用中易出現(xiàn)裂紋，掉塊和斷層，如不及時(shí)處理，會造成電解質(zhì)直接沖刷陽極鋼爪和磷生鐵環(huán)，引起原鋁的含F(xiàn)e、Si含量急劇上升。

陽極炭塊的雜質(zhì)含量多，特別是鐵、硅、釩、鈦等氧化物，不僅影響陽極炭塊的理化指標(biāo)，而且同樣會在電解過程中進(jìn)入鋁液，影響原鋁的純度。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)影響原鋁質(zhì)量的主要原因是殘極太薄，已達(dá)到生產(chǎn)所能承受的極限，化鋼爪陽極多，陽極底掌穿孔現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，炭渣量大。殘極平均高度與正常相比下降2cm，陽極掉角現(xiàn)象多，導(dǎo)致原鋁質(zhì)量不穩(wěn)定，含鐵量增加。

1.2 電解槽破損嚴(yán)重影響綠色99.85AL質(zhì)量

提高槽壽命，不僅僅是降低生產(chǎn)成本，還能提高原鋁質(zhì)量。因?yàn)殡娊獠燮茡p后，炭素中的灰分以及耐火材料內(nèi)襯中的雜質(zhì)進(jìn)入鋁中，同時(shí)陰極鋼棒熔化等均造成原鋁及雜質(zhì)含量增多。電解槽鋁液鐵含量的快速大幅度增加，顯然是由于槽底破損，陰極鋼棒熔化，通過槽底漏縫進(jìn)入陰極鋁水中所致。影響電解槽陰極破損的主要因素有電解槽的設(shè)計(jì)，內(nèi)襯材料的選擇、筑爐質(zhì)量及電解生產(chǎn)過程中技術(shù)管理。其中，電解槽筑爐材料包括炭素材料、隔熱保溫材料等。陰極內(nèi)襯材料包括陰極炭塊和搗固糊等炭素材料， 陰極炭塊的質(zhì)量嚴(yán)重影響了電解槽的壽命和致使Fe、Si含量升高。

1.3 降低電解鋁用炭素陽極中的釩含量，提高綠色99.85AL的質(zhì)量

電解鋁用炭素材料中釩的存在是人們至為關(guān)心。釩的氧化物是極強(qiáng)的氧化劑，會加速炭陽極和石墨電極的氧化，并使它們的導(dǎo)電性急劇降低。一般來講，釩的含量不得超過0.02%。延遲焦中的雜質(zhì)對于氧化速度的影響，以釩和鎳最為明顯。將釩含量由0.01%增加到0.02%時(shí)，陽極的氧化速度增大了0.023g/cm2.h。

2 穩(wěn)定工藝控制，確保綠色99.85AL質(zhì)量

合理的工藝技術(shù)條件是電解鋁平穩(wěn)生產(chǎn)的前提，也是綠色99.85AL質(zhì)量的保證。生產(chǎn)實(shí)踐證明，工藝運(yùn)行的穩(wěn)定，綠色99.85AL質(zhì)量也越優(yōu)良。

2.1 嚴(yán)把陽極炭塊內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，降低雜質(zhì)含量

為確保鋁電解工藝的正常運(yùn)行和穩(wěn)定生產(chǎn)及原鋁質(zhì)量，提高陽極質(zhì)量是關(guān)鍵部分，堅(jiān)持在生產(chǎn)中使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的陽極炭塊，同時(shí)對陽極中的硅、鐵、鈉、鈣等雜質(zhì)元素含量也有嚴(yán)格要求。

2.2 陰極炭塊標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌

要解決好陰極炭塊質(zhì)量首先應(yīng)該從陰極炭塊標(biāo)準(zhǔn)入手，對現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)進(jìn)行修訂，與國際接軌。另外，使槽底破損和使用原鋁質(zhì)量下降的另一個(gè)主要因素是糊的壓縮性，焙澆時(shí)的收縮率，以及粘接劑炭質(zhì)填充料的質(zhì)量。從歷年破損情況看，電解槽扎固縫是整個(gè)內(nèi)襯中比較薄弱的部分，所以在選用扎固材料時(shí)，盡量使用同一家質(zhì)量優(yōu)異的炭素材料。

2.3 去除炭素材料中的釩的有效措施

①高溫?zé)崽幚矸降姆椒ǎ固恐薪饘俪煞种饕匝趸?、硅酸鹽、硫酸鹽、硫化物、磷酸鹽和碳酸鹽的形式存在，隨著溫度升高到2400℃，這些化合物轉(zhuǎn)變成了熱的不穩(wěn)定形態(tài)，從而促使金屬微量成分的部分或完全分離。所發(fā)現(xiàn)的微量成分除鐵、鈦、鋇外，Si、Al、K、Ca、Fe、Ni、Ti、V、Na、S、P、Cu、Gr等都可用2400℃高溫?zé)崽幚淼霓k法部分或全部釋出。（此方法在生產(chǎn)炭陽極生產(chǎn)中不宜實(shí)現(xiàn)，因炭陽極不需高溫石墨化處理，所以不可能達(dá)到2400℃高溫。

②在生產(chǎn)炭陽極生產(chǎn)中能夠?qū)崿F(xiàn)的去除釩的方法是：將含釩量較高的制造炭陽極原料在煅燒工序，在煅燒窯中在1300℃左右溫度下通入氯氣除去釩元素 化合物，去除的程度示煅燒溫度的高低和通入氯氣的多少而變化。

2.4 電解質(zhì)溫度的控制

降低電解質(zhì)的分子比，電解質(zhì)溫度控制在945℃-955℃為宜，控制合適的分子比，過熱度控制在10℃-20℃時(shí)，電解槽易于管理，原鋁質(zhì)量才有所保證。

3 結(jié)論

總之，綠色99.85AL質(zhì)量與企業(yè)效益息息相關(guān)，它是電解鋁重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。好品位的鋁錠來源于高質(zhì)量的原鋁，預(yù)焙槽的原鋁質(zhì)量管理要從源頭抓起，采取行之有效的措施，就可取得良好的效果。而影響原鋁質(zhì)量的主要原因之間，并不是孤立單一的，它們之間相互影響，相互關(guān)聯(lián)。要保證獲得優(yōu)質(zhì)的原鋁質(zhì)量，優(yōu)良的原料及輔助材料是前提，適宜的工藝技術(shù)條件控制是關(guān)鍵。