炭素陽(yáng)極生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究

李曉輝

摘 要：生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化是陽(yáng)極生產(chǎn)的必然之路，可保證整個(gè)生產(chǎn)的穩(wěn)定、安全。鋁電解用炭素陽(yáng)極是將煅后焦、瀝青、生碎和殘極按照一定比例進(jìn)行混合，經(jīng)振動(dòng)成型、高溫焙燒和導(dǎo)桿澆鑄生產(chǎn)出滿足電解需要的組裝陽(yáng)極塊。基于此，本文概述了碳素，闡述了炭素生產(chǎn)存在的問(wèn)題及其措施，結(jié)合某碳素廠，對(duì)炭素陽(yáng)極生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：炭素;生產(chǎn);問(wèn)題;措施;陽(yáng)極;生產(chǎn)工藝;標(biāo)準(zhǔn)化

1 炭素的概述

碳是自然界中常見(jiàn)的元素，并且其存在形式多種多樣，而且是重要的生產(chǎn)和生活材料。碳是非金屬元素，其原子序數(shù)是6，元素符號(hào)是C。碳是一種非金屬元素，元素符號(hào)是C，原子序數(shù)為6。自然界中碳的生成，是有機(jī)物通過(guò)熱解反應(yīng)產(chǎn)生的。而生產(chǎn)炭素材料的工廠，則稱之為炭素廠。炭素生產(chǎn)所需要的材料主要是瀝青焦、石油焦和無(wú)煙煤，其生產(chǎn)原理是以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的，陽(yáng)極位于電解槽內(nèi)，電流則通過(guò)陽(yáng)極而導(dǎo)入。電流的導(dǎo)出，則通過(guò)電解槽的陰極而實(shí)現(xiàn)。炭素材料的種類有很多種，按照性質(zhì)來(lái)分可以分為半石墨質(zhì)、石墨質(zhì)和炭質(zhì)。

2 炭素生產(chǎn)存在的問(wèn)題及其措施分析

2.1 炭素生產(chǎn)存在的問(wèn)題分析

炭素就是指陽(yáng)極炭素制品和陰極炭素制品，其生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在：①設(shè)備問(wèn)題。目前我國(guó)炭素生產(chǎn)所用設(shè)備較為落后，不僅浪費(fèi)材料和能源，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成了極大的污染，破壞生態(tài)的平衡;②產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法問(wèn)題。發(fā)達(dá)國(guó)家的炭素產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品質(zhì)量都優(yōu)于我國(guó)，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因，同我國(guó)落后的檢測(cè)方法和較低的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有很大的關(guān)系。我國(guó)對(duì)于炭素陽(yáng)極產(chǎn)品執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)較低，尤其是對(duì)于物理化性能的要求不高;③產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。炭素陽(yáng)極消耗同炭素制品質(zhì)量有著密切聯(lián)系，槽的壽命也會(huì)受其影響，并且在一定程度上影響了大修的時(shí)間。炭素生產(chǎn)廠家由于自身的技術(shù)條件、資金和設(shè)備的不同，所采用的原材料也是不同的，這就不可避免地對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響。并且很多的炭素生產(chǎn)企業(yè)所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，同樣會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成影響，因此國(guó)內(nèi)的炭素制品質(zhì)量普遍不高。

2.2 提高碳素生產(chǎn)質(zhì)量的措施

①改進(jìn)設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)。為了提高炭素生存質(zhì)量，應(yīng)從提高生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝，采用先進(jìn)的設(shè)備入手。首先要把好材料的質(zhì)量關(guān)，從采購(gòu)環(huán)節(jié)加以嚴(yán)格的控制，對(duì)于煤瀝青和石油焦的質(zhì)量必須嚴(yán)格要求，嚴(yán)禁不合格的材料入廠。提高企業(yè)的技術(shù)水平，尤其是煅燒技術(shù)，通過(guò)技術(shù)的提高改善炭素產(chǎn)品質(zhì)量，可以考慮從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)煅燒技術(shù)的方法。焙燒是炭素生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此應(yīng)采用先進(jìn)的焙燒技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還應(yīng)該提高配料的自動(dòng)化程度，優(yōu)化配料條件;②創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)?；?。炭素生產(chǎn)企業(yè)要想提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，在國(guó)際市場(chǎng)上占有一席之地，除了需要改進(jìn)和創(chuàng)新技術(shù)，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，建立大型的炭素生產(chǎn)基地。我國(guó)的礦產(chǎn)資源，尤其是煤炭資源較為豐富，石油焦的含硫量不高，這就為炭素生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的條件。

3 炭素陽(yáng)極生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化的分析

標(biāo)準(zhǔn)化就是人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)方面都有標(biāo)準(zhǔn)，人人按標(biāo)準(zhǔn)操作，最終達(dá)到同一件事情一個(gè)人做一百次一個(gè)樣、一千個(gè)人做相同的事情一個(gè)樣的結(jié)果。陽(yáng)極生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化采用這個(gè)思路，消除陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程中的人不穩(wěn)定行為、物的不穩(wěn)定狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極生產(chǎn)安全穩(wěn)定，質(zhì)量提升的目標(biāo)。以下結(jié)合某炭素廠為例，對(duì)炭素陽(yáng)極生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行說(shuō)明分析

3.1 某炭素廠的概況

某炭素廠采用回轉(zhuǎn)窯+連續(xù)混捏+機(jī)澆鑄的生產(chǎn)方式，電解客戶對(duì)陽(yáng)極需求即為陽(yáng)極最終結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)影響不同的指標(biāo)，分別確定組裝、焙燒、成型、煅燒、原材料的標(biāo)準(zhǔn)，建立完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。具體體現(xiàn)在：

3.2 炭素陽(yáng)極組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)化

影響炭素陽(yáng)極組裝工藝的指標(biāo)有脫極、鐵碳?jí)航?，具體工序?yàn)闈茶T、鐵水熔煉、配料，通過(guò)執(zhí)行組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)的熔煉溫度標(biāo)準(zhǔn)、熔煉作業(yè)卡、輔料用量標(biāo)準(zhǔn)、配料添加作業(yè)卡，從技術(shù)、管理兩方面保證澆鑄質(zhì)量，最終保證產(chǎn)品質(zhì)量：無(wú)脫極、鐵碳?jí)航?70mV。為確保殘極微量元素含量不超標(biāo)，建立鋼爪打磨作業(yè)卡、殘極表面清理標(biāo)準(zhǔn)，控制粗殘鈉含量≤300μg/g，細(xì)殘鈉含量≤600μg/g;為確保導(dǎo)桿不彎曲變形、不帶裂紋，建立導(dǎo)桿檢查作業(yè)卡，在澆鑄前下線不合格導(dǎo)桿。在組裝相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)卡的基礎(chǔ)上，再配以整體的檢驗(yàn)、培訓(xùn)、考核，建成組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)化體系。

3.3 焙燒工藝標(biāo)準(zhǔn)化

炭素陽(yáng)極焙燒工藝影響關(guān)鍵指標(biāo)有電阻率、空氣反應(yīng)性，影響環(huán)節(jié)在焙燒工序，主要是焙燒曲線，即焙燒溫度、焙燒時(shí)間，要保證電阻率51±1μΩm、空氣反應(yīng)性90±5%，焙燒爐上層炭塊插熱電偶能夠測(cè)到的表面溫度不低于1050℃，該溫度以上的保溫時(shí)間不低于56h，焙燒曲線應(yīng)該根據(jù)該原則制定。為了保證陽(yáng)極的外觀合格，表面不出現(xiàn)氧化、裂紋，焙燒后的陽(yáng)極需要設(shè)定降溫速率標(biāo)準(zhǔn)、出爐表面溫度標(biāo)準(zhǔn)，配套作業(yè)卡規(guī)范陽(yáng)極出爐操作，避免冷卻、出爐環(huán)節(jié)降溫過(guò)快出現(xiàn)裂紋。在生陽(yáng)極填碗、裝爐環(huán)節(jié)必須設(shè)定填碗高度、炭塊與爐墻距離標(biāo)準(zhǔn)，防止陽(yáng)極在焙燒過(guò)程中出現(xiàn)炭碗塌陷、表面氧化，影響后續(xù)使用。

3.4 成型工藝標(biāo)準(zhǔn)化

正常情況下炭素生陽(yáng)極體積密度高，焙燒后陽(yáng)極的體積密度高，陽(yáng)極密實(shí)度高則抗氧化、抗沖刷、導(dǎo)電率強(qiáng)。在陽(yáng)極尺寸、重量一定的條件下，生陽(yáng)極的關(guān)鍵指標(biāo)為體積密度，直接影響陽(yáng)極后續(xù)指標(biāo)的達(dá)成。糊料成型環(huán)節(jié)重點(diǎn)控制成型溫度在149±3℃、成型時(shí)間在60±10s，配套成型溫度測(cè)量作業(yè)卡，確保溫度測(cè)量準(zhǔn)確;糊料冷卻環(huán)節(jié)通過(guò)控制噴水量來(lái)控制糊料溫度，混捏環(huán)節(jié)通過(guò)控制連續(xù)混捏機(jī)下料孔開(kāi)度控制糊料混捏時(shí)間。干料預(yù)熱溫度控制在187±3℃;通過(guò)研發(fā)，固定幾個(gè)配方應(yīng)對(duì)配料變化，當(dāng)粗中細(xì)三級(jí)物料篩分重量以及物料純度發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)更換配方;該廠采用的是中顆粒料配方，設(shè)置粗顆粒料級(jí)為12-6mm、中顆粒料級(jí)為6-3mm、細(xì)顆粒料級(jí)為3-0mm，通過(guò)設(shè)置破碎機(jī)轉(zhuǎn)速、對(duì)輥機(jī)開(kāi)度標(biāo)準(zhǔn)，及建立物料純度測(cè)量作業(yè)卡，控制各個(gè)料級(jí)純度在80%以上，確保配方得到真實(shí)執(zhí)行，粗殘也是同樣的道理;粉料設(shè)置分選器開(kāi)度標(biāo)準(zhǔn)，控制粉料純度>80%，設(shè)置球磨機(jī)投料量、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，確保粉料能夠滿足生產(chǎn)需求。

3.5 煅燒工藝標(biāo)準(zhǔn)化

成型瀝青用量<15%，生陽(yáng)極體積密度>1.63g/cm3，煅后焦振實(shí)密度要在0.85g/cm3以上，煅燒工藝是影響煅后焦振實(shí)密度的關(guān)鍵工序。提高煅燒帶溫度、延長(zhǎng)煅燒帶長(zhǎng)度都可適當(dāng)提高煅后焦振實(shí)密度，但會(huì)造成石油焦燒損大，同時(shí)影響回轉(zhuǎn)窯安全運(yùn)行，因此在煅燒環(huán)節(jié)設(shè)定煅燒帶長(zhǎng)度、煅燒帶溫度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)建立煅燒帶長(zhǎng)度、煅燒帶溫度測(cè)量作業(yè)卡，確保測(cè)量值穩(wěn)定、準(zhǔn)確。

3.6 檢驗(yàn)、培訓(xùn)、檢查考核標(biāo)準(zhǔn)化

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化作用是確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，避免人為、設(shè)備原因出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng);培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)化作用首先是提高員工標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)化才是唯一出路，其次教會(huì)員工熟練掌握工作技能，勝任崗位需求;檢查考核標(biāo)準(zhǔn)化作用是保證員工按照設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)卡去開(kāi)展工作，消除員工僥幸心理。管理手段不唯一，每個(gè)工廠可根據(jù)自身實(shí)際情況開(kāi)展，比如流動(dòng)紅黃旗評(píng)比、看板管理、開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化大家談等等;管理并非一成不變，開(kāi)展過(guò)程根據(jù)實(shí)際效果，不斷優(yōu)化、改善，適應(yīng)生產(chǎn)需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)部分炭素廠對(duì)生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)不足，無(wú)統(tǒng)一、固定標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)陽(yáng)極質(zhì)量好時(shí)不清楚原因，未能及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修訂標(biāo)準(zhǔn)或固化到作業(yè)卡中，從而影響整個(gè)炭素陽(yáng)極行業(yè)發(fā)展。因此炭素陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證陽(yáng)極質(zhì)量穩(wěn)定，必須采取標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝，從而減小各項(xiàng)指標(biāo)的波動(dòng)。

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