有效提升陽極質(zhì)量的生產(chǎn)實踐與研究

周運動

（平果鋁業(yè)有限公司，廣西 平果 531400）

2018年12月，中鋁集團統(tǒng)一頒布《鋁電解用預(yù)焙陽極質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，并于2019年1月1日實施。此項新的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著中鋁集團全面提升了陽極質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)。同時還提出“最好炭塊在中鋁”的生產(chǎn)目標(biāo)，全力為下游電解鋁生產(chǎn)創(chuàng)造更好的基礎(chǔ)條件。

如果按照中鋁集團新的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)計分析，中國鋁業(yè)廣西分公司2018年度炭素陽極理化指標(biāo)遠(yuǎn)未達(dá)到要求。如何在控制好生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)理化指標(biāo)快速提升，并達(dá)到新企標(biāo)要求，成為陽極生產(chǎn)必須面對的重要課題。

公司非常重視，要求嚴(yán)格按照中鋁集團新企標(biāo)要求開展工作，迅速成立提升炭塊質(zhì)量攻關(guān)小組，調(diào)集優(yōu)秀技術(shù)人員，統(tǒng)一思路，緊盯現(xiàn)場，聚焦精細(xì)管理，積極從工藝控制、管理優(yōu)化、配方調(diào)整等方面制定措施和采取行動。

1 主要措施

1.1 強化原料精準(zhǔn)配比，抽樣監(jiān)控產(chǎn)品，建立臺帳和分析模型

開展全過程物料取樣分析，建立每周抽樣分析、工藝分析報告制度，建立各物料質(zhì)量臺帳和分析模型，編制石油焦、瀝青等配料指令，明確生陽極制造月度工藝控制要求，及時掌握物料質(zhì)量變化，精準(zhǔn)組織生產(chǎn)調(diào)控。

1.2 強化過程質(zhì)量管理，確保過程受控

加強質(zhì)量理念宣貫，落實檢查制度。加強對作業(yè)和檢修人員、外包單位清理人員的質(zhì)量宣貫，明確生產(chǎn)要求。每周由車間定期抽查電解返回殘極清理的質(zhì)量、檢查外包單位對殘極二次清理的質(zhì)量；每月由廠部不定期檢查殘極清理質(zhì)量，檢查流程灰分管控質(zhì)量等，及時溝通反饋，調(diào)整生產(chǎn)組織措施，大大降低了陽極中的灰分。

1.3 強化工藝改進，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

（1）推進無炭渣陽極生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，開展抗氧化添加劑試驗、低殘極配比試驗

開展無炭渣陽極生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)，結(jié)合多年生產(chǎn)實踐、原料采購、成本結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)特點和電解槽實際炭渣量等因素，借鑒學(xué)習(xí)先進企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，編制了無炭渣陽極標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)。

2020年上半年，在電解2區(qū)6臺電解槽進行無炭渣陽極上槽試驗，同時設(shè)置相鄰的6臺電解槽進行對比。從跟蹤返回的殘極來看，殘極規(guī)整，表面較普通極光滑，消耗均勻，碎脫較少，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。試驗陽極理化指標(biāo)得到提升，特別是抗氧化指標(biāo)改善明顯，CO2反應(yīng)性提升4%，空氣反應(yīng)性提升13%，陽極一級品以上率達(dá)74%。

圖1

為了平衡生產(chǎn)成本，還進行多批次添加劑試驗，研究不同殘極配比、添加劑配比組合，強化煅燒強度、生塊體積密度等工藝技術(shù)條件。

2020年進行了整批次、共2000塊的無炭渣陽極推廣試用，返回的殘極表觀完整均勻，表現(xiàn)了良好的抗氧化性。從2021年3月份起，繼續(xù)推廣試驗，連續(xù)生產(chǎn)了3000多塊生塊，并進行焙燒，不斷深化推廣應(yīng)用。

（2）優(yōu)化焙燒工藝，改善焙燒效果，提高陽極綜合質(zhì)量

總結(jié)提煉動態(tài)1P焙燒曲線技術(shù)，根據(jù)生陽極瀝青配入量及瀝青質(zhì)量（結(jié)焦值）情況，調(diào)整1P曲線確保揮發(fā)分充分燃燒，提高陽極焙燒效果。

表1 磁鐵石除鐵效果

針對火道墻蓋板連接縫變寬導(dǎo)致漏風(fēng)增加的情況，每次移爐前，重新對火道蓋板連接縫進行密封，減少漏風(fēng)，提高上層陽極質(zhì)量，降低天然氣消耗。

與鄭州輕金屬研究院共同開展焙燒爐等效溫度測試、提高陽極空反等技術(shù)攻關(guān)，為提高陽極焙燒程度、優(yōu)化瀝青配比、提高陽極空反降低空滲，提供了理論基礎(chǔ)。

（3）加強技術(shù)應(yīng)用，清理電解返回碎塊附著的電解質(zhì)

通過設(shè)置滾筒清理裝置，清理碎脫極表面附著的電解質(zhì)。該項目新增的滾筒清理裝置2020年8月投用后，碎脫極得到了更徹底清理，減少了電解質(zhì)、軟殘極對陽極質(zhì)量的影響。

1.4 聚力專題技術(shù)攻關(guān)，降低陽極中的Fe含量

（1）在陽極組裝車間分別增設(shè)殘極人工清理站和碎殘極清理站，強化殘極清理工作，減少殘極帶來的Fe元素、軟殘極和灰分。

圖2

（2）在煅燒、成型和組裝工序增加10臺流程除鐵器，強化流程物料的除鐵效果。

（3）針對2021年4月起陽極中的Fe含量必須降至450ppm以下的要求，召開專題分析會議，組織現(xiàn)場走線，深入查找短板，嚴(yán)格制訂對策。

（4）對全流程物料取樣分析，研究陽極Fe含量的影響因素。通過分析，明確陽極Fe的主要來源是殘極，特別是細(xì)殘極和殘極系統(tǒng)的收塵粉。

（5）對粗殘、細(xì)殘、細(xì)焦、粉料、收塵粉在實驗條件下的除鐵效率進行分析。

從表中可見，細(xì)殘采用磁鐵石手工除鐵，去除率高達(dá)75%，說明進一步強化流程除鐵是非常有意義的。

（6）與長沙礦冶研究院、除鐵器廠家合作做磁選試驗，邀請除鐵器廠家到廠進行技術(shù)交流。

表2 長沙礦冶研究院除鐵效果

（7）在認(rèn)真分析研究的基礎(chǔ)上，選定兩級干粉磁選機先行對流程中的細(xì)殘進行除鐵優(yōu)化。2021年3月設(shè)備安裝到位并投入使用，運行后的初步分析結(jié)果表明，新型除鐵器除鐵效率提升了65.7%，細(xì)殘經(jīng)除鐵后，鐵含量可降至900ppm，為進一步降低陽極中的鐵含量打下堅實基礎(chǔ)。

圖3

表3 新增除鐵器除鐵效果分析

（8）開展多批次、不同殘極配比生產(chǎn)情況對陽極質(zhì)量影響的試驗，重點測試了殘極配比與Fe含量之間的關(guān)系，以及強化流程除鐵后的最佳殘極配比。從試驗分析結(jié)果可見，最佳的殘極配比為16%，兼顧了對成本、對質(zhì)量指標(biāo)的影響，既有一定經(jīng)濟性，又可以確保焙燒后陽極中的Fe含量控制在400-450ppm之間。

表4 新增除鐵器后的生塊分析

1.5 實施精準(zhǔn)管理，降低陽極中的S含量

針對用戶對陽極S含量的要求，從原料采購、強化上料管理、強化殘極清理等方面入手開展工作。

采取的主要措施有：精準(zhǔn)建立原料指標(biāo)數(shù)據(jù)庫、原料精準(zhǔn)存放、精準(zhǔn)配料、認(rèn)真追蹤、精準(zhǔn)管理。在生產(chǎn)組織中，由車間下達(dá)配料通知，天車工上料時按要求嚴(yán)格配料。每班對配料情況進行詳細(xì)記錄，做到可追蹤，保證實施效果。生產(chǎn)技術(shù)業(yè)務(wù)人員定期抽取成型生產(chǎn)前的煅后焦，送樣分析，監(jiān)測硫含量，跟蹤車間配料執(zhí)行情況和實施后煅后焦的硫含量。

經(jīng)過不斷探索，在保證陽極成本增幅最小的情況下，2019年1月份開始，陽極中S含量月平均為2.46%，達(dá)到了低于2.5%的要求,2020年全年陽極S含量均嚴(yán)格控制在2.5%以下。

1.6 堅持“用戶至上”宗旨，持續(xù)滿足用戶對陽極質(zhì)量的追求

（1）針對用戶對陽極加高、上棱臺外型改變等要求，從流程設(shè)備改造，工藝技術(shù)優(yōu)化，到產(chǎn)品交付，進行充分論證，精心組織實施，不斷持續(xù)改進，最終按期按質(zhì)向用戶交付了合格產(chǎn)品，助力電解延長陽極使用周期，促進了陽極毛耗的降低。

（2）為持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)，定期到用戶廠進行走訪，及時了解陽極使用情況，并針對客戶提出的問題和期望，推出相應(yīng)改善措施。開展質(zhì)量互訪活動，在互訪中就焙燒取樣塊問題、外購塊受潮后上塊調(diào)整問題、檢修與操作人員溝通問題，生塊外觀檢查問題等進行深入交流，制定實施相應(yīng)的整改措施。

2 成效與效益

2019年以來，通過提升陽極質(zhì)量攻關(guān)行動，持續(xù)改進質(zhì)量，焙燒塊外觀合格率和理化指標(biāo)一級品率全部達(dá)到了中鋁集團新企標(biāo)的要求。2020年通過持續(xù)改進，兩項指標(biāo)又分別達(dá)到了99.68%和75.36%，生產(chǎn)成本也控制在適度范圍，取得良好應(yīng)用成效和可觀經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

不斷提升陽極質(zhì)量，是創(chuàng)建優(yōu)秀炭素品牌、樹立企業(yè)優(yōu)良形象的必由之路。我們還將繼續(xù)探索創(chuàng)新，在追求質(zhì)量的道路上走得更好更遠(yuǎn)。一是繼續(xù)開展流程除鐵攻關(guān)，進一步除低陽極Fe含量，確保陽極Fe含量盡可能更低的前提下，全部回收利用好殘極。二是繼續(xù)開展無炭渣技術(shù)推廣應(yīng)用研究，重點研究添加劑的經(jīng)濟添加量、工藝技術(shù)條件優(yōu)化，不斷提升應(yīng)用效果。三是配合用戶進一步降低陽極毛耗，推行低鐵陽極生產(chǎn)、提高陽極抗氧化性、優(yōu)化陽極外觀規(guī)格等。