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浅谈阳极组装生产工艺技术吴树江

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第4期作者：吴树江

[导读] 摘要：随着社会的快速发展，对电解铝需求不断增加，由于市场的不断拓展老工艺的阳极组装远远跟不上市场的需求。

        国家电力投资集团公司内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司内蒙古霍林郭勒 029200
        摘要：随着社会的快速发展，对电解铝需求不断增加，由于市场的不断拓展老工艺的阳极组装远远跟不上市场的需求。我公司在2006年首次引进由国内多家厂商提供的组装辅助设备，从法国博寿公司引进浇铸站、磷铁环压脱机、残极压脱机等主要设备。现代化的设备引进在效率上至的提高同时也对工艺上更加全面细致的改变。我在在阳极组装工作的十多年的工作经验，对阳极组装的整体生产进行一个简要的分析概括。
        关键词：阳极，组装，工艺
        原生电解铝粉铝冶炼采用由铝导杆和炭块组成的阳极组，以牺牲阳极炭块电解工艺生产，因此，阳极组是电解铝生产工艺的核心。随着电解铝工业的发展，电解槽不断增大，电流强度不断提高，阳极组装生产与工艺倍受关注，阳极组装在不断发展的同时也取得了巨大的成绩。其生产工艺和设备以及自动化程度取得前所未有的进步，如此众多的设备是铝厂中最复杂和最先进的。目前，电解铝厂绝大多数是电铝碳素联产，阳极组装处于联产的中心环节，其质量控制和生产工艺技术水平直接影响电解铝的铝锭质量和铝市场发展的方向。
        现铝电解生产使用的阳极组全部来至阳极组装生产线来完成生产任务。阳极组装大致的生产结构和运行方式是1、处理电解返回的经烧结后不可再使用的残极组。2、组装由炭块库板链输送过来的合格炭块与导杆组进行浇铸组合。
        下面，就结合生产的实际情况对阳极组装生产工艺进行初步阐述。
        一、阳极组装生产工艺概述
        1、工艺原理
        1.1将电解槽上卸下的残极运至阳极组装分厂，经装卸站挂到积放式悬链输送机（简称悬链）上，由悬链吊运残极依次通过残极压脱机（或手动残极压脱机）、磷铁环压脱机、导杆矫直机、钢爪矫直机、钢爪清刷机、导杆清刷机、蘸石墨装置、钢爪烘干机等设备完成残极处理和导杆及钢爪修复等过程后输送到浇铸站准备浇铸。
        1.2将合格的阳极碳块从碳素厂运送至阳极组装分厂碳块库，碳块库里的堆垛天车把碳块放在板式输送机上，板式输送机输送碳块到浇铸站准备浇铸。
        1.3中频炉将各成份配比合格的磷生铁熔炼成铁水，利用浇铸机运送到浇铸站，导杆组和碳块组啮合好后进行浇铸，质量合格的阳极组通过悬链输送机运送到装卸站，卸下后运至成品库。浇铸质量不合格的阳极组利用残极手动压脱机压脱后导杆循环利用，碳块返回碳素厂。
        1.4清理出的极上电解质由破碎系统破碎至小于1mm以下，返回电解槽使用。经残极压脱机压下的残极作为阳极生产的配料返回碳素厂。钢爪上磷铁环压脱后再经清理滚筒清理后返回中频炉循环使用。
        2、工艺流程
        阳极组装生产工艺过程。如图：

        二、阳极组装磷生铁工艺技术简要阐述
        （一）阳极组装生产工艺核心是五大元素配比。
        我公司在使用磷生铁过程中，要求五大元素满足：碳元素含量2.6-3.1%、硅元素含量2.0-3.0%、锰元素含量0.6-0.9%、磷元素含量0.8-1.4%、硫元素含量<0.15%的技术要求。磷生铁五大元素作用
        碳：用来调整铸铁的基本组织，增加铁水流动性，增加碳含量可析出片状石墨，导电性好，可使铸铁膨胀。
        磷：收缩性好，冷却后脆，可增加铁水流动性，在磷铁环中维持一定比例，有利磷铁环压脱。
        锰：增加铸铁收缩，可以与硫反应，生成硫化锰脱硫。
        硅：可以减少铸铁收缩，促进石墨化。
        硫：具有热脆性，使铸铁具有收缩性，造成气孔收缩缺陷和热裂，具有反石墨化作用，是铸铁熔炼中的有害元素。
        三、在实际生产存在工艺问题和设备问题的解决办法做以阐述
        在生产过程中，生产工艺是随着生产工艺不同参数的变化来进行调整，最终满足合格产品、合格技术参数需求，更加便利的提高产品质量高效地完成工作指标的一种生产工艺方式。下面是我在生产中工艺改进及设备改进的几个建议和方法，仅供同行业进行技术交流。。
        （一）磷生铁配比;。我公司是多厂商提供的磷生铁，所以照成磷生铁技术参数的参差不齐，磷生铁技术参数未达到技术要求或高于技术要求都会产生多元化不良反应，一旦产生不良反应直接影响浇铸合格率，对电解烧结、出铝量可以说具有莫大的影响。所以，保证磷生铁技术参数要求至关重要。
        我的做法是，1 每次新进的磷生铁都拿到我公司的和化验室进行技术参数化验，在拿到最新、真实的化验数据后根据数据指标进行配比。2 磷生铁使用过一次后形成铁环，经过高温烧结会破坏原合格铁的技术参数，所以在每炉化好后的铁水都要取样进行化验，在根据化验结果进行技术配比。（此调整铁含量配方属工业机密配方，不易外泄，望审阅我此文的同行们见谅。）
        （二）蘸过石墨经过烘干对残留在钢爪底部石墨处理;首先我简要介绍下蘸石墨和烘干机两套设备的工艺原理及它的必要性。1蘸石墨机，它是由我国西安邦家提供的设备，工作原理是；
        利用压缩气体的喷入使石墨液沸腾，石墨液与钢爪接触，并粘附在钢爪头表面上由悬链plc信号制动感应进入水槽式气动升降设备，整个蘸石墨过程全部是自动化。石墨槽原料配比是；石墨、糊精、水（配比数量属工业机密，不易外泄，请见谅。）2烘干机工序原理；
        蘸石墨后的钢爪由悬链运送到烘干工位，利用电磁感应原理进行中频加热，烘干钢爪。技术参数；中频加热功率：0～400kW连续可调；
        8.2 加热烘干时间： 30s;
        8.3烘干方式：电感应；
        8.4输出频率：300Hz～600Hz；
        8.5输出电压：750V。
        此设备也是由西安邦家提供，由于烘干机的温度技术要求是在钢爪表面加热到100t的技术范围内，由于温度的控制钢爪的底部截面总是不可避免的残留石墨水，在使用浇铸过程中容易引起迸溅，甚至有伤人的危险。基于此情况我的做法是；
        1、根据钢爪离地高度设计单向双面支架，在支架顶端个设计出单向支出45角度支架，在支架横向截面上安装可拆卸夹板，在根据爪具间的距离安装顺向阻尼刮板。
        2、使用的效果与成绩；此项阻尼式钢爪底部清理器投入使用后彻底解决了钢爪底部残留石墨水的问题，即保证了人员安全又提高了工作效率。由于此项的技改本人获得公司级小改小革奖。
        现代阳极组装正逐步走向机械智能管理趋势，但在实际应用中还是存在着许多的不足，这些的不足点就靠我们在实际应用中去完善它。
        由于篇幅有限关于阳极组装的一些工艺及设备的改造就不一一例举了。我所提的以上两个论点希望能对同行的朋友们有所帮助。谢谢