中國電解鋁工業發展十分迅（xùn）猛，產量（liàng）已居世界第一（yī）

摘 要：本文（wén）闡述了國內（nèi）電解鋁企業陽極組裝在工藝方麵（miàn）存在的問題，並且分析了產生問題的原因和對企業帶來的不利影響（xiǎng），最後提出了解決問題的（de）思路（lù）和方法。
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關鍵詞：陽極組裝（zhuāng） 石墨（mò）棒（bàng） 石墨粉 石墨製（zhì）品（pǐn） 石墨加工 石（shí）墨電極加工 石墨塊 鐵石墨壓降 鐵環（huán）裂縫 碗孔參數  磷生鐵（tiě）成分  電耗

概述：近年來（lái），中國電解鋁工（gōng）業（yè）發展十分迅猛（měng），產量已（yǐ）居世界第一，但是我（wǒ）們隻能說是電解（jiě）鋁大國，不能說是電解（jiě）鋁強國，因為我們的許多技術指標和（hé）發（fā）達國家相比還有很大的差距，由於世界性的經濟危機（jī）導致電解鋁全行業出（chū）現嚴重的虧損，電（diàn）解（jiě）鋁企業之間的競爭就是原（yuán）料和能（néng）耗的（de）競爭，而能耗在（zài）設備和槽型一樣的條件下，則是管理和（hé）技術方麵的競爭。因此，如何降低電解鋁（lǚ）的單位（wèi）能耗已（yǐ）經（jīng）成為國內電解鋁行業長期研究（jiū）的重要課題。這裏我們隻談作為鋁電解生產中起著“心髒”作用的預焙（bèi）陽極組，在組裝工藝方（fāng）麵（miàn）存在的問題，以及解決的（de）辦法，和對節（jiē）能降耗所起的重要作用。

一． 陽極鐵石墨壓降較（jiào）高. ~9 q' |( h5 o
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鐵石（shí）墨壓降是陽極組裝質量好壞的重要指標之一，設計的壓降值為80毫伏一下，而國內的多數廠家都在120毫伏以上，有的甚至高達200毫伏左右，影響鐵石墨壓降的主要因素有：, c6 ^5 Y) ^/ M& Q6 d% T8 B% m0 l
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（1） 磷生鐵成分不達（dá）標8 |! m; P6 _1 l- m5 ?

國內（nèi）磷生鐵成分五大元（yuán）素的行（háng）業標準是：
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石墨：3.0—3.5% 矽（guī）：2.0—2.5% 錳：0.6—0.9%
磷（lín）：0.8—1.2% 硫：≤0.2$ d' l) S% J, H: W, a/ D6 j
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但是國內的多數企業的磷生鐵成（chéng）分都沒有達標，普（pǔ）遍（biàn）存在（zài）的問題是，石（shí）墨、錳元素（sù）含量偏低，硫、矽、磷元素（sù）含量偏高，這種磷生鐵本身的導電性就差，流動（dòng）性不（bú）好，鐵環熱裂現象較為嚴重，澆鑄（zhù）好的鐵環收縮性大，表麵不飽滿光滑平整，內部充型能（néng）力（lì）差，氣孔缺（quē）陷較多，鐵環和石墨塊碗孔不能充分接（jiē）觸，最嚴重的是鐵環會出現（xiàn）1—3道裂紋現象，這樣的陽極（jí）上槽後鐵環受熱膨脹時，鐵環先將裂縫合（hé）攏後才脹緊碗孔壁，會造成鐵環對碗孔壁脹力（lì）的減小，使鐵石墨壓降增加，有的甚至鋼爪鬆動（dòng）造成陽極脫落事故。
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造成磷（lín）生鐵成分不達標的主（zhǔ）要原因有：

a 由於陽極組（zǔ）裝是輔助工序（xù），企業管理（lǐ）部門（mén）不十分重視，陽極出現問題以後，總是從石（shí）墨塊質量查問題（tí），而（ér）忽視了組裝環節。
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b 由於磷生（shēng）鐵要循環使用，導致（zhì）在（zài）熔化過程中石墨、矽、錳元素的不斷燒損，磷、硫（liú）兩（liǎng）種元（yuán）素含量的不（bú）斷富集，從而造成成分的（de）嚴重偏差，而現在國內普遍使用現成的磷生鐵，忽視了各（gè）種元（yuán）素含量的調整（zhěng），形（xíng）成了整個循環過程磷生鐵成分混亂無序，嚴重影響了陽極的澆鑄（zhù）質量，造成鐵石墨壓降居高不下。

c 磷生鐵（tiě）成分的（de）化驗跟不上（shàng），這主要是企業領導（dǎo）重視不夠造（zào）成的，有的廠家幾乎不化驗或者一天化驗一個樣品，根本不能看出磷生鐵成分存在的問題。

解決的辦法：其實磷生鐵的五（wǔ）大元素含量是在國標Z22生（shēng）鐵（tiě）基礎之上配製而（ér）成的（de），石墨、矽、錳、硫含量基本相同，唯一不同的是磷含量稍高，故稱之為磷生鐵。所以配製磷生（shēng）鐵的方法（fǎ）很簡單，在Z22生鐵（tiě）內（nèi）添加適量的磷鐵（tiě）即可。在以後的磷生（shēng）鐵循環使用過（guò）程中，根據各元素的燒（shāo）損情況添加相應的（de）輔料，就可保證磷生鐵成分的是持續穩（wěn）定（dìng）。- x8 @6 _/ p% {+ f& s8 F0 q

二  陽極石墨塊碗孔參數設計不合理
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目前國內許多廠家的石墨塊碗孔直徑參數設計的過小，大部分碗孔和鋼爪的直徑相差為15mm。由於鋼爪（zhǎo）在使用過程中（zhōng）發生彎曲變形，所以在組裝時，很難（nán）將鋼爪放置在碗孔的（de）正中心，尤其是現在普遍使用的雙陽極，鋼爪有6個或者8個爪頭，在鋼爪變形的情況下，很難保證每一個鋼爪頭都放置在碗孔的正中心，這樣就造成有若幹個爪頭直接和碗孔壁接觸，澆鑄時鐵（tiě）水就無法流進去，形成澆鑄缺陷，會造成鋼爪的導電性不均勻，電流分布不平衡，會形成粘爪（zhǎo）和化爪現象，甚至導致陽極（jí）消耗（hào）不均勻，影響電解槽的穩（wěn）定（dìng）工作。
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造成碗（wǎn）孔直徑過小的原因：. Z  N1 A4 X$ a$ V( }7 r
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a 設計時沒（méi）有考慮到鋼爪的變（biàn）形問題。

b 石墨塊使用（yòng）單位擔心碗孔變（biàn）大會增加磷（lín）生鐵的用量。  D( p: f% g! }& f3 `! k
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解決的（de）辦法：7 e" O: Z7 H* J& \+ t5 I
石墨塊成型（xíng）時將碗孔直徑加大即可。根據目前的情況建議石墨塊碗孔和鋼爪的直（zhí）徑差在40—50mm較為合適。碗孔變大雖然增加了磷生（shēng）鐵的用量，但增（zēng）加了鐵石墨接觸麵積，對降低鐵石墨壓降很（hěn）有幫助，經計算可降低壓降5—10毫伏，同時減輕了石墨（mò）塊的重量，降低了陽極的毛耗，還（hái）適應鋼爪的變形，減少了鋼爪的維修費用，而且加大了澆鑄鐵水時的排（pái）氣（qì）量，減少了鐵環的氣孔（kǒng）缺陷，還有利於工人的操作，杜（dù）絕了澆鑄時鐵水（shuǐ）衝爪的現象。

三  鋼爪塗石墨工藝不合（hé）理

我們知道，為了防止鐵水（shuǐ）在澆鑄時（shí）衝（chōng）鋼（gāng）爪（zhǎo）和鐵環粘住鋼爪
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行業內在組裝陽極時一般要在（zài）鋼爪頭塗上石墨粉，具體工藝是把石墨粉放入煤（méi）油或者（zhě）柴油中調成糊狀，再用（yòng）刷子刷（shuā）在鋼爪（zhǎo）頭上，或者直接將鋼爪頭在石墨糊裏沾（zhān）一下。這種工藝存（cún）在以下問題：( x2 \+ W+ w4 C

a 如果不經常攪拌，石墨就會沉澱，造成鋼爪頭塗石墨不均（jun1）勻。影響塗石墨質量。
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b 鋼爪頭塗石墨以後，如果煤油或者柴油沒有晾幹，在澆鑄鐵水時就會燃燒，燃燒時產（chǎn）生的氣體使鐵水翻騰，澆鑄就會十分困（kùn）難（nán），影響了澆鑄（zhù）速度，並且鐵環成型（xíng）質量（liàng）極差，氣孔嚴重。同時燃燒時（shí）產生大量的火苗和黑煙，對生產環境汙染很嚴重。為了克服（fú）這（zhè）樣的問題，有的廠家采用了鋼爪頭烘幹工藝，用天（tiān）然氣或者電加熱烘幹，不但浪費能源，耽誤了時間，而且效果不是很好，尤其（qí）是采用懸鏈自動組裝係統更為嚴重。所以有的廠（chǎng）家幹脆省（shěng）略（luè）了鋼爪頭塗石墨工藝或者幹塗石（shí）墨。違反了設計（jì）的工藝（yì）流程。造成衝爪（zhǎo）和粘爪嚴重，增加了（le）鋼爪的維修成本。2 K7 y2 `) c3 X% r& `; r

解決的辦法：
采用先對鋼爪頭噴霧化煤油或柴油，然後再塗幹石墨即可解（jiě）決上（shàng）述問題。具體工藝如下：用噴槍（qiāng）在鋼爪（zhǎo）頭上均（jun1）勻地噴一層煤油或者柴油，然後將鋼（gāng）爪頭（tóu）在幹石墨（mò）鬥裏沾一下，就會在鋼爪頭上薄薄地均勻（yún）地粘（zhān）上一層石墨，由於煤（méi）油或者柴油用量（liàng）極（jí）少，所以澆鑄鐵水時不會燃燒，就不會出現上述的問題，而且（qiě）還節約了大量的煤（méi）油或者柴油，比（bǐ）一般的塗石墨工藝可（kě）節約煤油或者柴油90%以上，減少了（le）烘幹的過程，提高（gāo）了工作效率，此方法對於懸鏈（liàn）自動組（zǔ）裝係統尤為適合。
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四  鋼（gāng）爪頭沒有經過拋光處理

目前國內多數廠家（jiā）的陽極（jí）鋼爪都沒有經過拋光（guāng）處理，將鐵環壓脫下來就直（zhí）接使用了，因為有一層氧化皮，顯然會造成壓降增加。- Y3 Y  S" e- H# q
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鋼爪（zhǎo）頭沒有拋（pāo）光處理的原因：
沒有合適的設（shè）備。目前多數廠家（jiā）都是人工用角磨機對鋼爪頭進行（háng）打磨，有懸鏈自動組裝係統（tǒng）的有噴丸處理鋼爪拋光設備，但（dàn）由於設備操作比較（jiào）複雜，維護費用很大，效率不高等原因，鋼爪頭拋光工序基本上（shàng）沒有執（zhí）行。
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解決的方法（fǎ）：% M% A& D! o7 ?2 ^* c' @0 }
我們研製出專用（yòng）的鋼爪頭（tóu）拋光機，結構簡單，效率（lǜ）高，每2分鍾即可處理一組鋼爪，維護費用低，安裝方便，不需要除（chú）塵係統和水，氣的支持，適合各種型號的鋼爪，有人工操作和懸鏈自動係統操作兩種型號。7 _' h- x, d. q+ F& E
綜上所述，目前（qián）國內鋁電解陽（yáng）極（jí）組裝普（pǔ）遍存在的四個問題，希望能引起各位領導和技術人（rén）員的重視，在管理和工藝方麵能（néng）有所改進，那（nà）麽陽極組裝的質量就會有質的飛躍，陽極鐵石墨壓降（jiàng）可降到80毫伏左右（yòu），年產（chǎn）10萬（wàn）噸電解鋁的企（qǐ）業（yè）可節約電費（fèi）500萬元（yuán），就會在節能降耗和減輕工人勞（láo）動輕（qīng）度方麵作出巨大的（de）成績。