铝电解用碳阳极(carbon anode used in alu-minium electrolysis)是指铝电解槽中与电源正极相联的碳质电极,为铝电解槽的重要组成部分。包括碳阳极本体和金属阳极导电体。
在铝工业发展初期,采用数千安培的小型预焙阳极,这与当时炭家工业的生产水平相适应。为了扩大阳极尺寸借以提高电流强度,在20世纪20年代初参照当时铁合金电炉的连续自焙电极型式,在铝电解槽上装设,连续自焙阳极,采取旁插棒式。在40年代,为了简化阳极操作和提高机械化程度,又发展了上插棒式自焙阳极。在50年代,由于碳电极质量的提高以及振动成型制造大规格预焙阳极碳块的成功,预焙阳极被广泛采用。在80年代后期,最新式的预焙阳极铝电解槽的电流容量已达到280-300kA以上。
铝电解过程中碳阳极日平均消耗2cm左右,需要定期向电解槽中添加新阳极糊(自焙阳极),或定期更换新阳极块(预焙阳极),使铝电解槽保持正常运转。
铝电解生产对碳阳极的基本要求是:抗熔盐侵蚀,有较低的电阻、较高的纯度和较好的机械强度。碳阳极质量及工作状况对铝电解电流效率、铝电解电能浦耗及物料消耗的影响较大。
铝电解槽正常运转时,碳阳极的欧姆电压降为300-600mV,占槽电压的10%-15%,吨铝碳阳极净耗400-500kg(按残极回收计)。通过提高原料质量,改进生产配方和工艺、阳极结构形式以及阳极的工作制度,可以提高阳极工作质量。
有连续自焙阳极(简称自焙阳极)和预焙阳极两类。
1.自焙阳极
自焙阳极是利用铝电解槽自身热量使阳极糊中的沥青热解,焦化后与骨料碳粒形成致密的固体阳极。自焙阳极多为整体式单阳极,按导电钢棒(阳极棒)插入方式分为侧插(或旁插)棒自焙阳极和上插棒自焙阳极两种。
2.预焙阳极
铝电解槽预焙阳极由多个阳极碳块组组成。每个阳极碳块组由1-2块宽700-900mm、长1400-1700mm,高500-600mm的阳极碳块、阳极导杆和钢爪等部分组成。用生铁浇铸或碳糊捣固,把碳块与钢爪固结在一起,与钢爪连结的阳极导杆用专用卡具压紧固定在阳极母线上,阳极升降机构用以升降阳极。
主要有石油焦和煤沥青两种。石油焦是石油加工中渣油焦的化产物,含有80%-95%的碳和10%-20%的挥发物和水分。根据焦化方法不同将石油焦分为延迟石油焦、釜式石油焦、针状石油焦和流态化石油焦等。延迟石油焦是制造铝电解用碳阳极的主要原料。煤沥青焦化形成的沥青焦也是制造这种阳极的优等原料。煤经过加工除灰代替石油焦作为制造铝电解用碳阳极的原料正受到重视。
由煅烧,破碎、配料与混捏,成形与焙烧,组装等作业组成。