大型预焙阳极配方中粉料技术的研究

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1、大型预焙阳极配方中粉料技术的研究浏览次数:90日期:2010-09-13大型预焙阳极配方中粉料技术的研究（郑州轻金属研究院，河南郑州450041）摘要：论述了大型铝电解槽用炭阳极配方中粉料的作用、影响、质量趋势，分析了代表其特性指标的纯度、细度、比表面积以及Blaine值的关系，提出了粉料的级配应用概念，同时从理论及实用角度解析了粉料的级配关系。关t词：炭阳极；配方；粉料；特性指标；级配炭索材料制品是一种分散结构休系，其组成的炭素颗粒和粉末是以化学键、分了间力及机械粘附力互相结合在一起的nJ。炭素制品的结构性能及其质量指标的好坏首先取决于这种分散相的配比、表面积的大小和

2、它们之间的相互配置情况。各级颗粒配比的合适与否、颗粒间空隙是否得以有效充填是炭阳极配方技术的核心，是生产优质炭素材料制品的关键，其屮粉料的影响则是最突出的技术。随着铝电解槽容量的大型化，炭阳极的尺寸规格和质量指标都得以提升。一般大型槽阳极炭块的径向尺寸都和当74）700-mm圆电极的尺寸，理化指标项目也多于其它炭制品的标准，提高大型槽炭阳极的综合质量已成为业内人士的共识。炭阳极的生产过程是一个物理化学过程，对于热处理过程及抗氧化性方面的化学问题已引起人们的关注，直观的物理过程则往往因其单纯而被大家所忽视，例如配方过程屮的粉料问题。在配方技术中，粉料的作用主要是充填颗粒料

3、间的缝隙，进而使混合容重达到最大值。而粉料的充填作用主要由两个途径来实现:一是使用人量的超细颗粒粉料，用“以细填小”的机理來充填包括颗粒微孔在内的所有空隙——粉料越细充填的机会越多——高纯度粉料观点；二是使用具有合理级配的粉料，让齐级颗粒的空隙都被逐级充填——有级配的粉料可以有效充填——低纯度粉料观点。前者无疑应使用较多的粘结剂，过多粘结剂的使用肯定会使焙烧品相对增加了二作者篱介：李庆宏男教授级高级工程师，主要从事铝用炭素和铝电解工艺研究。第1期李庆宏大型预焙阳极配方中粉科技术的研究・47・次焦成焦的空隙；后者综合考虑了粘结剂的使用量及最终效果，这种粉料的合理级配观念对

4、稳定大型阳极炭块的质量无疑是有益的。本文拟以生产用粉料的实测结果和应用情况为分析依据，浅论粉料的合理级配概念，用以丰富阳极配方的粉料技术。1阳极配方技术中粉料的作用粉料是炭索材料组成中分散度最高的粉体材料，它的粒度范围-•般从十分之几毫米到几微米，它分散到制品包括颗粒微孔的各个角落。制品宏观、微观性能都将通过粉料的使用而被充分表现。1.1分散体系的重要组成部分在生产过程屮，粉料不仅是充填颗粒孔隙的主要成分，而且是粘结剂使用量的衡量指标，粉料与粘结剂沥青形成的“胶料射，是将炭素颗粒紧密粘合在一起的强胶合剂。在炭素制品的结构中，粉料及其形成的胶料是制品的主体部分，组成整个体

5、系的连续基相。在炭素材料的组成中，粉料一般占干料质量的40%左右，而以其为主组成的胶料占生制品质量的一半以上。从某种意义上说，粉料及胶料充当着炭索制品肌休的筋键和肌肉作用，离开粉料，就形不成炭索材料制品；忽视粉料的作用，就生产不出高质量的产品。粉料是炭素制品体系的重要的组成部分。对于炭素材料制品，粉料的作用主要表现在：（1）充填大、中颗粒料的孔（缝）隙，其纯度或细度是衡量充填效果的重要考查标准；（2）直接影响沥青的使用量，粉料用量越多，比表面积越大，沥青用量亦越多；（3）与沥青共同形成胶料，使制品粘结成型。1.2合理使用粘结剂的理论依据粉料的比表面积是表征粉料对粘结剂吸

6、附特性的最基木参数，包扌舌粉料在内的所有颗粒衣面都均匀分布一层粘结剂，冃没有缺陷和多余的量是粘结剂使用的最理想状态。最佳的粘结剂用量是与颗粒料的比表而积H接相关的。颗粒料表而粘结剂层的合理厚度仅为微米级。经测定，粉料的比表而积为颗粒料的数十倍，在T料组成中，粉料部分的表面积约为体系总表面积的9o%—91%,而颗粒料的表面积不足10%。可见对粘结剂的吸附作用主要来源于粉体材料，粘结剂沥青的使用量是由粉料的用量和其比表面积的人小來决定的。生产中的粘结剂大部分被粉料所吸附，并共同组成胶料，胶料部分煤沥青的用量约为粘结剂总量的65%70%。炭素材料粘结剂的使用量主要与粉料比表而

7、积的大小和其配入量、颗粒的表面性质，主要为粗糙度和开口气孔情况、粘结剂的真密度、混捏的温度或粘结剂的工作粘度有关。除煤沥青木身的特性外，粘结剂使用量的其他影响主要来源于粉料的特性指标。经计算，当粉料比表面积为5.Om/g,粉料的配入量分别为38%和42%时，粘结剂的最佳用量将分别为15.18%和15.91%；若使用较高纯度的粉料，则煤沥青使用量将达16.5%-17.0%,相应制品的孔度将会增加0.5%-0.8%o可见，使用高纯度粉料是影响炭制品致密性、空气渗透性和气体氧化性的一个不利信号。1.3影响制品理化指标的关键因索粉料的表观作用主要