[其他]用于由電解法生產鋁的陽極中焦油含量的控制方法

無效

• 申請號: 87104371
• 申請日: 1987-06-23
• 公開（公告）號: CN87104371A
• 公開（公告）日: 1988-01-06
• 發明（設計）人: 克勞德·萬弗倫
• 申請（專利權）人: 皮奇尼鋁公司
• 主分類號: C25C3/20
• 分類號: C25C3/20;C25C3/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙越

本發明涉及一種在用電解法和霍爾-赫路爾特（Hall-Heroulf）法生產鋁時，控制陽極中焦油含量的方法。

所謂的“預焙燒”陽極是這樣獲得的：把粒料（常為焦炭）和粘結劑（常為焦油）加熱混合，再用振動固化、加壓或振動加壓的方法使獲得的碳糊成形，最后在高溫下焙燒（1100～1200℃）。

陽極的質量對電解法的導電好壞和能量效率有決定性的影響。一個長期困擾著操作者的問題就是陽極生產的最優化，尤其是，在焙燒產品中獲得最大的密度。這主要是關系到延長陽極在電解槽中的壽命周期，同時在耗炭量一定時減少所需生產的陽極塊數目。

焙燒產品的密度基本上是三個參量的函數：原產品的干密度，粘結劑的成焦效率和焙燒過程中產生的體積變化。

這三個參數不是獨立的，而是原產品中粘結劑含量的函數。

經驗表明，對于給定的兩種原料（焦炭，焦油），給定的生產條件（粒化、混合等）和碳糊成形，作為粘結劑含量的函數，焙燒密度曲線通過一個最大值;在與此最大值相應的含量下，可能在原產品中獲得最大干密度。

土力學對碳化陽極結構的研究有很大的影響。

在多相介質力學中，眾所周知，壓縮一塊含水量可變的土壤所形成的干密度曲線有一個最大值。干密度定義為受壓介質中干物質的密度。

當壓應力（穩態壓力或動態壓力）增加時，密度最大值升高，同時相應的含水量下降。

這個結果可以用飽和含水量來解釋。對于給定的壓應力，如果含水量超過了飽和含水量，密度水平就會降低，這是由于固體基體中的顆粒為液體所分開的緣故。

總之，改變壓應力所獲得的曲線都落在一條稱為飽和曲線的包絡線內。在對給定的含水量這條飽和曲線確定了可能獲得的最大密度值（SUBBARAO，Doctorate論文，Grenoble????1972，“介質的連續壓縮和力學”）。

可以用土壤的模擬來處理碳化產物的壓縮問題，因為它們也同樣有：

氣態介質：空氣

液態介質：碳化粘結劑（焦油，樹脂，瀝青）

固態介質：碳化基體（汽油焦，焦炭，無煙煤等）

然而在固體粒料的多孔結構中存在著一個重要的不同點。

這種多孔介質的氣孔率是隨壓應力而變化的。這種現象使得飽和曲線失去單一性。簡單地說就是，在焦油含量給定時，增加壓應力可以增大產物的飽和密度，然而與粘結劑含量的影響相比，這個現象的影響可以忽略。

以前的方法常常設法在經過壓縮的原生的陽極中達到最大密度。由于這種調節方法常常導致焦油水平有規則的提高，故既可使陽極的可見面離開壓模（fatty????appearanee凸面），預先設定一個焦油含量范圍（眾所周知，焦油含量如果超過了此范圍，陽極就會在焙燒爐內相互粘連“sticking”），以緩和焦油水平的提高。

然而人們也提出了某些調節方法。ALCOA專利（法國FR2436763????美國U.S.4133090）中提出的方法是在出壓模時測量分解原生的陽極，然后根據這個陽極的密度調節焦油含量使電極達到最佳或焦油含量最小。這意味著在產物參數（原材料，粒度等）發生變化后，這種最佳化方法直到獲得焙燒后電極的全部性質之后，也就是在幾天的響應時間之后才能容易地使用。這與原生陽極的生產不相適應。因此實際上，人們不得不尋找一個平均水平線，以保證不與最佳結果偏離得太遠。

本發明的目的，是要提供一種調節原生陽極的生產的方法（通過調節焦油含量），使得無須等待焙燒過程的結果，即能使焙燒后陽極的密度達到最大值。

當汽油焦的質量水平給定且保持不變時，陽極焙燒后的表觀密度就主要依賴于焙燒前原生陽極的干密度。陽極的干密度可直接表達為陽極中干物質的有效壓縮。

這個干密度與于原生陽極的表觀密度和焦油含量有聯系方程式為：

DS＝原生DA×（100-%焦油）/100

其中：DS原生陽極的干密度，原生DA＝原生陽極的表觀密度（直接測量得出），%焦油＝焦油含量對碳糊重量的百分數。

在給定一對原材料工藝條件（粒化，混合等）和碳糊成形給定的情況下，原生陽極的干密度在某一焦油含量下達到最佳值。

圖1至圖3以任意尺度示意性地畫出了陽極特性隨如何焦油含量變化的情形。

圖1示出了原生陽極的干密度隨粘結劑含量的變化，參變量是成形時所施加的壓應力。

圖2示出了在壓應力給定時，陽極的主要參數隨焦油含量的變化情況。

圖3表明了根據本發明焦油含量調節方法的原理。

圖4說明了本發明的實際應用。