[其他]用于由电解法生产铝的阳极中焦油含量的控制方法

说明书

本发明涉及一种在用电解法和霍尔-赫路尔特（Hall-Heroulf）法生产铝时，控制阳极中焦油含量的方法。

所谓的“预焙烧”阳极是这样获得的：把粒料（常为焦炭）和粘结剂（常为焦油）加热混合，再用振动固化、加压或振动加压的方法使获得的碳糊成形，最后在高温下焙烧（1100～1200℃）。

阳极的质量对电解法的导电好坏和能量效率有决定性的影响。一个长期困扰着操作者的问题就是阳极生产的最优化，尤其是，在焙烧产品中获得最大的密度。这主要是关系到延长阳极在电解槽中的寿命周期，同时在耗炭量一定时减少所需生产的阳极块数目。

焙烧产品的密度基本上是三个参量的函数：原产品的干密度，粘结剂的成焦效率和焙烧过程中产生的体积变化。

这三个参数不是独立的，而是原产品中粘结剂含量的函数。

经验表明，对于给定的两种原料（焦炭，焦油），给定的生产条件（粒化、混合等）和碳糊成形，作为粘结剂含量的函数，焙烧密度曲线通过一个最大值;在与此最大值相应的含量下，可能在原产品中获得最大干密度。

土力学对碳化阳极结构的研究有很大的影响。

在多相介质力学中，众所周知，压缩一块含水量可变的土壤所形成的干密度曲线有一个最大值。干密度定义为受压介质中干物质的密度。

当压应力（稳态压力或动态压力）增加时，密度最大值升高，同时相应的含水量下降。

这个结果可以用饱和含水量来解释。对于给定的压应力，如果含水量超过了饱和含水量，密度水平就会降低，这是由于固体基体中的颗粒为液体所分开的缘故。

总之，改变压应力所获得的曲线都落在一条称为饱和曲线的包络线内。在对给定的含水量这条饱和曲线确定了可能获得的最大密度值（SUBBARAO，Doctorate论文，Grenoble    1972，“介质的连续压缩和力学”）。

可以用土壤的模拟来处理碳化产物的压缩问题，因为它们也同样有：

气态介质：空气

液态介质：碳化粘结剂（焦油，树脂，沥青）

固态介质：碳化基体（汽油焦，焦炭，无烟煤等）

然而在固体粒料的多孔结构中存在着一个重要的不同点。

这种多孔介质的气孔率是随压应力而变化的。这种现象使得饱和曲线失去单一性。简单地说就是，在焦油含量给定时，增加压应力可以增大产物的饱和密度，然而与粘结剂含量的影响相比，这个现象的影响可以忽略。

以前的方法常常设法在经过压缩的原生的阳极中达到最大密度。由于这种调节方法常常导致焦油水平有规则的提高，故既可使阳极的可见面离开压模（fatty    appearanee凸面），预先设定一个焦油含量范围（众所周知，焦油含量如果超过了此范围，阳极就会在焙烧炉内相互粘连“sticking”），以缓和焦油水平的提高。

然而人们也提出了某些调节方法。ALCOA专利（法国FR2436763    美国U.S.4133090）中提出的方法是在出压模时测量分解原生的阳极，然后根据这个阳极的密度调节焦油含量使电极达到最佳或焦油含量最小。这意味着在产物参数（原材料，粒度等）发生变化后，这种最佳化方法直到获得焙烧后电极的全部性质之后，也就是在几天的响应时间之后才能容易地使用。这与原生阳极的生产不相适应。因此实际上，人们不得不寻找一个平均水平线，以保证不与最佳结果偏离得太远。

本发明的目的，是要提供一种调节原生阳极的生产的方法（通过调节焦油含量），使得无须等待焙烧过程的结果，即能使焙烧后阳极的密度达到最大值。

当汽油焦的质量水平给定且保持不变时，阳极焙烧后的表观密度就主要依赖于焙烧前原生阳极的干密度。阳极的干密度可直接表达为阳极中干物质的有效压缩。

这个干密度与于原生阳极的表观密度和焦油含量有联系方程式为：

DS＝原生DA×（100-%焦油）/100

其中：DS原生阳极的干密度，原生DA＝原生阳极的表观密度（直接测量得出），%焦油＝焦油含量对碳糊重量的百分数。

在给定一对原材料工艺条件（粒化，混合等）和碳糊成形给定的情况下，原生阳极的干密度在某一焦油含量下达到最佳值。

图1至图3以任意尺度示意性地画出了阳极特性随如何焦油含量变化的情形。

图1示出了原生阳极的干密度随粘结剂含量的变化，参变量是成形时所施加的压应力。

图2示出了在压应力给定时，阳极的主要参数随焦油含量的变化情况。

图3表明了根据本发明焦油含量调节方法的原理。

图4说明了本发明的实际应用。