阳极炭块是什么？最近有很多老铁对这个问题干到困惑。还有少部分人关心阳极炭块是什么东西。对此，碳百科准备了相关的内容，希望能为你解除疑惑。
炭阳极裂纹问题是影响到炭阳极成品率,影响到阳极厂经济效益,也影响到炭阳极在电解槽上的应用效果,进而影响到铝厂经济效益的重大技术问题。它是炭阳极的空气氧化反应、CO2反应和裂纹这三大损害中技术面影响最为复杂的一个问题。三大损害都使阳极掉渣、掉块、过量消耗,并使电解槽发热,影响铝厂经济效益。其中阳极裂纹,用肉眼可以看出,成为影响成品率的主要问题。在电解槽上应用,裂纹扩展引起的掉块,阳极断层甚至可以造成电解槽重大事故。
一般来说,阳极裂纹是其结构内部连接断裂的最后形态。断裂面的扩展引起裂纹。不同的阳极裂纹形态概述见表。引起裂纹扩展既有阳极制造工艺原因,也有阳极组装和电解槽操作条件引起的。对裂纹的形态分析,从应力的起源处开始,因此解决裂纹问题也从应力分析入手。
注:1.影响裂纹的程度从大到小依次为+++,++,+;2.配方包括骨料细度的变化
引起阳极裂纹的一系列因素,有些是相互独立的,有些是相互关联的。上表展示裂纹的不同形态和每个重要的影响因素。为了区分裂纹产生的原因,必须要进行控制和分析。
1、角部裂纹
阳极上电解槽后,有时出现阳极角部裂纹。这意味着阳极角部材质有缺陷,但没到破裂程度,上电解槽之后缺陷恶化出理明显裂纹。
由于受热冲击,阳极角部裂纹沿等温线发生,热冲击应力超过阳极的承受限度。按照模拟计算,热应力扩张最大值在阳极上电解槽25m后,角部应力的最大位置在阳极底部15cm和阳极上部25m处,实际观测阳极角部裂纹形态和发生时间一般多发生在阳极上槽5-25min。
不均匀的热冲击引起角部裂纹,它涉及到与原料质量有关的一系列阳极特(膨胀系数,弹模量等),与此类似干料制备、糊料配方、混捏、成型条件影响到阳极对热冲击抵抗能力,尤其是细粉的组成,沥青最佳加入量,原材料质量,混程条件和成型条件冷却倒运条件是必须执行的,不适宜的成型条件,糊质量差,易引起生块分层,密度变差在阳极角部热冲击等压线与等温线一致,导致龟裂。通过从阳极下部钻取芯样可以检测到原来的薄弱易裂部位。韦泊尔模拟试验可以证明这种作用的存在。
影响角部裂纹的主要是成型,其次生块倒运贮存、原料、配方和培烧对产生角部裂纹有一定的影响。生块“品”字形堆垛受力不均,因生块内部脆弱,易引起角部暗裂纹。暗裂纹在阳极焙烧尤其上电解槽时才明显暴露。
2、垂直裂纹
一些在阳极水平面上作用的力引起阳极垂直裂纹。
生阳极结烧到230-600℃,沥青烟挥发,阳极内部产生压力,温开太快,内部压力超过阳极的承受压力,阳极在焙烧炉内开裂。虽然这些裂纹通过垂直面但宽度很小。生阳极在200℃时,沥青软心膨胀,此时生阳极透气率近于零,在横向即最长的方向,膨胀力最大,故易引起与此力垂直的垂直裂纹,在一引起混捏、成型、料粉有隐患的部位,胶结力小,首先出现裂纹。
通常培烧后观测不到垂直裂纹,但是由于材料内部缺陷,宏观、微观的原因可能在阳极内部薄弱处出现垂直裂纹。除非钻取芯样,否则检测这些薄弱环节是困难的。
第三个产生垂直裂纹的原因是阳极组装作业。选择组装参数(钢爪、炭碗几何形状预热温度)使钢爪一炭碗连接尽可能紧密,电解时接触电阻最小。但是连接太紧密,导致使炭阳极承受的扩张应力增大,有时可以看到炭碗铸铁出现径向裂纹。
阳极上电解槽使用时,最大应力区从角部向阳极中心移动,换阳极1h后应力最大,比在角部增加90%,根据炭碗铸铁机械模型,这种扩张应力足够高时导致阳极裂为两部分。
当电解槽换上新阳极时,阳极有规律地下降并接触电解质被加热,相应地,钢爪、铸铁温度上升引起热际账,由于钢爪的热膨胀系数比炭阳极大得多,在炭碗问施加的扩展应力超过阳极的承受限度,结果导致阳极垂直裂纹。通常阳极使用后期,阳极高度变小时会出现这种情况,此时,垂直裂纹与热冲击没有直接联系,除非原来阳极有缺陷,抵抗不住热膨账应力。与前述熔烧工艺有关和与组装时钢一炭连接引起的应力有关,垂直裂纹可以穿过两个炭碗或直达钢爪,此时阳极有落入电解质的危险,裂缝的产生,不能进一步固定钢爪的连接,阳极落下引起电解槽振动。振动成型机一些故障,也会导致垂直裂纹。
3、水平裂纹
阳极的水平裂纹,在阳极的下部,或四分之一处或二分之一等处分开落入电解质中这是对电解槽操作的最大损害。垂直作用力的发展引起阳极裂开。材料固有的裂纹以及热应力作用在通常条件下引起的热冲击应力远超过阳极承受的临界值,可以解释水平裂纹。这些水平裂纹,作为小裂纹主要在成型时已经出现。出现水平裂纹的主要原因是混捏成型和熔烧,原料的配方也有一定影响。
4、无规则裂纹
除了垂直和接近垂直的裂纹水平和接近水平裂纹,角部的技肩纹、斜裂纹之外,其余各最裂纹都归类为无规则裂纹,其深度在30-180mm的表面角部无规则裂纹,炭碗处无规则裂纹,局部网状纹和偶尔局部出现的几条方向不一的裂纹。它们有时在各个面的表面出现深度仅几毫米到几十毫米,长度也多在100-200mm之内,有时深可达100mm以上,长可达300mm以上,有时甚至和几个炭碗连通。无规则裂纹主要与配方成型培烧工艺有关,原材料质量,混捏条件等对其也有一定影响,局部糊料不均质,局部升温或降温过快是其主要原内部糊料不均质包括局部糊温的差别,局部体积密度的差别,局部材料质量的差别,尤其是含有流态化焦锻后焦炭粉,它对沥青浸润差,成型时易在表而集中。
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