技术|炭阴极生产工艺之原料煅烧
生产铝用炭阴极的主要骨料是无烟煤、石墨、石油焦等，对于石油焦的煅烧，与铝用阳极炭块生产完全一样，而对于无烟煤的煅烧，其设备和工艺与石油焦的煅烧有很大的不同。
一、无烟煤煅烧的目的和方法
通过对无烟煤进行高温热处理后，除去其中大部分水分和挥发分，使体积相应收缩，密度、强度和导电性等物化性能得到相应提高，满足生产铝用阴极材料的需要，对于无烟煤的煅烧主要有普煅和电煅两种方式，对比如下：
鉴于普煅煤的缺点，我国在引进技术的基础上开发了成熟的电煅无烟煤方法，也是目前企业用的最多的方法，我国铝用炭素阴极生产企业采用的电煅无烟煤质量要求见下表：
指标名称
指标
灰分/%
≤5
水分/%
≤0.2
真密度 g/cm3
≥1.85
电阻率 /μΩ·m
≤600
二、无烟煤煅烧过程中的物理化学变化
通过试验和工业实践证明，在1200℃以前，无烟煤的煅烧主要是脱水和逸出氢气，且主要发生在电煅炉的上部。随着煅烧温度的升高，在1400-1600℃的温度范围内，主要表现为集中脱硫。在上述气体逸出的同时，随着煅烧温度的进一步升高，煅烧无烟煤的石墨化程度在逐步提高，微晶增大、层间距变小、结构逐步致密，导电性能提高。煅烧温度达到2000℃左右时，电煅烧无烟煤电阻率降低到600μΩ·m以下。
三、电煅烧炉的启动及操作
工艺
电煅烧炉是利用电热煅烧无烟煤的热工设备，新建成的电煅烧炉投入正常生产前，必不可缺少的重要作业是启动，其作用是焙烧上部（现行的上部电极基本不用自焙电极）和下部电极，将炉膛温度提高到正常加排料的温度，为炉子的正常运行做好准备。其作业步骤如下：
先安装并制备下部电极，安装好下部电极外壳，向电极外壳内边充填边捣固已加热（约110℃）软化了的电极糊，制好下部电极后，往炉内加入电煅无烟煤至距上部电极约0.5m处，在此上面堆放木柴准备进行烘烤；
安装好上部电极棒，电煅炉上部电极主要起到将电能输入炉内的作用，它包括电极本体、夹持器及导电铜排，开始烘烤炉体和电极，约6h；
当上部电极达到一定温度时，再向炉内继续补充电煅无烟煤至埋住上部电极，然后按预先制定好的启动曲线送电，用电流转化的热量把下部电极逐渐焙烧为具有定强度、导电性好的电极。
焙烧过程中要逐渐加大送入炉内的电量，以满足电极糊焙烧时的升温要求。启动曲线是根据以上原理并总结实践经验制定出来的，它表示电炉启动时送电量与时间的关系，具体操作中要采用电压级别的切换和改变加排料的量来调整炉子的送电负荷，并适时地开通冷却水系统，以保证启动能顺利进行。当加进的生无烟煤经煅烧后取样，测定粉末电阻率合格后炉子即可正常加排料，转入正常运行。
在长期的无烟煤煅烧实践中，电煅炉经常出现的故障主要集中在冷却循环水及导电电极两个方面，生产中要多加防范。关于阴极原料的其它工艺技术，我们将在随后的连载文章中介绍，欢迎继续关注。
