鋁用炭素材料質量現狀分析 (水分檢測、真密度、表觀密度檢測)-廈門易仕特儀器有限公司
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鋁用炭(tan)素材料質量現(xian)狀分析 (水分檢(jiǎn)測、真密度、表🙇‍♀️觀(guan)密度檢測)
更新(xīn)時間:2025-12-15   點擊次數(shù):5217次

鋁用炭素材(cai)料水分檢測儀(yí)、真密度檢測儀(yí)、表觀密度測試(shì)儀——廈🔴門易仕特(tè)儀器有限公司(si)專業制造

前言

伴随着電解鋁(lǚ)工業的快速發(fā)展,鋁用炭素材(cái)料行業也得到(dao)了長足的進步(bu),從2002年(nian)開始,我國已成(chéng)爲世界*鋁用炭(tan)素材料生産國(guó),也是鋁用炭素(su)材料的 主(zhǔ)要出口國之一(yi),形成了不少以(yǐ)出口爲主的獨(du)立的👈鋁用炭素(sù)材料生産企業(yè)。随着大型預焙(bei)槽的不♌斷普及(jí)、電解技術的日(ri)益進步、國内市(shi)場的激烈競争(zhēng)、與市🚶‍♀️場的 *融通、以及對節(jiē)能降耗的苛求(qiú),作爲電解鋁工(gong)業的主要原材(cái)料鋁用炭素,不(bu)論是陽極材料(liào)還是陰極材料(liào),其質量都受到(dao)了越來越多的(de)重視,許多過去(qu)不關注的指 标,現在已顯(xian)得非常重要。

經過50多年的發展(zhǎn),我國鋁用炭素(su)材料的生産技(jì)術達到了相當(dang)的📧水💰平,反映到(dao)産品質量上,我(wo)國鋁用炭素材(cai)料産品🐇質量總(zǒng)體已經達到了(le)水平,主要體現(xiàn) 在能夠生(shēng)産滿足各種要(yào)求的陽極和陰(yīn)極産品,在㊙️滿足(zú)國内❌需求的同(tóng)時大量出口,從(cóng)出口國外返回(hui)的意見看,國内(nèi)陽極在高電流(liu)密度下的使用(yòng)性能還是比較(jiao)穩定,電解 各項指标有不(bu)同程度的優化(hua),陰極産品的加(jiā)工精度和理化(huà)性㊙️能,都有很好(hǎo)的提高,并處于(yú)較穩定範圍。當(dang)✍️然在總體質量(liàng)達到水平的同(tóng)時還應該看到(dao)😍:由于國内鋁 用炭素材料(liao)生産企業衆多(duo),生産設備的*程(cheng)度、人員技✍️術水(shui)平的不同、管理(lǐ)水平參差不齊(qí),使得不同企業(ye)間⁉️的質量差别(bie)較☎️大;質量意識(shi)和市場因素的(de)影響,使得出 口産品和國(guó)内使用的産品(pǐn)質量有一定的(de)差距;原材料變(bian)化以及沒有固(gù)化的生産工藝(yi)參數,使得同一(yī)企業不同批🌈次(ci)的🈚産品♍質量變(bian)化較大,部分企(qǐ)業🚶同一批次産(chǎn)品也不在 一個穩定的範(fàn)圍内。

本文分析了(le)預焙陽極、底部(bù)炭塊、陰極糊的(de)質量标準及國(guó)内産品質量的(de)現狀,對相關檢(jiǎn)測方法進行了(le)介❄️紹,提出了在(zai)質量和♻️檢測方(fang)面存在的主要(yào)問題及對采用(yong)标🐅準的一些建(jian)議,希望能對行(hang)業有所🔴幫助。

鋁(lü)用炭素材料水(shui)分檢測儀、真密(mì)度檢測儀、表觀(guān)密度測試👉儀——廈(sha)門易仕特儀器(qì)有限公司專業(ye)制造

産品質量現狀(zhuàng)

鋁用炭素(su)材料一般包括(kuò)鋁用炭素制品(pin)和其原材💃🏻料❓,鋁(lǚ)用🍉炭素制品包(bao)括陽極、陰極和(he)側部炭塊等,其(qi)主要原材料包(bāo)括石⭐油焦或煅(duan)後石油焦、煤瀝(li)青、電煅或普煅(duan)無煙煤、石墨碎(sui)等,本🈲文主要分(fèn)析了鋁用炭素(sù)制品的質量。

陽極有陽極(jí)糊和預焙陽極(jí)兩種,随着電解(jiě)槽的大型化和(he)對環保的日益(yi)嚴格要求,我國(guo)的自焙槽已經(jīng)全部淘汰,國内(nei)隻用預焙陽極(ji),生産的陽極糊(hú)全部出口到國(guo) 外。陰極有(you)普通陰極炭塊(kuai)、石墨質陰極炭(tàn)塊、部分石墨化(hua)陰極🍉炭塊、石墨(mo)化陰極炭塊以(yǐ)及各種陰極糊(hú)🌈,現階段普👅通陰(yin)🔞極炭🐪塊、部分石(shí)墨化陰極炭塊(kuài)已經不用,石墨(mo)化 陰極炭(tàn)塊隻有少量的(de)試用,主要采用(yòng)的是石墨質陰(yīn)極炭塊,其按照(zhao)石墨含量的不(bu)同又可分爲多(duo)個牌号,現在✊國(guó)内🌈外用的zui多的(de)是石墨含量30%的陰極(jí)炭塊;陰極糊 包括冷搗糊(hu)、鋼棒糊、周圍糊(hú)、碳間糊等。側部(bu)炭塊目前也有(you)兩種,即炭素側(ce)塊與碳化矽側(cè)塊,現階段主要(yao)采用碳化矽結(jie)合氮化矽塊。

    限于篇幅,本(ben)文隻對幾種主(zhu)要産品:預焙陽(yang)極、底部炭塊,主(zhǔ)要是石墨含量(liang)30%的底(di)部炭塊、陰極糊(hu)中的質量狀況(kuang)進行了分析,雖(sui)然外觀和尺寸(cun)也是炭塊質量(liang)的重要部分,但(dan)爲了方便起見(jiàn),隻分析它們的(de)理化性能。

2.1 預焙陽極(ji)

    預焙陽極(jí)被認爲是電解(jiě)槽的心髒,其質(zhì)量好壞對電解(jiě)的各項技術指(zhǐ)标、重熔用鋁錠(ding)的産品質量和(hé)電解槽的🍓穩定(dìng)⭐運行有着非常(cháng)重要的作用。

2.1.1質量标(biāo)準情況

1978年,冶金工業(yè)部發布實施了(le)YB2809-78《炭陽(yang)極》标準,1988年,國家标準(zhǔn)局發布實施了(le)GB8742-88《鋁電(dian)解用炭陽極》标(biāo) 準,1994年标準清理(li)整頓時變更爲(wèi)有色金屬行業(ye)标準YS/T285-1994《鋁電解用預焙(bei)陽極》(同時冶金(jīn)工業方面在清(qīng)理整頓後也出(chu)♍了一個行業标(biao)準 YB/T5203-1993,其(qí)要求與YS/T285-1994相同,後來采(cai)用YB/T5203标(biāo)準的較少),1998年、2007年兩次修訂(dìng),YS /T285-2007規定(ding)的理化性能指(zhi)标見表1

1YS/T285-2007《鋁電解用預焙(bèi)陽極》的理化性(xìng)能

牌号

理化性能

TY-1

1.53

2.04

55

80.0

0.5

TY-2

1.50

2.00

60

30.0

0.8

1:需(xu)方對表中規定(ding)以外的性能如(rú)抗折強度、熱導(dao)率、空氣滲透率(lǜ)、空氣反應性和(he)微量元素含量(liang)(釩、

鎳、矽、鐵(tie)、鈉、鈣)等有要求(qiú)時應向供方提(tí)出,由供需雙方(fang)🐇協商确⛷️定并在(zài)合同中注明。

2:對于有殘極返(fan)回生産的産品(pin)指标要求,由供(gong)需雙方協商确(què)定并在合同中(zhōng)注明。

1978年,冶金工業部(bu)發布實施了YB120-78《陽極糊(hú)》标準,1988年,國家标準局(jú)發布實施了GB8741-88《鋁電解(jie)用陽極糊》标準(zhǔn),1994年标(biao)準清理整頓時(shi)變更爲有色金(jīn)屬行業标準YS/T284-1994《鋁電解(jie)用陽極糊》,1998年修訂後(hòu)一直沒動。

從表(biao)1可以(yi)看出,YS/T285-2007按照7項指标的不同(tong)設立了2個牌号:TY-1TY-2,由于所有指(zhǐ)标都是保證指(zhi)标,考慮到炭素(su)材料的特 點,要*達到TY-1的要求,按(an)照2σ偏(piān)差來推算,這7項指标(biāo)的特征值應分(fèn)别在:1.552.0653354.5850.46左右,其中室 溫電阻率53的要求(qiu)還是不低的;要(yao)達到TY-2的要求,按照2σ偏差來(lái)推算,這7項指标的特(tè)征值應分别在(zai):1.522.0358335.5 740.75左右(yòu),除室溫電阻率(lü)外,其他指标顯(xiǎn)得有點太松了(le),尤其是♋熱❗膨脹(zhang)系數、CO2反應性、灰(huī)分3項(xiang)指标,如果按照(zhao)保證指标來控(kong)制質量,其意義(yi)不大。

從表(biao)2可以(yi)看出,雖然各公(gōng)司所要求的指(zhǐ)标不盡相同,這(zhè)🏃‍♀️可能與各公司(sī)的注意點不同(tóng)有關,但除微量(liàng)元素的含量外(wai),其他指标基本(běn)在R&D認(ren)爲的較好的陽(yáng)極質量範圍内(nei),對微量元素含(han)量不🔴同的要求(qiú),應該說是簽定(dìng)合同時考慮了(le)原料不同的因(yin)素。

從表1和表2對照來(lái)看,國内TY-1設定的7項指标要(yao)求基本在R&D認爲的較(jiao)好的陽極質量(liang)範圍内,其中電(dian)阻率要求較嚴(yan),但CO2反應性、熱膨(péng)脹系數相對偏(pian)松。與出口的合(he)同要求相比,保(bao)♈證💯指标設立偏(pian)少,起草标準時(shí)充分考慮了原(yuán)料不同🏃🏻導緻的(de)影響和實際工(gong)作中減少檢驗(yàn)工作的壓🏃力,并(bing)留🍓給合同雙方(fāng)更多的選擇。

2、預焙陽極出口(kou)合同要求和R&D的研究(jiu)結果

項目(mù)

單位

公司1

公司2

公司3

公司4

公司5

R&D

研究結果(guo)

表觀密度(du)

g/cm3

1.56

1.57

1.54

1.55

1.55

1.501.60

2.06

2.06

2.05

2.06

2.052.10

室溫電阻率(lü)

μΩ·m

56

57

60

56

55

5060

抗折強度(dù)

9.0

/

812

9.0

814

耐壓強度

35

3248

32

4055

靜态楊氏模量(liang)

GPa

410*

/

6

3.55.5

熱膨(peng)脹系數

10-6/K

/

4.5

/

4.5

3.74.5

熱(rè)導率

4.0

3.2

/

3.2

空氣滲透率

npm

2.2

2.0

0.51.5

/

2.5

0.52.0

CO2反應性(xing)

%

87

84

84#

90

8495

灰塵

6.0

3.0

/

3.0

110

%

10.0

9.0

10.0

/

410

空氣反應性

90

92

70

90

6590

灰塵

%

6.0

3.0

8.0

/

4.0

210

損失

%

8.0

5.0

24

/

8.0

830

%

0.5

0.5

0.20.5

S

%

1.80

2.40

3.2

2.5

V

ppm

180

150

260

300

230

Ni

ppm

250

300

200

40200

Si

ppm

350

350

500

350

350

50300

Fe

ppm

450

450

160

450

600

100500

Na

130

130

300

300

150600

Ca

ppm

400

/

400

50200

*:可能爲動态(tai)楊氏模量。

#:按照反應(ying)速率換算過來(lai)的。

2.1.2質(zhì)量現狀

爲(wei)了分析預焙陽(yáng)極的産品質量(liàng)現狀,我們對一(yī)些✉️樣🔞品的檢驗(yan)結果進行了統(tong)計,樣本來自三(sān)部分,各占三分(fen)之🍉一,一部分爲(wei)20085月到20092月份 的日常委托檢(jiǎn)驗樣品,一部分(fen)爲中心2008年下半年的(de)抽查樣品,一部(bù)分爲出口驗貨(huò)的樣品,統計的(de)💋結果如表3所示,從表(biǎo)3及測(ce)定的結果可以(yi)得出:

從指(zhi)标上看,國内預(yù)焙陽極有一半(ban)左右可以屬于(yú)質量較好的産(chan)品,從平均值來(lái)看,除了微量元(yuán)素中的NiCa含量、耐壓強度(du)和空氣反應性(xing)外,其它指标都(dōu) R&D認爲的範圍(wéi)内,Ni和(hé)Ca含量(liàng)偏高主要國内(nei)原料問題,耐壓(yā)強度偏低與采(cǎi)用的💜檢測👄方🌏法(fa)有一定關系,空(kong)氣反應性國内(nèi)産品質量普遍(biàn)偏好;

出口(kǒu)産品的指标相(xiàng)對穩定,平均來(lai)看,比日常委托(tuo)和抽查的📐樣㊙️品(pǐn)結果好;

日(ri)常委托樣品的(de)結果不穩定,差(chà)别比較大,不同(tong)企業間不但微(wēi)量元素有較大(dà)不同,其他指标(biao)如電阻率、耐壓(ya)強度也相差🚩較(jiao)大。

從表3也可以(yi)看出,S的含量較适中(zhong),但個别微量元(yuan)素的含量較高(gāo),這些元素不但(dan)影響預焙陽極(jí)的各項反應性(xìng)能,還對産品質(zhì)量有着較大的(de)影響,值得關注(zhu)。 一般當預(yu)焙陽極中SiFe的含量達到400ppm600ppm時,其對鋁錠(ding)中SiFe雜質含(hán)量的貢獻就超(chao)過了氧化鋁;Ca會改變(bian)電解質的成分(fen),已成 爲電(diàn)解質中CaF2累積的(de)主要因素;我國(guó)鋁錠中的V主要來自(zi)預焙陽極,現階(jie)段普遍偏高,已(yi)影響了電工用(yòng)鋁,應重點注意(yì)。

同時根據(jù)中心連續48次抽查的結(jié)果,分析了幾個(gè)企業的預焙陽(yang)極産品💛質量,有(yǒu)些😘企業産品質(zhì)量波動也較爲(wei)明顯,不論是微(wei)量元素的含量(liàng)還是反應性指(zhi)标等。

3個企業(yè)生産的同一批(pī)炭塊(批量1000噸左右)進(jìn)行取樣,取11個樣後進(jìn)行電阻率和耐(nai)壓強度的測定(ding),一批樣品測🧡定(dìng)結果✔️差🌍别zui大的(de)企業,其電阻率(lǜ)在54.762.8μΩ·m之間,耐壓強(qiang)度在35.443.2 MPa之間(jiān)。

爲了分析(xi)同一預焙陽極(jí)性能的均勻性(xing),對4個(ge)企業的9塊炭塊進行(hang)取樣,在同一炭(tàn)塊不同的取樣(yang)方向和不同的(de)取樣位置取11個樣品(pin),進行電阻率和(hé)耐壓強度測定(ding),測定結果差别(bié)zui大的一塊🍓,其電(diàn)阻率在56.461.5μΩ·m之間,耐(nài)壓強度在29.341.2 MPa之間。

基于(yú)預焙陽極均質(zhi)性相對較差的(de)特性,采用單個(gè)樣對批進行判(pan)定,風險較大,驗(yan)收時能采用統(tǒng)計方法來驗收(shōu)批,也即對一批(pī)(批量可以大些(xiē))産品設定合格(gé)質量水平,允許(xǔ)多個測定結果(guǒ)中有少量的偏(piān)離,YS/T62.3-2005ISO8007.21999)給出了使用(yòng)示例。

3、預焙陽(yang)極産品質量統(tǒng)計情況

 

1、電(dian)阻率分布曲線(xian)

2.2 底部(bu)炭塊

    作爲(wei)電解槽築爐的(de)主要材料,底部(bù)炭塊的質量與(yu)電解工🌏藝💚技術(shu)指标、電解槽的(de)正常運行和槽(cáo)壽命有着極大(dà)🚩的關系,這些年(nian)進展較快,尤其(qi)是大型電解槽(cao)的發展,需要有(you)能夠滿足電解(jiě)槽熱場平衡的(de)陰極材料做支(zhi)持。

2.2.1質(zhì)量标準情況

1978年,冶金(jin)工業部發布實(shí)施了YB125-78《鋁電解用炭塊(kuai)》标準,1988年,國家标準局(jú)發布實施了GB8743-88《鋁電解(jie)用普通陰極 炭塊》、GB8744-88《鋁電解用半(ban)石墨陰極炭塊(kuài)》(應該稱爲“鋁電(diàn)解用部分石👈墨(mo)化陰極炭塊”)2個标準(zhǔn),1994年标(biao)準清理整頓時(shí)變更爲有色金(jīn)屬行 業标(biao)準YS/T286-1994《鋁(lü)電解用普通陰(yin)極炭塊》和YS/T287-1994《鋁電解用(yòng)半石墨陰極炭(tàn)塊》,1999年(nian)修訂YS/T287時将名稱 改爲《鋁電解用(yong)半石墨質陰極(jí)炭塊》,2005年再次對YS/T287進行修訂(ding)後發布;同時根(gēn)據陰極炭塊産(chǎn)品變化的情況(kuang)♻️,又于2007年發布了一個(ge)新标準 YS/T623-2007《鋁電解用高(gāo)石墨質陰極炭(tàn)塊》,并于2008年審定了《鋁(lǚ)電解用石墨化(huà)陰極底部炭塊(kuai)》标準,已報批待(dai)發🔱布👌。由于普通(tong)陰極炭塊現在(zai) 基本不用(yòng),因此YS/T287-2005YS/T623-2007和《鋁(lü)電解用石墨化(hua)陰極炭塊》3個标準包(bāo)括了現行我國(guó)所采用的鋁電(diàn)解用陰極🌈炭塊(kuài)的各種 牌(pai)号,其規定的理(lǐ)化性能指标分(fen)别見表4、表5、表6

上沒有找到(dao)一個統一的陰(yīn)極炭塊标準,也(yě)沒有找⛷️到相♌關(guan)的國㊙️家标準,幾(ji)個主要生産企(qi)業:德國的SGL、法國的SAVOIE、挪威的(de)ELKEM ERAFT、日本電極(jí)公司等都有企(qi)業标準,這些企(qǐ)業基本也是按(an)不同⭐的石墨含(hán)量将陰極炭塊(kuài)劃分爲不同的(de)牌号,然後把石(shí)墨化陰極炭塊(kuai)單列,可能主要(yào)考慮📐到石墨 化陰極炭塊(kuài)的特殊性,如明(ming)顯的各向異性(xìng)、指标的顯🧑🏽‍🤝‍🧑🏻著差(chà)别、部分檢測評(ping)價方法的不同(tong)等。現在30%左右石墨含(hán)量的底部炭塊(kuài)相對用的較多(duō),爲了比🔆較方便(bian),表7 隻(zhi)列出了該牌号(hao)一些生産企業(yè)指标和出口合(hé)同的要求。

4YS/T287-2005《鋁電解(jiě)用半石墨質陰(yin)極炭塊》底部炭(tan)塊理化性能要(yao)求

牌号

理化性能

灰份

%

真密度

g/3

體積

密度(dù)g/3

耐壓

電阻率

μΩm

開氣孔(kǒng)率%

電(dian)解膨脹率%

熱膨脹率(lü)

%

楊氏(shì)模量GPa

抗折

強度(dù)

Mpa

250

500

950

7

1.90

1.56

32

20

0.7

0.08

0.25

0.5

10

BSL2

8

1.88

1.54

30

43

21

0.08

0.25

0.5

10

7.0

             

1:灰分、真(zhēn)密度、表觀密度(dù)、耐壓強度、電阻(zǔ)率、開氣孔率爲(wei)常規分析指标(biao)。

2:電解膨脹率(lü)、熱膨脹率、楊氏(shì)模量、抗折強度(du)爲底部炭塊的(de)參考指标,不做(zuo)常規分析。需要(yào)時供方

可(kě)以提供,但需在(zai)合同中注明根(gen)據用戶需要提(ti)供。

5YS/T623-2007《鋁電解用高石(shi)墨質陰極炭塊(kuai)》底部炭塊理化(hua)性能要求

牌号

真密(mì)度

g/3

表觀

g/3

電(diàn)阻率

μΩ·m

耐壓

強度

MPa

灰分

%

抗折

強度(dù)

Mpa

楊氏(shi)

模量

GPa

熱膨脹系(xì)數

鈉膨脹率

%

GS-3

1.94

1.56

33

24

5

7.0

7.0

4.0

0.8

GS-5

1.98

29

24

4

7.0

7.0

GS10

1.59

21

26

2

7.5

6.5

4.0

0.5

1:真密度、表觀密(mì)度、耐壓強度、電(diàn)阻率、灰分爲常(chang)規分析指标。

2:抗折強度、楊氏(shi)模量、熱膨脹系(xì)數、鈉膨脹率爲(wèi)參考指标⭐,不做(zuò)常規分析。需方(fang)需要時供方可(ke)以提

供,但(dàn)需在合同中注(zhù)明。

6、審定的《鋁(lǚ)電解用石墨化(hua)陰極底部炭塊(kuài)》理化性能要求(qiu)

牌号

理化性能

常規指标

參考指标

真密度

g/3

表(biǎo)觀

密度

g/3

電阻率

μΩ·m

耐壓(ya)

強度

MPa

灰分

%

楊氏

模量(liang)

熱膨(peng)脹系數

10-6/

鈉膨脹率

%

SM

2.18

1.56

14

16

0.5

7

0.4

         

注(zhu)1:真密(mi)度、表觀密度、耐(nài)壓強度、電阻率(lü)、灰分爲常規分(fèn)析指标。

注(zhu)2:抗折(shé)強度、楊氏模量(liàng)、熱膨脹系數、鈉(nà)膨脹率爲參考(kao)指标,不做常規(guī)分析。需方需要(yao)時供方可以提(ti)

供,但需在(zai)合同中注明。

3:以上指标均按(an)成型時平行于(yú)所受壓力方向(xiàng)進行取樣🤞和分(fen)析。

730%左右石墨含量(liang)鋁電解底部炭(tan)塊的理化性能(néng)要求

 

單位(wei)

SGL

SAVOIE

ELKEM

出口(kǒu)合同2

表觀密度

g/cm3(≥)

1.60

1.59

1.59

1.60

真密(mi)度

g/cm3(≥)

1.94

1.95

2.01

2.00

室溫電阻率(lü)

μΩ·m(≤)

32

31

29

32

32

耐壓強度

MPa(≥)

32

29

26

26

MPa(≥)

10

8

8

熱膨(péng)脹系數

10-6/K(≤)

3.2

4.4

3.0

3.2

W/m·K

12

16

18

15

12

楊氏模量(liàng)

GPa(≤)

13

8

8

鈉膨(péng)脹率

%(≤)

0.5

0.7

0.6

0.6

開氣孔率

15

14

16

17

%(≤)

5.0

3.0

2.4

4.5

從國内(nei)外要求的對照(zhao)來看,指标設立(li)基本一緻,要求(qiú)💞略💰有差異,國内(nèi)GS-3對開(kai)氣孔率、楊氏摸(mo)量沒有要求,對(duì)電阻率、抗折強(qiáng)度🔞、鈉膨脹等指(zhi)标要求稍低些(xie)。

鋁用炭素材料(liào)水分檢測儀、真(zhen)密度檢測儀、表(biǎo)觀密度測試儀(yí)——廈門易仕特儀(yi)器有限公司專(zhuan)業制造

2.2.2質量現狀

 

單位

樣(yang)本數

zui大值(zhí)

zui小值

符(fu)合GS-3要(yào)求的數

表(biao)觀密度

g/cm3(≥)

1.66

1.57

45

真密度(du)

g/cm3(≥)

45

2.01

1.93

1.96

44

μΩ·m(≤)

45

42

27

33

耐(nai)壓強度

MPa(≥)

45

41

23

30

抗折強度

MPa(≥)

7.0

8.9

熱膨脹(zhang)系數

10-6/K(≤)

45

4.1

2.7

3.3

44

熱導(dao)率

W/m·K

27

15

/

楊氏模量

GPa(≤)

32

2.4

4.1

32

鈉膨脹(zhàng)率

%(≤)

45

0.65

0.38

0.53

45

開(kāi)氣孔率

%(≤)

30

16.6

15.7

/

灰分

%(≤)

45

4.76

2.35

3.57

從表8可以看出,主(zhǔ)要不合格項爲(wei)電阻率,zui大zui小值(zhi)相差較大。

同樣對一個企(qǐ)業生産的不同(tóng)批樣品進行取(qǔ)樣檢測,以👄及同(tong)一炭塊不同的(de)取樣位置(取樣(yàng)方向一緻)取樣(yàng)檢測,結果表明(ming),有些企業不同(tóng)批的差距明顯(xian),在同一炭塊不(bú)同位置📐取樣,其(qi)🌈耐壓強度相差(chà)zui大的爲19MPa,zui大檢測值與(yu)zui小檢測值幾乎(hū)差一倍。

基(jī)于陰極炭塊産(chan)品的特點和質(zhì)量的現狀,考慮(lü)其對築爐的重(zhòng)要性,建議對電(diàn)阻率、耐壓強度(du)指标,實行塊驗(yan)收,YS/T62.1-2005ISO8007.11999)給出了取樣(yang)和實施的方法(fǎ)。

2.3 陰極(jí)糊                                                          

    陰極糊(hu)作爲築爐的主(zhu)要輔料,其質量(liàng)對電解槽的壽(shou)命有着很大的(de)影響,一直以來(lai)對其質量就非(fei)常關注。

2.3.1質量标準情(qing)況

1978年,冶金工(gong)業部發布了粗(cu)縫糊、細縫糊兩(liǎng)個标準,到1993年,中國有(you)色金屬工業總(zǒng)公司發布了YS/T65-1993《鋁電解(jiě)用陰極糊》标 準,直到2007年修訂後(hou),才發布了新的(de)版本,增加了焙(bèi)燒過程中的膨(péng)脹和收縮測定(dìng),YS/T65-2007《鋁電(diàn)解用陰極糊》的(de)理化性能要求(qiu)見表9。從表 9可以看出,國内(nei)陰極糊産品牌(pai)号細分較多,除(chu)碳膠泥外🤩,其他(tā)10個牌(pai)号設立的指标(biao)與炭塊的常規(gui)5項一(yī)樣,隻是規定的(de)值各有不同,對(duì)鋼棒糊、周圍糊(hu)、碳間糊 還(hái)增加了膨脹收(shou)縮率的要求。

從使(shi)用的情況看,YS/T65-2007《鋁電解(jie)用陰極糊》标準(zhǔn)受到的指責zui多(duo),其一牌号偏多(duō),使用✉️不📞方便,具(ju)體按哪一個牌(pai)号不易确定,其(qi)二很多用 戶反饋回來的(de)意見是:不少陰(yin)極糊産品符合(hé)标準且指标🤟很(hěn)好,實際中并不(bú)好用。既然國内(nèi)的情況是☔:有一(yī)個統一的标準(zhun)更好操作,就應(yīng)該認真去研究(jiu),設定一個科學(xue) 的指标要(yào)求,引導行業的(de)健康發展。

9YS/T65-2007《鋁電解(jiě)用陰極糊》的理(lǐ)化性能要求

 

理化性能

電阻率

μΩ·m

揮發(fa)分%

耐(nài)壓強度MPa

表觀密度g/cm3

真(zhen)密度

g/cm3

灰分

%

針入度

20℃)度(dù)

膨脹收縮(suō)率a%

LA-LB

LA-LC

 

 

73

711

17

1.44

1.87

-

0.75

0.85

BSTH

73

812

18

1.42

1.86

7

-

0.75

0.85

BSGH

73

25

1.44

1.88

4

-

0.65

BSTN

-

50

-

-

-

5

450650

-

-

GSZH

65

16

1.47

5

-

0.45

0.55

GSTH

813

1.47

1.92

5

-

0.85

GSGH

65

914

20

1.47

1.92

3

0.60

0.75

BSLD-1

913

18

1.44

1.87

-

-

-

BSLD-2

75

913

20

1.87

7

-

-

GSLD-1

65

913

16

1.46

1.89

5

-

-

65

913

18

1.46

1.89

5

-

-

a:表中△LA表示糊(hu)料結焦期的膨(peng)脹/收(shou)縮率(穩态或zui大值),△LB表示恒溫前(qián)zui高溫度點950℃時的膨脹(zhang)/收縮(suō)率,△LC表(biao)示在zui高溫度點(diǎn)(950)恒溫3h後的膨脹(zhang)/收縮(suō)率。

        

2.3.2質(zhi)量現狀

選(xuan)取了20083月(yuè)至2009年(nián)3月間(jiān)委托的鋼棒糊(hu)、冷搗糊樣品進(jin)行分析,大部分(fen)能滿足YS/T63-2007的要求,不合(he)格的指标主要(yào)是耐壓強 度、灰分、揮發分(fèn),而電阻率這項(xiàng)指标,很多樣品(pǐn)的檢測結果都(dōu)低于50μΩ·m,遠好(hao)于标準規定的(de)要求。幾個委托(tuō)檢驗的樣品結(jie)果見表10

10、委托檢驗(yan)的陰極糊樣品(pǐn)結果

樣品(pin)名稱

單位(wei)

鋼棒糊

鋼棒糊

冷(lěng)搗糊

冷搗(dǎo)糊

冷搗糊(hú)

2008.3.17

2008.8.10

2009.1.21

2008.3.7

2008.6.15

2025.12.6

灰分

%

3.72

2.88

3.65

2.83

6.52

4.21

揮發分

%

12.15

12.15

9.88

12.15

9.59

11.35

電阻率(lü)

57.5

49.1

54.8

59.2

MPa

27

24

17

21

表觀密度(du)

1.48

1.49

1.47

1.47

真密度

g/cm3

1.93

1.94

1.90

1.90

1.88

1.88

膨脹收(shou)縮率

LA-LB

%

0.38

0.30

/

0.41

%

/

0.52

0.46

/

相關檢測方法(fǎ)

鋁用炭素(su)材料的檢測方(fāng)法是其質量表(biao)征的基本手段(duàn),由于鋁用炭素(su)材料是一類均(jun)質性較差的材(cai)料,因🌂此可靠一(yi)緻的檢測方法(fa)是檢測數據可(ke)比性的保證,無(wu)論是ISO還是我國有色(sè)金屬行業,都有(yǒu)一套系統而且(qiě)完善的檢測方(fāng)法标準體系。

鋁(lǚ)用炭素材料水(shui)分檢測儀、真密(mi)度檢測儀、表觀(guān)密度測🧡試儀🐇——廈(shà)門易仕特儀器(qi)有限公司專業(yè)制造

3.1 國内檢測方法(fǎ)

在我國的(de)标準體系中,鋁(lü)用炭素制品(包(bao)括陽極、陰極和(hé)糊類❄️)和煅後石(shí)油焦歸口有色(se)金屬行業,石油(yóu)焦歸口在石油(yóu)化工行業,煤瀝(lì)青、石墨歸口在(zai)冶金行 業(yè),無煙煤歸口于(yu)煤炭行業。在1992年之前(qián),鋁用炭素材料(liao)沒有單獨的檢(jiǎn)測方法标準🔞,都(dōu)是借用冶金上(shang)石墨的檢測方(fang)法。1993年(nian)制定了電阻率(lǜ)測定、炭糊焙 燒、取樣三個(gè)有色金屬行業(yè)标準,1998年制定了炭陽(yang)極二氧化碳反(fan)應性的測定方(fang)法有色金屬‼️行(hang)業标準,200420052006三年時(shi)間,集中行業力(li) 量,制定了(le)鋁用炭素材料(liào)取樣方法、鋁用(yong)炭素材料🔅檢測(ce)方法、炭陽極用(yòng)煅後石油焦檢(jian)測方法三個系(xì)列共38個标準,這三個(ge)系列标準,大部(bù)分修改采用或(huo)等同采用了 ISO的标準(zhun),系統性的編排(pái)是爲了更好的(de)應用,38個标準的詳細(xi)情況見表11

                        11、鋁用炭(tan)素材料檢測方(fang)法标準                       

炭(tan)陽極用煅後石(shi)油焦檢測方法(fǎ)

鋁用炭素(su)材料檢測方法(fǎ)

YS/T587.1-2006

灰分(fen)的測定

YS/T587.2-2007

水分的(de)測定

YS/T 63.2-2006

陰極炭塊和預(yù)焙陽極  室(shì)溫電阻率的

YS/T587.3-2007

揮發分(fèn)的測定

YS/T 63.3-2006

熱導率的測(cè)定  比較法(fǎ)

YS/T587.4-2006

硫的(de)測定

YS/T 63.4-2006

熱膨脹系數的(de)測定

YS/T587.5-2006

有(yǒu)壓下底部炭塊(kuài)鈉膨脹率的測(cè)定

YS/T587.7-2006

CO2反應(yīng)性的測定  質量損失法

YS/T 63.7-2006

表觀密(mi)度的測定  尺寸法

YS/T587.8-2006

空氣反應性(xing)的測定  點(diǎn)火溫度法

YS/T 63.8-2006

二甲苯中(zhong)密度的測定  比重瓶法

YS/T587.9-2006

體積密(mi)度的測定  輕拍法

YS/T 63.9-2006

YS/T587.10-2006

真密度的測定(dìng)

YS/T 63.10-2006

空氣(qì)滲透率的測定(dìng)

YS/T587.11-2006

顆粒(li)穩定性的測定(dìng)

空氣(qì)反應性的測定(ding)  質量損失(shi)法

YS/T587.12-2006

粒(lì)度分布的測定(dìng)

YS/T 63.12-2006

預焙(bèi)陽極CO2反應性的(de)測定  質量(liàng)損失法

YS/T587.13-2007

YS/T 63.13-2006

楊(yang)氏模量的測定(dìng)  靜測法

鋁用炭素材(cai)料取樣方法

YS/T 63.14-2006

抗折強(qiang)度的測定  三點法

YS/T 62.1-2005

底部炭塊

YS/T 63.15-2006

耐壓強(qiang)度的測定

YS/T 62.2-2005

YS/T 63.16-2006

微量(liang)元素的測定  X射線熒(yíng)光光譜分析方(fang)法

YS/T 62.3-2005

側(cè)部炭塊

YS/T 63.17-2006

揮發分的測(ce)定

YS/T 62.4-2005

陰(yīn)極糊

YS/T 63.18-2006

水分的測定

/

/

YS/T 63.19-2006

硫分的測定(ding)

/

YS/T 63.20-2006

灰分的測(cè)定

/

YS/T 63.21-2007

陰極糊(hú)焙燒過程中的(de)膨脹收縮

近期根據實際(ji)使用的需要,結(jie)合ISO标(biao)準的新進展,正(zheng)在進行煅後石(shi)油焦哈德格羅(luó)夫指數、預焙陽(yang)💜極焙燒平衡溫(wen)度的測定等标(biāo)準的起草,同時(shi)爲了鋁🚩用炭素(sù) 材料标準(zhǔn)體系的進一步(bu)完善,準備逐步(bù)将煤瀝青、石油(yóu)焦相關的标準(zhǔn)等同采用過來(lai),以形成一套完(wan)整鋁用炭素材(cai)料檢測方法标(biao)準體系。

在(zài)三個系列标準(zhun)起草的同時,還(hái)對标準牽涉的(de)檢測設備和配(pei)套的标準樣品(pin)進行了開發研(yán)制,有力地配合(he)了這些标準的(de)順利實施。

3.2 ISO檢測(cè)方法

标準(zhun)體系中,鋁用炭(tan)素材料由ISO/TC226(原鋁生産(chan)用原材料技術(shu)委員會)歸口,這(zhe)些年來,ISO在鋁用炭素(sù)材料标準方面(miàn)上做了大量的(de)工 作,從上(shàng)世紀80年代末開始,曆(lì)經二十餘年,建(jian)立并完善了鋁(lü)用炭素材料檢(jiǎn)測方法标準體(ti)系,使其質在量(liàng)控制和表征中(zhong)發揮♈了十分明(míng)顯的作用,并有(yǒu)利地促進 貿易,鋁用炭素(su)材料ISO标準見表12

12ISO标準情況

标準号

名稱

煤瀝(lì)青

ISO 62572002

ISO 59391980

ISO 5940-11981

ISO 5940-22007

ISO 67911981

ISO 63761980

ISO 69981997

ISO 69991983

ISO 80061985

ISO 90551988

ISO 102381999

ISO 80031985

ISO 129771999

ISO 129791999

石油焦或煅(duan)後石油焦

ISO 80041985

ISO 59312000

ISO 80052005

ISO 94061995

ISO 69971985

ISO 87231986

ISO 129842000

ISO 86581997

ISO 129802000

ISO 101431995

ISO 102361995

ISO 101421996

ISO 12981-12000

ISO 12982-12000

ISO 114121998

ISO 144352005

ISO 202032005

Coke, Sampling

Coke, Density in xylene, Pyknometric method

Coke, Total sulfur, ESCHKA method

Coke, Ash content

Coke, Volatile matter content, Gravimetric analysis

Coke, Apparent oil content, Heating method Coke

Coke, Determination of oil content, Method by solvent extraction

Coke, Particle size distribution

Coke, Trace elements, X-rays fluorescence method

Coke, Electrical resistivity

Coke, Bulk density after vibration

Coke, Grain stability

Coke, CO2reactivity, Loss in mass method

Coke, Air reactivity, Ignition temperature

Coke, Water content

Coke, Residual-hydrogen content

Coke, Trace elements, ICP

Coke, Lccrystal height

ISO 144221999

ISO/TS 144231999

ISO/TS 144251999

ISO 144272004

ISO 144282005

ISO 175442004

ISO 202022004

表(biǎo)12(續)、ISO标準情(qíng)況

标準号(hào)

名稱

ISO 8007-111999

ISO 8007-21999

ISO 8007-32003

ISO 90881997

ISO 12985-12000

ISO 12985-22000

ISO 117132000

ISO 12986-12000

ISO 12986-22005

ISO 129872004

ISO 12988-12000

ISO 12988-22004

ISO 12989-12000

ISO 12989-22004

ISO 144202005

ISO 15379-12004

ISO 15379-22004

ISO 159062007

ISO 174992006

ISO 185152007

ISO 216872007

 

ISO 202922009

從表12可以看出(chu),鋁用炭素材料(liào)共有62ISO标(biāo)準,在TC226正式發布的109個标準(zhǔn)中占了一半多(duō),其中ISO202922009可以(yǐ)不算爲鋁用炭(tan)素材料标準,除(chu)煤瀝青和石油(yóu)焦🔱的少量标準(zhǔn)外,大部分标準(zhǔn)的标齡都不長(zhang),這在金屬冶煉(liàn)行業的ISO标準中還是(shi)不多見的。

ISO标準主要(yào)依據德國國家(jia)标準(DIN)起草,吸收了基(ji)于ASTM的(de)測定方法。在原(yuan)料中有的檢測(cè)方法标準,如灰(huī)分、微🤩量元🌈素含(han)量等的測定,在(zai)産品 中就(jiu)沒有這些項目(mu)的測定方法标(biao)準,這也體現了(le)ISO标準(zhun)更适合于質量(liàng)的控制,也即預(yu)防,這與過去國(guo)内标準更傾向(xiàng)于後期的檢測(cè)判定和仲裁不(bú)同。

TC226有(yǒu)五個工作組(WG),其中WG1(瀝青)、WG2(焦和電(diàn)極)、WG5(原(yuan)鋁生産中的材(cai)料抗電解質的(de)能力)與鋁用炭(tàn)素材料有😘關,除(chú)瀝青 外,TC226有關鋁(lü)用炭素材料的(de)新課題已經很(hěn)少,說明鋁用炭(tan)素✍️材料的ISO标準已經(jing)較完善。當然也(ye)存在一些問題(ti),從技術上看🏒,形(xing)成ISO标(biao)準的技術,一 般是非常成(cheng)熟的方法,不會(hui)是的技術;按照(zhào)ISO起草(cao)的程序,标準起(qǐ)草的周期相對(dui)較長,對産品更(gèng)新的追🔴蹤不及(jí)時;有時檢測的(de)結果與實際使(shǐ)用效果不* 相同;同時ISO标準的起(qi)草,有時要平衡(heng)各方面的利益(yì),使部分标準的(de)适宜性大打折(shé)扣。

對鋁用(yòng)炭素材料來說(shuō),不論是ISO标準還是國(guo)内的标準,其檢(jiǎn)測的項目都比(bǐ)較多,有些項🚶目(mu)😍方法有好幾個(gè),在采用時要注(zhù)意取舍和選擇(zé)。如出口☎️合同的(de)簽訂 時,在(zài)加強生産質量(liàng)管理的前提下(xia),盡可能檢測項(xiàng)目少一些🏒,降低(dī)不增值流程的(de)費用;如在選擇(zé)預焙✔️陽極的測(ce)定方法,就要注(zhu)意國内沒有采(cǎi)用熱重法來測(cè)定的,包括 煅後石油焦振(zhen)實密度(VBD)的測定等都(dōu)有這種情況。

結語

通過上述分(fen)析,可以認爲:

①我國建立了(le)一套*的、較完善(shàn)的産品質量行(hang)業标準體系,爲(wèi)💁鋁🚶‍♀️用炭素材料(liao)産品質量的穩(wen)步提高确立了(le)目标。

②我國(guó)鋁用炭素材料(liao)産品質量總體(ti)達到水平,能夠(gòu)生産滿足各🙇🏻種(zhǒng)不同要求的産(chan)品。

③在檢測(ce)方法方面,國内(nèi)有一套完善的(de)标準體系,與ISO标準基(ji)本一緻,檢測項(xiàng)目多,确保了評(píng)價的科學性和(he)數據的可比性(xing),爲鋁用炭素材(cai)料行業産品質(zhi)量的提高奠定(dìng)了基礎。

對(duì)鋁用炭素材料(liao)産品質量、技術(shu)标準和檢測方(fang)法标準,也還存(cún)在一些問題,主(zhu)要有:

①由于(yu)是一個行業的(de)産品質量标準(zhun),指标設立相對(dui)較🍓少🤟,要求🌈偏低(dī),有時會出現一(yī)些與部分企業(ye)實際生産相差(chà)✂️較大的情🙇🏻況。

②産品質量的(de)穩定依然是行(háng)業zui需要解決的(de)問題,不同企業(yè)🍓、同一企業不同(tong)時期和同一批(pi)産品質量差距(jù)較大,不利于下(xia)遊生産的的穩(wen)定,部分企業的(de)産品質量😍有待(dai)提高。

③檢測(cè)方法标準起草(cǎo)的基礎數據偏(pian)少,操作相對複(fú)雜♈,個别項目檢(jian)測結果與實際(jì)使用有差距,配(pèi)套研究慢。

根據這些情況(kuàng),爲了促進鋁用(yòng)炭素材料産品(pǐn)質量的💚穩定提(tí)高,提升行業競(jing)争能力,在質量(liàng)标準方面,建議(yì):

①對産品質(zhì)量标準,要更注(zhu)重于行業引導(dao)作用,偏重🔴于原(yuan)則🈲性🛀的規定,以(yi)增強标準的适(shì)宜性,一些不易(yi)💰統一的指标和(he)判定✍️的方🈲法,留(liu)給合同去處理(li)。

②要進一步(bu)全面調研國内(nei)鋁用炭素材料(liao)的質量情況,爲(wei)🌈标準的制、修訂(ding)提供支持,同時(shi)密切關注下遊(yóu)💰的需求,加大對(duì)原料、生産過程(cheng)的控制,确保産(chǎn)品質🏃‍♂️量的穩定(dìng)。

③要繼續跟(gēn)蹤ISO在(zai)鋁用炭素材料(liao)标準方面的進(jìn)展,加強基礎研(yán)究,提高配套研(yan)究的速度和水(shuǐ)平,同時不斷解(jie)決标準使用過(guò)程中所碰到✊的(de)問題,積極将國(guo)内的新技術向(xiang)ISO标準(zhun)推薦。

總的(de)來說,标準、質量(liàng)、技術是緊密相(xiang)連且互相促進(jin),在法律的📧框架(jia)下,抛開市場、不(bu)管行業長遠的(de)發展,談标👅準、質(zhì)量和技術也是(shi)沒有任何意義(yi)的,應該珍惜國(guo)内鋁用炭素行(hang)業在原料、成本(běn)等方面發展的(de)有利條件❗,不斷(duàn)提升發展的質(zhì)量,爲行業🌍長時(shí)期的穩定繁榮(róng)奠定基礎。

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