2024年4月10日发(作者：)

粉子Blaine值与阳极生产

1前言

随着世贸组织的加入，阳极市场的国际化

2、 阳极组成机理

焦碳和沥青是构成阳极生坯的两大原料，一般把沥青称为粘结

剂，把焦碳称为填充料。，碳阳极是由石油焦、残极和煤沥青胶结组

成的多孔性材料，沥青作为粘结剂，焦碳作为填充料，为获得最大容

重，必须将不同粒径的骨料、细粉、按一定比例准确配方。一般阳极

配方中粉子含量约占干料的30-38%。但粉子比表面积总和约占干料

总比表面积的90%，而沥青的加入量与干料的比表面积有直接关系，

因此，阳极生产过程中，只有稳定阳极配方中粉子用量及细度，才能

保证配料的稳定性，从而保证阳极质量的稳定。胶料论为：粉子与沥

青在一定比例配方下，形成一定结构的、强有力胶粘作用的胶合剂，

简称胶料。胶料论认为把焦碳骨料与沥青紧密地胶全在一起的并不是

沥青，而是由沥青和粉子组成的胶料。因为只有骨料和沥青，如果没

有粉子，即使选用粘结能力很强的沥青，阳极也难以成型。如果焦粉

量不足，即使可以成型，制品的强度也会大大降低，阳极生坯也会出

现粗大裂纹。反之，如果有足够量的粉子，而沥青量不足，也会出现

类似情况。在阳极配方中，-0.15mm的粉子占干料总重的50%以上，

由于粉子比表面积比骨料的大得多，配料中的沥青，大部分为粉子所

吸附。由粉子沥青构成的胶料，可占生坯总生的60%左右，成为生坯

的主要成份。阳极生坯是由骨料和胶料组成的复合体，前者分散于后

者之中。（见图1）从复合材料的观点来看，胶料是连续相，是生坯

的基质，骨料则是分散在基质

中的不连续的分散相。因此阳

极生产中，粉子及沥青量对阳

极的各项理化指标有很大影

响。

3、 粉子纯度与Blaine值

焦炭粒度组成中最细的部分，石油焦粉包括：小于250μm的原

料，球磨粉、旋风粉、收尘粉。这一部分占总干料比表面积的90%以

上，并且在很大程度上对沥青的最佳要求有很大影响。在阳极生产中，

粉子粒度的变化不能通过连续改变粘结剂的含量来调整，因为沥青量

的频繁变化会导致不合格的生阳极，尤其是阳极的空气渗透率。

国内很多厂家对粉子控制是通过筛分法来进行的，粉子粒度表

示方式一般使用纯度表示：即粉子中-0.075mm的重量占粉子总量的

重量百分比。这种方法为不连续测定细度。在评估粉子在粘结填料中

合适比例方面，一般来说这种方法效率低下，因为粉子对沥青的要求

与比表面积有关，而比表面积与细度的给定点无关。

国际上通常采用Blaine值表示粉子比表面积。费舍尔（1980）概

括了Blaine测试仪如何适用于更加详细的测定和比照焦粉颗粒测定。

计算出的比表面积值指的Blaine值，并假定为无尺寸。这种假定用来

确定作为校验标准的无孔球状水泥颗粒以及所测定的有孔、不规则焦

子颗粒之间物理差异。这种方法给出了一个有用的相对尺度来比较各

种焦粉粒度分析，并不是绝对用来测定比面积的。

3.1粉子粒度与布朗值的关系见图2

从图中看出：一定重量

的粉子，其布朗值越

高，则粉子粒度越小。

3.2不同种类粉子的布朗值的标准偏差

碳素生产中，粉子一般包括：球磨粉、旋风粉、收尘粉三种。三种粉

子布朗值的分布范围见图3。

计算出三种粉子的平均值及标准偏差

表1

名称

球磨粉

旋风粉

收尘粉

样数

32

32

38

平均布朗值 标准偏差

3033

3337

9537

1384

1325

14498

务注

3.3不同种类粉子布朗值的粒度分布见图4

从曲线中看出，一

定重量的粉子，收

尘粉粒度最细，球

磨粉与旋风粉相

差不大。

3.4布朗值对阳极理化指标的影响

用不同Blaine值的细粉与28％煤沥青捏合制成试样，其分析结

果测试见图4。

当粉子Blaine为3000时，有较好的物理化学性质。对于较粗的

粉子，其生坯体积密度较3000Blaine粉子略有降低，但在焙烧过程中

有显著的低温膨胀，使其焙烧体积密度很低，而对较细的粉子制造成

阳极，趋向很大的灵活性，参考气孔分布图进行解释。

对于粗粉子制成的阳极，由于其气孔基本上是大于50um，其空气

渗透率剧烈增加，而另一方面，其CO

2

反应性和空气反应有所改善，

且因为1—15um的细孔基本

消失，而这一尺寸区间的细

孔，具有较大的表面积和较

高水平的气体扩散系数，而

对细粉制成的阳极，CO

2

反

应性却明显恶化，而空气渗

透率基本不变，粉子的粗细，

重要的是两方面的平衡。

对配方而言，小

颗粒细粉主要是填充

作用，使用量多少主

要由获得最大容重为

基础，在能满足其他

理化指标条件下，尽

可能减小细粉用量，

其一是可减小沥青用量，从而降低空气渗透率；其二沥青价格要高于

石油焦价格，可降低成本。

4、阳极生产

4.1粉子以纯度控制阶段

中国铝业河南分公司碳素厂由三个生坯生产系统，其中1＃、2＃系

统是采用球磨机磨粉（球磨粉），3＃系统采用雷蒙磨（旋风粉），每

个系统各自有收尘粉。2003年4月之前，碳素厂阳极生产，都是采

用控制粉子纯度的方法指导生产。每班要求对粒子纯度和粉子纯度定

期进行筛分，配料工根据筛分结果对生产配方进行不断调整。

下图为2002年4月阳极生产中工艺参数粉子纯动见图6

1、2系统粉子纯度波动折线图（2002.4）

标准偏差12.38

实际值

控制下限

控制上限

9

4

月

日

1

0

4

月

日

1

0

日

80

70

60

50

40

1

日

1

日

2

日

2

日

3

日

4

日

4

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5

日

5

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6

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7

日

7

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8

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4

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4

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4

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4

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4

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4

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4

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4

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4

月

4

月

4

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4

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8

日

纯

度

日期

3系统粉子纯度波动折线图（2002.4）

标准偏差6.77

实际值

控制下限

控制上限

9

4

月

日

1

0

4

月

日

1

0

日

80

70

60

50

40

1

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1

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2

日

2

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3

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4

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4

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5

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5

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6

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7

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4

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4

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4

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4

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4

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4

月

8

日

纯

度

日期

从图中看出：1＃、2＃系统粉子纯度波动大，沥青量波动大，3＃系

统雷蒙磨的粉子纯度比一、二系统球磨粉纯度稳定，粉子纯度波动较

小，沥青量波动较小。在实际生产中，一、二系统生产用沥青量在

14.5-17%波动，而3#系统沥青用量在14.5-16%波动。

4.2稳定3#雷蒙磨粉子纯度及布朗值

2001年，出口美国阳极理化指标中对空气渗透率要求小于5npm，因

一、二系统粉子纯度波动大，再加上一、二系统自动化程度低（属人

工配料），为保证出口合同要求，我厂采用自动化程度较高的三系统

生产美国阳极。

在生坯体积密度相同的情况下，阳要的空气渗透率的大小基本上由粘

结剂含量决定。粘结剂含量低，空气渗透率低，反之，则高。从胶料

理论分析：要降低沥青用量，必须稳定粉子纯度。

3系统粉子纯度及Blaine波动折线图（2002.8）

808000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

纯度实际值

布朗值实际

值

纯

度

40

0

粉子纯度标准偏差 2.73 粉子布朗值标准偏差315.7

3系统Blaine波动折线图（2003.6）

5000

4500

4000

3500

3000

2500

纯

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1

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2

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5

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7

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9

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月

日

1

0

8

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1

0

日

日期

布朗值实际

值

粉子布朗值标准偏差 191.5

1系统Blaine波动折线图（2003.9）

5000

4500

4000

3500

3000

2500

纯

度

6

月

1

日

6

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1

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2

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2

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3

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4

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4

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5

日

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日

6

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6

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8

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日

1

0

6

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日

1

0

日

日期

布朗值实际

值

粉子布朗值标准偏差 298.3

产品质量波动大，由于生产工艺设备落后，使产品质量波动较大，特

别是出口阳极生产中能够突出表现，表示阳极内在质量的指标空气渗

透率在0.7-20nPm之间波动，极大影响产品质量的稳定性。现直接影

响到出口阳极合同的完成。

9

月

2

日

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3

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日期