案例简要说明：依据国家职业标准和炭素加工技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。本案例体现了预焙阳极生产用骨料和粘结剂的选择、预焙阳极产品质量要求、预焙阳极产品质量的影响因素、预焙阳极成型设备及振动成型工艺制度及参数选择等知识点和岗位技能，与炭素加工技术专业及炭素相关专业中炭素工艺学中炭素成型单元、炭素机械设备课程中成型设备单元及铝用炭素生产技术课程中成型操作单元等的教学目标相对应。 案例名称预焙阳极振动成型
适用说明本案例适合应用于本科、高职、中职等院校的炭素及相关专业的教学，在铝用炭素及石墨电极生产或相似的综合性课程教学中使用，更适合在炭素煅烧工、炭素成型工、炭素焙烧工等工种的职工培训中使用。
案例背景某大型炭素厂，采用石油焦、煤沥青作为原料，用两座回转窑进行煅烧工艺、采用三工位的振动成型机组生产铝用炭素制品。该厂主要产品是满足不同需求的铝电解工艺用预焙阳极，预焙阳极工作和质量状况对铝电解生产的技术经济指标影响极大，预焙阳极质量受振动成型工艺的诸多因素的影响，因此振动成型是控制产品质量的一个关键环节。
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案例所涉及的知识点预焙阳极生产用原料及辅料特点及选择、预焙阳极质量要求、预焙阳极振动成型工艺路线；振动成型设备。
案例所涉及
的技能点
预焙阳极成型操作要点的制定
案例工作任务的分解原料骨料及粘结剂的选择，糊料加热、保温及输送，振动成型工艺制度选择及工艺参数制定。
过氧化氢浓度测定教学目标
(1)了解高质量预焙阳极振动成型生产过程中的质量影响因素；
(2)掌握预焙阳极振动成型操作要点；
(3)学习综合考虑预焙阳极质量保证的措施，根据设备、原料，选择工艺路线；
(4)全面复习所学知识，并将知识转化为能力。
案例建议的
教学时间
6学时
案例的操作风机变压器
演示
现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业、图片。
案例点评案例教学可实现现场案例与所学理论知识的有机结合，将书本知识转化为现实工作能力，本案例可迁移到冶金行业用的各种炭块的生产教学，学生通过本案例学习，具有其他品种炭块的生产能力。
预焙阳极振动成型
1.背景介绍
菜罩铝电解炭阳极是铝电解生产的“心脏”，其工作和质量状况对铝电解生产的技术经济指标影响极大。诸
如能量效率和电流效率，同时也直接影响着铝电解的生产成本；其次，炭阳极质量优劣与铝电解生产过程的稳定性和工人的劳动强度紧密相关；再者，炭阳极在工作中对环境的污染程度已经越来越受到人们的关注，随着世界铝电解技术的快速发展和环保意识的增强，适宜于规模化操作和大型化生产以及环境污染相对较轻的预焙阳极已经成为了世界铝电解技术的主流。某厂使用石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，用振动成型生产预焙阳极。可以满足电解铝厂铝电解槽不同需求。
2.主要内容
2.1预焙阳极的用途和要求
预焙阳极是铝电解生产的“心脏”，预焙阳极参与导电和电化学反应，并直接与具有强腐蚀性的氟化物熔盐接触。将电流导入电解槽，并通过与熔融氧化铝发生反应得到金属铝，因此其工作和质量状况对铝电解生产技术经济指标影响极大。铝电解生产过程的稳定性和工人的劳动强度紧密相关，阳极在工作中对环境的污染程度已经越来越受到人们的关注。电解铝工业对预焙
阳极提出如下要求：
图1 预焙阳极及预焙阳极电解槽
（1）要求阳极具有良好的物理化学性能，减少阳极对空气和二氧化碳反应活性，降低炭耗、延长阳极使用寿命、减少电解槽含炭渣量的目的；
（2）要求阳极具有良好的电化学性能，以求达到提高阳极电化学反应活性，降低电解过程中电能消耗的目的；
（3）要求阳极杂质含量要少，以免在电解过程中进入成品而影响产品质量；要求灰分低：小于0.5%, 如石油焦或沥青焦Fe Si Ni V 钒对于碳在空气中的氧化反应起催化作用，它还能使电流效率降低，钒会进入铝中使铝的电导率降低.规定：钒的质量分数不应超过0.02%。吸音海绵
（4）要求阳极质量更均匀、更稳定，以求达到电解槽稳定操作和进一步降低阳极效应系数的目的。
(5)电阻率低。电阻率低有利于降低电能消耗。炭块电阻率—般小于
60μΩ•m，炭糊焙烧体电阻率—般小于80μΩ•m。
(6)体积密度大。较高的体积密度有利于抵抗熔盐的侵蚀、降低气体渗透、减少与CO2和空气的反应消耗。炭块体积密度—般不小于1.559/cm3，炭糊焙烧体的体积密度不小于1.359/cm3。
(7)机械强度高。以炭素材料为主体构成的电解槽阳极重达几十吨，在电、热冲击下承重负荷。因此其机械强度要求比—般的炭素材料要高。炭块的耐压强度约为25-35MPa，炭糊焙烧体的耐压强度约为18～28MPa。
2.2预焙阳极生产用原料
铝电解预焙阳极生产原料包括阳极主体组分（骨料）和粘接剂两大部分。
一、骨料
（一）沥青焦
沥青焦是煤沥青经焦化（高温干馏）后得到的固体产物。是一种含灰分和硫分均较低的优质焦炭。它的颗粒结构致密，气孔率小，挥发分较低，耐磨性和机械强度比较高。沥青焦也是一种易石墨化焦，但与石油焦相比，经
过同样的高温石墨化后，真密度略低，且电阻率较高、线膨胀系数较大。沥青焦是生产铝用炭素阳极和阳极糊的原料。铝用预焙阳极对其生产原料石油焦的基本要求是：净度高，即所含的杂质元素含量较低，电阻值低，即导电能力高，抗CO2、空气氧化能力高。
图2 沥青焦 图3 石油焦 图4 煤沥青
（二）石油焦
是主要原料（国内炭素厂普遍采用延迟石油焦，简称延迟焦，炼油厂的炼油渣经过高温加热，采用延迟焦化工艺所得到的产品）。这种焦炭灰分比较低，一般小于1％。石油焦在高温下容易石墨化。石油焦的特性对炭素材料的性能有很大影响。
薄片蒸汽眼罩二、粘接剂煤沥青
糊料成型或压型后的阳极炭块，经冷却后即硬化，并保持成型时的形状。生阳极炭块在焙烧时煤沥青逐渐分解并炭化，把四周的骨料牢固的连接在一起，获得数量多的、高强度的，在骨料颗粒间起连结作用的由沥青生成的焦炭。
2.3预焙阳极生产方法及设备
预焙阳极生产采用振动成型工艺，根据制品的要求，将一定数量的热糊料装入模具内，同时在糊料上部放置重锤，利用机械的高速高频(1000-300次／min)，使糊料受到振幅小、频率高的强迫振动，从而使糊料密实成型。振动成型适应于生产异形产品和长、宽、厚三个方向尺寸相差不大的粗短制品。但振动成型在生产过程中的噪音较大。
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