铝电解用石油焦灰分指标与微量元素的关系探讨

材料，石油焦的質量指标直接影响预焙阳极的质量，从而间接影响铝电解生产的电流效率、直流电耗、产品质量和生产成本。因此，国内外铝电解行业对石油焦原料提出了比较严格的要求，主要表现在灰分、水分、挥发份、硫分和微量元素等几个方面。其中，灰分和微量元素的高低直接影响预焙阳极及电解铝产品的质量。

姚思涵[1]等对国内28家生产企业石油焦样品灰分含量进行对比，发现国内石油焦的灰分含量大多在0.2%～0.5%之间，均值在0.2%左右，波动幅度相对较小，并通过对这28家企业石油焦样品微量元素分析检测，发现石油焦产品的Ca、Ni、Fe和V含量普遍较高，而P和Na含量相对较低。石油焦灰分主要来源于渣油中的盐类及金属氧化物，这些金属或金属氧化物含量约占石油焦灰分的1/2到1/3[2]。本文主要采用X-射线荧光光谱分析仪对石油焦的微量元素进行测定，分析石油焦的灰分高低与微量元素的关系。X-射线荧光光谱分析仪测定石油焦的微量元素，快速、准确，简单、易操作。

1 实验部分

1.1 主要设备及试剂

①X-射线荧光光谱分析仪（德国布鲁克公司）；

②振动磨（中国科学院长春光学精密机械研究所）；

③压样机（中国科学院长春光学精密机械研究所）；

④电子天平（奥豪斯国际贸易有限公司）；

⑤粘结剂：硬脂酸，分析纯。

1.2 样品处理

①准确称取7.5g经干燥处理后的石油焦细磨试样和1.5g粘结剂进行混合研磨，待充分混合均匀后取适量试样于压片机中进行压片，采取硼酸镶边衬底的制样方式制备成直径约为34mm的样品进行分析。制样时试样的分析表面不得有裂纹、灰尘等影响分析结果的杂质。

②制样条件：经大量实验得出压样机压力在20kN以上，保压时间在25s时强度值处于稳定状态，因此建议压力保持在20kN，保压时间在25。整个制样过程应避免外界环境对样片造成的污染

2 结果及其讨论

按我国石油焦质量标准表SH/T0527-1992[3]规定，一般碳素材料生产用石油焦合格品灰分不大于0.5%。现从山东某铝电解企业进厂石油焦中抽取几个灰分含量不同的石油焦试样，用X-射线荧光光谱分析仪测定其中的微量元素含量，结果见表1。

由表1可知：石油焦的灰分指标是否合格，微量元素Na、V、Ni，P的含量变化无明显异常，而Al、Si、Ca、Fe的含量则变化明显。主要表现为当石油焦灰分合格时，Al、Si、Ca、Fe的含量基本达标；当石油焦灰分不合格时，微量元素Al、Si、Ca、Fe中的一项或几项含量严重超标。这表明微量元素是石油焦灰分的重要组成部分，对石油焦的灰分指标影响较大，其中Al、Si、Ca、Fe的影响尤其明显。

3 结论与建议

石油焦的灰分指标与微量元素含量的关系密切，微量元素含量的高低影响石油焦灰分指标的合格与否，其中Al、Si、Ca、Fe的影响尤其明显，而Na、V、Ni，P的影响相对较低。为满足铝电解行业石油焦的使用要求，应严格控制Al、Si、Ca、Fe、Na、V、Ni，P等微量元素的含量。灰分超标的石油焦在使用时采用优选、定点、定质、定量、掺配的方案，合理搭配使用，使之满足铝电解行业使用要求。

参考文献：

[1]姚思涵，黄婉利，等. 国内石油焦质量分析及对预焙阳极的影响[J].齐鲁石油化工，2015，43（2）：156 -160.

[2]罗艳托，朱建华，等.石油焦灰分与原料性质的关系分析[J].石油大学学报，2005，29（3）：116-118.

[3]刘风琴.铝用碳素生产技术[M].长沙：中南大学出版社，2009：266.