预焙阳极(prebaked carbon anode)

预焙铝电解槽的阳极材料。它由多组阳极炭块组和阳极提升机构两部分组成。预焙阳极是预焙阳极铝电解槽的重要组成部分。它参与电化学反应并把电流导人电解槽内。

每组阳极炭块组由1～3块阳极炭块、阳极导杆和钢爪预先组装而成(见阳极炭块组装)。其中以单块阳极组使用最普遍。炭块组的数量和尺寸视电解槽的容量和电流密度而定(一般为10～40组)。这些炭块组在槽内对称地排列在阳极水平母线的左右两侧，炭块组的铝导杆靠可转动的卡具固定在水平母线上，铝导杆起着输送电流和吊挂炭块组的双重作用。

阳极提升机构是升降阳极的机构。随着炭阳极的消耗。阳极机构带动阳极炭块组下降；当降至最低位置时，借助阳极提升机构，通过转接母线作业把水平母线提高以保证在电解过程中阳极升降机构连续带动阳极炭块组下降.使阴、阳极间的间距相对稳定。现代大型预焙阳极多采用自动控制。某些厂家的预焙阳极简况见表。

特性一般来说，预焙阳极是间断式的。预焙阳极的主体为阳极炭块，预焙阳极在铝电解生产中起着导电及参与阳极反应的作用，因而不断消耗，必须定期更换。预焙阳极位于电解槽的中央，其上部靠阳极导杆夹在电解槽上部水平阳极母线上，下面阳极炭块浸在电解质中。在铝电解生产中，起着把电流导入电解槽和参与阳极反应的作用。(1)阳极电压降。预焙阳极的阳极电压降由阳极导杆压降、爆炸焊块的铝一钢接触压降、钢爪压降、浇注部位的炭一铁压降和阳极炭块压降组成.一般约为200-400mV。(2)阳极反应。理论上讲，铝电解生产中，阴极产生铝，阳极产生氧气。实际上阳极反应是一个很复杂的电化学反应，阳极气体是CO₂和CO，其反应可简单表示如下：

2Al₂O₃+CO=4Al+3CO₂(1)

或Al₂O₃+3C=2Al+3CO(2)

一般情况下，生成的CO约占30％左右。

阳极消耗理论计算，按式(1)，阳极气体中含有100％的CO₂，生产1t铝需消耗阳极炭333kg；按式(2)，阳极气体中含有100％的CO，生产1t铝需消耗阳极炭667kg。理论上计算，阳极消耗量应介于333kg／t-Al到667kg／t-Al之间。而当阳极气体中含CO占30％时，理论计算的炭耗量为393k／t-Al。

由于阳极在生产中参与电化学反应被逐渐消耗，所以必须定期地更换新的阳极炭块。生产1t原铝所实际消耗的阳极炭块的总量(包括残极)称阳极毛耗，阳极毛耗一般为500～650kg／t-Al。除去残极后每生产lt原铝所消耗的阳极炭块量称为阳极净耗，净耗为炼铝的实际消耗，一般为420～500kg／t-Al。炭净耗远大于理论消耗量，是由于阳极炭块的氧化、掉渣等过量消耗引起的。阳极消耗速度约为1.5～1.8cm／d，计算公式如下：

式中hc为阳极消耗速度，cm／d；d_阳为阳极电流密度，A／cm²；η为电流效率，％；W_c为阳极净消耗量，kg／t-Al；d_c为阳极体积密度，g／cm³。操作预焙阳极的常规作业主要包括换阳极和抬阳极水平母线。(1)换阳极。当阳极炭块消耗到一定的高度时，就需要定期更换。为保证电解槽生产稳定，必须严格执行交叉更换的原则，按一定的顺序陆续更换。

换阳极的工作程序为：按正常顺序确定要更换的阳极号，吊出残极，安装上新阳极组，阳极上覆盖保温料。阳极更换周期一般为18～28天。(2)抬阳极水平母线。炭块组的铝导杆通过卡具压接在阳极水平铝母线上。随着阳极的不断消耗.阳极母线也不断地下降，当降低到某一高度时，需要把阳极水平母线提升上去，这一操作称为抬母线。根据阳极消耗速度和母线的行程，确定抬母线的周期。抬母线的作业顺序为：用临时卡具卡住(或夹住)阳极导杆，打开小合卡具，提升大母线，把小合卡具上紧，移去临时卡具。(3)预焙阳极故障及处理。预焙阳极常见的故障有阳极掉块(脱钩)、阳极长包、阳极裂纹、分层等，是预焙阳极不定期更换的主要原因。(4)阳极掉块(脱钩)。预焙阳极炭块因磷生铁浇铸不牢或通过炭碗电流过大及炭碗电阻过大，烧化磷生铁发生阳极炭块与钢爪脱离的现象。发生此情况需从电解槽中捞出炭块，更换新的预焙阳极。(5)阳极长包。由于炭块内部质量不均匀，在电解槽上使用过程中，电解消耗速度不一，造成炭块下表面局部凸出的现象，称为阳极长包，预焙阳极有时也会发生阳极长包。如发生此情况需取出阳极，砸掉阳极炭块下面的长包后，该阳极炭块可继续上槽使用。(6)阳极裂纹。预焙阳极炭块周成型或焙烧等原因，有时会有横向或纵向裂纹。一般说来，阳极浇铸前发现裂纹的阳极炭块，都不浇铸；在电解槽上使用过程中发现了，需取出更换新的预焙阳极。