近日，姜玉敬教授發(fā)明的“一種改進(jìn)鋁用預(yù)焙炭陽(yáng)極性能的生產(chǎn)方法”成功獲得國(guó)家發(fā)明專利，這一創(chuàng)新成果一舉攻克了長(zhǎng)期以來(lái)困擾鋁用預(yù)焙陽(yáng)極性能提升的全球性難題。

圖1：姜玉敬教授的發(fā)明專利證書

鋁用預(yù)焙炭陽(yáng)極作為鋁電解槽生產(chǎn)電解鋁的核心材料，其性能直接關(guān)系到電解鋁的生產(chǎn)效率和能耗。然而，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，煅后石油焦普遍存在的孔隙問(wèn)題嚴(yán)重影響了炭陽(yáng)極的密度、導(dǎo)電性和強(qiáng)度，成為制約其性能提升的關(guān)鍵因素。盡管全球業(yè)界普遍采用瀝青進(jìn)行混捏以填充孔隙，但焙燒過(guò)程中瀝青的碳化不完全，導(dǎo)致炭陽(yáng)極內(nèi)部二次孔隙率較大，使得炭陽(yáng)極的主要性能指標(biāo)如電阻率、密度等難以得到有效改善。

為解決這一難題，姜玉敬教授經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期深入的理論研究與實(shí)踐探索，成功研發(fā)出一種能有效填充煅后石油焦孔隙并改善預(yù)焙陽(yáng)極性能的新方法。該方法采用具有高導(dǎo)電性能且無(wú)污染的填充料，通過(guò)直入式填充微孔技術(shù)、固結(jié)技術(shù)和生產(chǎn)工藝控制技術(shù)，將優(yōu)良性能的物質(zhì)“鑲嵌”在煅后石油焦顆粒的內(nèi)部空腔中，有效解決了孔隙問(wèn)題，并減少了焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的二次孔隙。

圖2：鋁用預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)的工藝流程

與傳統(tǒng)方法相比，姜玉敬教授發(fā)明的生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的鋁用預(yù)焙炭陽(yáng)極在性能上有了顯著提升。產(chǎn)品的體積密度達(dá)到了1.59 g/cm3～1.61 g/cm3，比傳統(tǒng)技術(shù)提高了3%～5%;電阻率降低至50μΩ.m～53 μΩ.m，降幅達(dá)2%～5%。此外，該方法還顯著減少了瀝青的用量，每噸炭陽(yáng)極可節(jié)省瀝青1kg±0.5kg，有效降低了生產(chǎn)過(guò)程中的污染排放。

圖3：傳統(tǒng)方法與姜玉敬教授發(fā)明的方法的產(chǎn)品內(nèi)部橫截面對(duì)比

更為重要的是，該方法使得可以采用更大顆粒的煅后石油焦進(jìn)行生產(chǎn)，粒度可增大1～6mm，從而減少了篩分、破碎的工作量，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，鋁電解槽的陽(yáng)極壓降可降低5～10mv，以500kA鋁電解槽為例，噸鋁節(jié)電可達(dá)16～32kwh，為電解鋁的節(jié)能減排提供了堅(jiān)實(shí)可靠的保障。

姜玉敬教授的這項(xiàng)發(fā)明不僅打破了長(zhǎng)期困擾鋁用預(yù)焙炭陽(yáng)極性能提升的瓶頸，而且為電解鋁行業(yè)的低碳高質(zhì)量發(fā)展注入了新的活力。該發(fā)明具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣泛的適用性，將對(duì)全球鋁用炭素工業(yè)和電解鋁工業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，為世界鋁用炭素行業(yè)和電解鋁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。