铝用炭阳极新工艺在生产中的运用

论文摘要

近年来，随着铝工业的不断进步及大型铝电解预焙槽技术的广泛应用，对铝用炭阳极（亦称预焙阳极，简称阳极）的质量、性能提出了更高的要求。炼油厂为了从石油中获得更多的油气产品，使其利益最大化，无暇顾及其副产品石油焦的质量，导致石油焦质量大幅下降，特别是粉焦的含量逐年增加，目前1mm以下的细粉焦高达40%以上。石油焦粉焦含量的增多，严重影响了阳极质量。通过采用新工艺新技术，提高了预焙阳极的质量，减少了阳极在铝电解过程中的炭损耗，初步解决了石油焦原料质量每况日下难于生产出优质阳极产品的现状。本文结合国内铝用炭阳极生产原料石油焦、煤沥青的特点，对原料性能、阳极在电解槽中的反应机理进行分析和研究，阐述了煅后石油焦、沥青在不同温度下的特点及相互之间的浸润能力；说明了铝用炭阳极生产过程中，在高温下混捏的优缺点及在后序工序中容易出现的问题及解决方案；提出了通过新破碎工艺配料来保证配料的准确性和稳定性的技术问题。采用高温混捏、高温成型新工艺并成功运用于生产实际后，混捏时间可以控制在7.5～13分钟，混捏系统弹性增大，可满足生阳极产品20～60t/h范围的生产量。高温混捏与更长的混捏时间，可使沥青配入量进一步降低，在采用国家二级标准的改质沥青的条件下，沥青配比降低到13.8-14.0％，预焙阳极空气渗透性稳定控制在小于1nPm以下，处于国内外同行业领先水平。煅烧控制系统和窑内衬的优化，很好解决了煅烧粉料多石油焦原料时所出现的煅烧原料质量不均匀的问题，使煅后焦质量更加稳定，细粉和颗粒料煅后焦真密度从原来0.02——0.03g/cm3的波动降低到小于0.01g/cm3，增强了对原料的适应性，处于国内回转窑煅烧石油焦技术的领先水平。深开槽技术的运用很好解决了阳极在电解槽中阳极底掌与电解质之间容易形成大面积气层的问题，降低阳极压降达到30mv以上，吨铝节能100kwh/t.Al以上，节能效果显著。完善的沥青烟气干法净化系统很好解决了配料、混捏、成型工序的沥青烟气处理难题，粉尘排放量是国家标准的（120mg/Nm3）的1/20～1/30，焦油排放量仅是国家窑炉标准（40mg/Nm3）的1/10，环保效果令人满意。通过新工艺理论与技术和生产实践的有效结合，使得阳极生产更好的适应了国内原料实际状况，是一套在国际上具有领先地位生产预备阳极的新工艺方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内原料石油焦现状
• 1.3 国内原料煤沥青现状
• 1.4 阳极耗损机理分析
• 1.4.1 阳极净消耗量影响因素分析
• 1.4.2 铝电解炭消耗量 C
• 1.4.3 电流效率 CE
• 1.4.4 电解质温度 BT
• 2中反应质量剩余率 CRR'>1.4.5 CO₂中反应质量剩余率 CRR
• 1.4.6 空气中反应质量剩余率 ARR
• 1.4.7 阳极透气率 AP
• 1.4.8 导热系数 TC
• 1.5 选题意义和目的及研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 目的
• 1.5.3 研究内容
• 第2章 原料性能理论研究
• 2.1 粘结剂沥青性质
• 2.1.1 沥青的微观性质
• 2.1.2 沥青的宏观性能
• 2.2 原料石油焦的性能
• 第3章 阳极生产工艺优化
• 3.1 煅后焦的工艺优化
• 3.1.1 回转窑煅烧工艺的优化
• 3.1.2 石油焦制丸回转窑煅烧技术开发
• 3.2 煅后焦破碎工艺新技术
• 3.2.1 带橡胶圈的对辊破碎机破碎煅后焦
• 3.2.2 风选法剔除高气孔率煅后焦中粒
• 3.2.3 法国 SOLIOS 公司的 RHODAX 破碎机介绍
• 3.3 预焙阳极混捏成型新工艺技术
• 3.3.1 我国混捏成型工艺技术现状
• 3.3.2 混捏成型技术未来的发展趋势
• 3.4 高温混捏新技术
• 3.4.1 高温混捏技术特点
• 3.4.2 新混捏技术混捏时间控制的应用研究
• 3.4.3 新混捏技术的配套工艺控制
• 3.5 高温成型新技术的研究
• 3.6 带槽阳极生产技术的研究
• 3.7 沥青烟气干法净化技术
• 3.7.1 管路温度的选择
• 3.7.2 压差控制与焦粉流量控制的工艺选择
• 第四章 新工艺优势
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所参与的技术项目目录