现代铝用预焙阳极焙烧工艺研究与应用

论文摘要

预焙阳极（亦称炭阳极、阳极炭块，简称阳极）生产是现代铝电解过程中的重要工序之一。阳极焙烧质量的好坏将直接影响到铝电解生产的电流效率和能耗。阳极焙烧技术对阳极产品质量、焙烧炉使用寿命、产品能耗以及环境均有很大影响，因此对阳极焙烧的工艺、控制等各个方面的深入研究非常重要。本文围绕四川启明星铝业有限责任公司焙烧车间36室环式焙烧炉生产技术进行了深入研究。从阳极焙烧系统的基建及生产启动、日常生产及技术创新工作入手，对其工艺质量控制系统做了大量研究工作。本文比较了国内生产阳极技术和国际先进水平的差距，深入研究了预焙阳极生产的焙烧工艺及技术设备。通过改进焙烧炉的设计、使用和维护，使焙烧炉的使用寿命突破了7年，为国内焙烧炉使用寿命的领先水平，而且现在还没有出现问题，使用寿命必将继续增加。焙烧阳极天然气单耗仅为61Nm~3/t，属国内同行先进水平。采用自动炭碗填充新技术，首次实现自动炭碗填充，劳动效率高，强度低。使用槽清理新技术后，在国内同行业中首次将生阳极开槽深度达到50%，且焙烧后合格率仍然达到98%以上，为电解工艺稳定机降低电耗做出了很大贡献。深入研究了新技术条件下产品质量的控制、质量差异等，焙烧阳极质量一直稳定在一级品指标范围内，且外观合格率比行业平均水平高出2%。本文还研究了生块成型与焙烧阳极质量关系，提出了阳极质量成型、焙烧工艺的匹配性要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 综述
• 1.1 绪言
• 1.2 阳极、铝电解生产工艺流程
• 1.3 预焙阳极质量标准及影响
• 1.3.1 预焙阳极的质量标准
• 1.3.2 预焙阳极对铝电解的影响
• 1.4 国内外炭阳极焙烧技术发展现状
• 1.5 铝用预焙阳极主要原料
• 1.5.1. 煅后焦
• 1.5.2 煤沥青
• 1.5.3 残极
• 1.6 研究背景
• 1.7 意义
• 第2章 焙烧工艺和技术思路
• 2.1 阳极焙烧概述
• 2.1.1 焙烧过程的物理化学变化
• 2.1.2 焙烧过程中粘结剂的迁移及焦化反应
• 2.1.3 焙烧温度对制品理化指标的影响
• 2.1.4 焙烧的升温制度
• 2.1.5 焙烧过程的四个温度阶段
• 2.2 阳极焙烧目标
• 第3章 现代预焙阳极焙烧生产新技术
• 3.1 阳极焙烧炉
• 3.1.1 阳极焙烧炉的设计
• 3.1.2 火道墙立缝特点
• 3.1.3 连通火道的改进
• 3.1.4 焙烧炉主要结构参数和技术参数
• 3.1.5 优质耐火材料的选用和施工
• 3.2 阳极焙烧炉的使用与维护
• 3.2.1 耐火模块组装式整体火道墙技术
• 3.2.2 日常维护
• 3.3 阳极焙烧控制系统
• 3.3.1 主要设备及系统配置
• 3.3.2 BPS 控制系统与老式控制系统的对比分析
• 3.3.3 BPS 阳极焙烧炉燃烧控制系统实际运行与数学模型
• 3.3.4 控制模式及其优点
• 3.4 对焙烧炉的科学管理和使用维护
• 3.4.1 火道墙校直
• 3.4.2 火道墙清刷
• 3.4.3 炉室堵缝维护
• 3.4.4 冷却出炉及炉底清理
• 3.5 先进设备对工艺技术的保证
• 3.5.1 对 FTA 的科学管理和使用维护
• 3.5.2 阳极出入库技术及管理
• 3.5.3 生阳极编组的流程和要求
• 3.6 阳极焙烧能耗控制
• 3.7 阳极焙烧环保控制技术
• 3.7.1 BPS 焙烧炉燃烧控制系统对环保技术优势
• 3.7.2 环保技术
• 3.7.3 烟气净化工艺流程
• 3.8 质量管理
• 3.8.1 阳极外观质量控制技术
• 3.8.2 阳极理化性能控制技术
• 3.8.3 阳极炭碗自动填充技术
• 3.8.4 阳极清槽技术
• 第4章 对焙烧块结构及理化性能的研究
• 4.1 阳极生块质量标准
• 4.2 配料与微观结构
• 4.3 对焙烧块理化指标的研究
• 4.3.1 焙烧块理化指标与生阳极工艺关系
• 4.3.2 生块装炉位置对焙烧块质量的影响
• 4.3.2.1 焙烧块电阻率与装炉位置关系
• 4.3.3.2 加强挥发份控制
• 4.3.3.3 对焙烧系统负压及火道温度的控制
• 4.3.3.4 改变逆流火焰为顺流火焰焙烧
• 4.4 焙烧块外观质量
• 4.4.1 焙烧块表面粘结
• 4.4.2 焙烧块裂纹
• 第5章 现代铝用预焙阳极焙烧工艺技术优势
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间主要成绩
• 致谢