CN1161498C - 洁净阳极焦的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及洁净阳极焦的生产方法，该方法包括原料石油焦中均匀添加中温沥青，经粉碎混配、焙烧、冷却等工序，焙烧窑生产的阳极焦具有强度高、真比重高，块度大，低气孔率，低灰份和硫含量，用其生产的炭素制品及电极容易石墨化，特别是电解铝生产中的环保型，高效低耗的导电阳极材料。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝工业的预焙电解槽用阳极材料，特别是涉及铝电解槽阳极用洁净阳极焦。
技术背景
目前，电解铝工业是电解电解槽中氟化铝、氧化铝、冰晶石等熔融体而生产铝，作为预焙电解槽的导电阳极，属消耗性材料，每生产一吨电解铝，需消耗0.6吨预焙阳极。传统的自焙电解槽使用的阳极是电极糊，由于电极糊在其本身的制造过程中，因没有进行焙烧，其焙烧过程是在电解铝的过程中完成的，因而使用阳极糊的电解铝车间由于阳极糊自焙成电极时产生的大量沥青烟气无法处理而造成严重的环境污染，且消耗大。预焙阳极的生产工序为压型、焙烧，其焙烧过程是在阳极厂完成的，因而焙烧过程中挥发的沥青烟气能够很方便地净化，预焙阳极被国内外电解铝行业公认为是电解铝生产过程中环保型导电阳极，同时也是高效低耗的导电阳极。预焙阳极是炼铝工业发展要求节能降耗，环境保护的首选必备的材料。随着世界各国炼铝工业技术的飞速发展，国际市场炼铝行业对预焙阳极用材料阳极焦逐步升级，原来用阳极焦材料的石油焦不能满足要求，而对经过焙烧处理后含挥发份很低的阳极焦日趋增加。目前世界各国例如美国和俄罗斯国家纷纷改用经焙烧处理过的阳极焦，从而达到节能降耗，提高炼铝工业质量，保护环境的目的，为预焙阳极焦的生产、销售、以及技术发展创造了空前的商机。
目前国内已有用回转窑或立式罐生产预焙烧阳极焦，其强度等指标明显满足不了电解铝工业对阳极焦的要求。日本特许公开昭59-80786公开了一种铝电解槽用阳极的制造方法，其中阳极用粒料焦由沥青焦于800-1250℃焙烧10-15小时得到真比重(实际密度)为1.75-1.99克/厘米3阳极用粒料焦。
发明内容
本发明的目的在于克服上述制造阳极焦的不足，满足炼铝工业技术日益发展的需要，经发明人从事多年开发研究和长期生产实践，开发出提供一种环保型、高效低耗、优质的洁净阳极焦的生产方法。
本发明提供的洁净阳极焦的生产方法包括下列步骤：
1、原料粉碎及混配：
(1)原料石油焦与中温沥青按70-95∶5-30，优选为80-90∶10-20％(重量)进行粗碎及筛分。
(2)经粗碎后的石油焦与中温沥青于混合槽内进行混配均匀。
(3)用电磁分离器除去杂物。
(4)除去杂物的混配料再经粉碎机粉碎至6-10毫米细度，再经成型机成型送至料仓。
2、焙烧
将步骤1的来自料仓的成型料装入焙烧窑中在1000-1300℃温度下，焙烧12-24小时，成熟后阳极焦经冷却塔冷却后得洁净阳极焦送入产品库。
3、回收后处理
从焙烧窑中产生的挥发气体送入回收系统，回收其中的芳烃类有机物；尾气返回焙烧窑用作生产阳极焦的燃料。
按照本发明提供的洁净阳极焦的生产方法中，所述石油焦为市售石油焦、优选为低硫石油焦如中国大庆油田的低硫石油焦等和中硫石油焦如胜利油田的中硫石油焦等。石油焦的质量标准为：
| 硫含量％(重量)≤0.5 | 挥发份，％(重量)≤14 | 灰份，％(重量)≤0.1 |
| 水份，％(重量)≤3 | 粒度，毫米6-8 |
所述中温沥青是炼焦工业中的副产物煤焦油经管式炉加热至400-410℃进入二次蒸发器闪蒸出蒽油以上低组份馏份，剩余的为中温沥青；也可用市售产品，其质量指标为：
| 软化点，℃80-90 | 甲苯不溶物含量，％(重量)15-25 | 灰份％(重量)≤0.3 |
| 挥发份，％(重量)58-68 | 水份，％(重量)5.0 | 喹啉不溶物含量％(重量)≤10 |
所述石油焦和中温沥青的配比一般为70-95∶5-30，优选为80-90∶10-20％(重量)。
所述石油焦及中温沥青的粉碎没有特别要求，粉碎机可采用市售任何类型的粉碎机，优选采用螺旋挤压机进行粉碎，使石油焦及中温沥青能进一步进行粉碎、挤压和搅拌，以利于结构的均一和强度提高。所述成型机采用对辊成型机，采用此成型机使颗粒间的空隙减少，增加胶质体的不透气性，有利于活性化学键的相互作用，有利于粘结，成型原料的密度能进一步提高。
所述焙烧是在焙烧窑中进行，压型和焙烧工序在焙烧窑中完成，焙烧窑没有严格限制，为公知技术；在焙烧后得到的阳极焦质量，特别是阳极焦产品的块度，真比重等要求严格，它与焙烧窑的类型和结构，焙烧温度和焙烧时间，成型压力，以及原料石油焦及中温沥青的选择和配比有密切关系，焙烧温度通常为1000-1300℃，优选1200-1300℃，焙烧时间为12-24小时，优选为16-20小时。加热时间温度过快过高，气体大量析出膨胀，影响炭化，并破坏内部的粘结性；且由于收缩大，造成内部应力过高而使型焦破碎。从加热时间与块径关系看，加热19-21小时较优选，使阳极焦的块度在80毫米左右。焙烧成熟后的阳极焦在冷却塔中用水或水和循环水进行冷却，冷却水回收循环使用，焙烧窑的(烟道气和)挥发性气体，主要是挥发性气体，直接进入回收系统，进入回收系统的挥发性气体首先经过一次冷却后，再经饱和器终冷和蒸馏系统回收其中有机物，特别是芳族烃类有机物再使用，尾气返回焙烧窑生产阳极焦用。
按照本发明提供的洁净阳极焦的生产方法得到的洁净阳极焦具有高强度，低灰份和硫含量，真比重高，块度大，气孔率低，用其生产的碳素制品和电极容易石墨化，是电解铝生产过程中环保型的高效低耗的导电阳极材料，其质量指标为：
| 硫含量，％ | ≤1.3 | 水份，％ | ≤0.05 |
| 硅含量，％ | ≤0.03 | 灰份，％ | ≤0.04 |
| 钒含量，％ | ≤0.01 | 实际密度 | 2.06-2.09g/cm3 |
| 钠含量，％ | ≤0.007 | 挥发份，％ | ≤0.55(850℃，3分钟) |
| 铁含量，％ | ≤0.05 | 粒度 | ＜1mm≤20％ |
| 镍含量，％ | ≤0.016 | ＞6mm≥30％ |
附图说明
图1为洁净阳极焦生产工艺流程示意简图
1、原料石油焦和中温沥青 2、粉碎机 3、筛分机
4、风送装置 5、混合器 6、挤压机
7、料仓 8、焙烧窑 9、煤气
10、冷却塔 11、石油焦产品
12、冷却水去循环水槽 13、循环水
14、冷却水 15、回收系统
具体实施方案
本发明用下列实施例结合附图来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于实施例。
实施例1
将大庆油田低硫石油焦，以及煤焦油经管式炉加热至400-410℃进入二次蒸发器闪蒸出蒽油以上馏份的中温沥青按石油焦与中温沥青重量比为85∶15投入垂式破碎机2进行粗碎及筛分3，然后采用热空气通过风送装置4输送，在旋流递进中，将石油焦和中温沥青一起预热到90--120℃，然后进入混合槽5中进行充分混合使中温沥青均匀分布在石油焦中，随后通过电磁分离器(图中未标出)除去杂物。除去杂物的混配料进入螺旋挤压机6中进一步进行粉碎、挤压和搅拌，成为均匀的混配料，将此混配料进入对辊成型机中挤压成型后送至料仓7。再装入焙烧窑8内，于1100-1200℃，焙烧18-20小时，成熟后的物料阳极焦迅速移至冷却塔10，同时由塔顶喷啉水(和循环水)13和14进行冷却，待阳极焦温度冷至30-40℃停止喷啉水，得到洁净阳极焦11。在焙烧窑排出挥发性气体进入冷却系统进行一次冷却，再经饱和器及蒸馏器，回收含芳烃类的有机物，尾气返回焙烧窑作燃料用。洁净阳极焦质量指标为：
| 硫含量，％ | ≤1.30 | 水份，％ | ≤0.50 |
| 硅含量，％ | ≤0.03 | 灰份，％ | ≤0.40 |
| 钒含量，％ | ≤0.01 | 实际密度 | 2.06-2.09g/cm3 |
| 钠含量，％ | ≤0.007 | 挥发份，％ | ≤0.55(850℃，3分钟) |
| 铁含量，％ | ≤0.05 | 粒度 | ＜1mm≤20％ |
| 镍含量，％ | ≤0.016 | ＞6mm≥30％ |
Claims (7)
1、一种洁净阳极焦的生产方法包括下列步骤：
(1)原料粉碎及混配
①原料石油焦与中温沥青按70-95∶5-30％(重量)进行粗碎及筛分；
②经粗碎后的石油焦与中温沥青于混合槽内混配均匀；
③用电磁分离器除去杂物；
④除去杂物的混配料经粉碎机粉碎至6-10毫米细度，再经成型机成型送至料仓；
(2)焙烧
将步骤(1)的来自料仓的成型料装入焙烧窑中焙烧，焙烧温度为1000-1300℃，焙烧时间12-24小时，成熟后的阳极焦经冷却塔冷却后得洁净阳极焦送入产品库；
(3)回收后处理
由焙烧窑中产生的挥发气体进入回收系统，回收其中有机物，尾气返回焙烧窑作燃料用。
2、根据权利要求1的洁净阳极焦的生产方法，其特征在于所述石油焦为低硫石油焦。
3、根据权利要求1的洁净阳极焦的生产方法，其特征在于石油焦与中温沥青的混配比为80-90∶10-20％(重量)。
4、根据权利要求1的洁净阳极焦的生产方法，其特征在于所述中温沥青是炼焦工业中的副产物煤焦油经管式炉加热至400-410℃进入二次蒸发器闪蒸出蒽油以上低组份馏份，剩余物为中温沥青。
5、根据权利要求1的洁净阳极焦的生产方法，其特征在于所述焙烧温度为1200--1300℃，焙烧时间为16-20小时。
6、根据权利要求1的洁净阳极焦的生产方法，其特征在于进入回收系统的挥发气体，经过一次冷却后，经饱和器终冷和蒸馏系统回收其中的有机物。
7、根据权利要求1-6的任一项的洁净阳极焦的生产方法生产的阳极焦。
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