CN101008093A - 一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，本涉及一种铝用炭素生产方法，特别涉及提高铝电解用预焙阳极抗氧化性的改进方法。其特征在于其制备是用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000－3500，比表面积在4.5－5.0m2/g。本发明的方法，通过有效控制原料中微量元素含量、粉料布林值、比表面积，以及合理调整配方、优化混捏成型、焙烧等工艺技术条件，提高预焙阳极二氧化碳反应性和空气反应性的工艺技术指标，来提高炭阳极的抗氧化性能，以满足大型预焙铝电解槽对炭阳极的质量要求，进而降低预焙阳极在铝电解过程中的消耗。
Description
技术领域
一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，涉及一种铝用炭素生产方法，特别涉及提高铝电解用预焙阳极抗氧化性的改进方法。
背景技术
炭阳极是铝电解槽的“心脏”，其质量和工作状况对铝电解生产是否正常及电流效率、电能消耗、原材料单耗、产品质量等技术经济指标影响巨大。工业铝电解槽，优者电流效率在95％以上，直流电单耗在13000KW.h/t-Al以下；劣者电流效率在85％上下，直流电单耗在16000KW.h/t-Al以上。有资料报道，病态电解槽中有60％源于阳极本体质量。阳极的抗氧化性能差、工作状况不好，进而引发槽状况恶化、电解质发热，是引发电解槽病态的原因之一。从理论上计算，生产每吨铝需要消耗阳极334Kg，实际上阳极总消耗为500-550Kg/t-Al，净消耗为400～430Kg/t-Al。阳极消耗主要包括电化学反应(约占80％)、化学氧化反应(4％-17％)、掉渣以及机械损失。
炭阳极在正常电解生产中，电流从阳极上部导入，阳极下部沉浸在熔融的氟化盐电解质中，炭阳极中部被电解质壳块所包围，上部覆盖保温的氧化铝和电解质块。炭阳极参与电化学反应并维持着槽子的热平衡，炭阳极下部因不断参与电化学反应被消耗，生成CO2气体。如果炭阳极的抗氧化性能较差，会加速阳极的消耗，更严重的是氧化掉渣、掉块，会使电解质含炭、从而使电解质性能恶化、弱化电化学作用，极大的破坏电解正常生产技术条件，严重危害铝电解生产的正常进行，甚至导致事故停槽。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供能有效改善炭阳极的抗氧化性能，降低阳极消耗，消除电解质性能恶化的一种铝用预焙阳极的制备方法。
本发明的目的是通过技术方案实现的。
一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，其特征在于其制备是用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。
一种抗氧化性的高铝用预焙阳极制备方法，其特征在于其制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1150～1200℃。
本发明的方法，在现有煅后石油焦原料粒度级别不变的情况下，通过严格控制原料煅后石油焦、煤沥青中微量元素含量、适当调整配方，控制粉料的布林值在3000-3500之间，粉料的比表面积在4.5-5.0m2/g之间，不使用1mm以下的残极配料；在焙烧过程中，选择合理的焙烧温度曲线和最终焙烧温度。焙烧曲线的选择要严格执行“两头快，中间慢”的原则，即在焙烧低温阶段(300℃以前)升温速度要快，10-15℃/h。挥发份大量排出阶段，即温度在300℃～700℃之间，要适当减慢升温速度，6-8℃/h。最终焙烧温度选择为1150～1200℃。
提高铝用预焙阳极抗氧化性是多方面的。包括生产预焙阳极所用的原料石油焦、煤沥青、残极的物理性能和化学成分，原料的粒度分布、表征粉料细度的布林值和比表面积，以及配料、混捏、成型、焙烧等工序的条件。目前用于预焙阳极生产的原料粒度偏细、微量元素中Fe、Ca、Ni和Na的含量偏高。本发明的方法，经过合理调整配方、降低了粉料的含量、加强残极清理等的工艺来提高预焙阳极的抗氧化性能。在不改变现有原料粒度的情况下，经过原料的全分析得到的各项指标，进行合理的调整配比，优化混捏、成型、焙烧工艺，进而提高铝用预焙阳极的抗氧化性能。
本发明的方法，根据国内部分铝用预焙阳极抗氧化性差的现状，在不改变原料粒级的条件下，通过有效控制原料中微量元素含量、粉料布林值、比表面积，以及合理调整配方、优化混捏成型、焙烧等工艺技术条件，提高预焙阳极二氧化碳反应性和空气反应性的工艺技术指标，来提高炭阳极的抗氧化性能，以满足大型预焙铝电解槽对炭阳极的质量要求，进而降低预焙阳极在铝电解过程中的消耗。
具体实施方式
一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，其制备是用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1150～1200℃，阳极的空气反应性为90-95％，二氧化碳反应性为85-90％。
实施例1
采用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe大于300ppm、Ca大于200ppm、Ni小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。其制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1150～1200℃。时间：2小时，阳极的空气反应性为85-90％，二氧化碳反应性为70-75％。
实施例2
采用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni为小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。其制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为950-1050℃。保温时间2小时，阳极的空气反应性为85-90％，二氧化碳反应性为80-85％。
实施例3
采用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni为小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。其制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1050-1150℃。保温时间2小时，阳极的空气反应性为85-90％，二氧化碳反应性为85-90％。
实施例4
采用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni为小于200ppm、Na大于100ppm；控制粉料布林值为4000-4500，比表面积在5.0-5.5m2/g。其制备时的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1150-1200℃。保温时间2小时，阳极的空气反应性为70-75％，二氧化碳反应性为75-80％。
Claims (2)
1.一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，其特征在于其制备是用煅后石油焦、煤沥青作为原料，在配料过程中，控制原料中的Fe小于300ppm、Ca小于200ppm、Ni小于200ppm、Na小于100ppm；控制粉料布林值为3000-3500，比表面积在4.5-5.0m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化性强的铝用预焙阳极制备方法，其特征在于其制备的焙烧过程中，小于300℃的低温阶段的升温速度为10-15℃/h；温度在300℃～700℃时，控制升温速度为6-8℃/h；最终焙烧温度选择为1150～1200℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070801 |