CN101215125A - 一种电解槽周围糊料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电解槽周围糊料及其制备方法，属于化工领域。本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉的，能替代现有技术的电解槽周围糊料。技术方案要点为：该电解槽周围糊料是由下列重量百分比的材料制备而成的：废阴极内衬材料30％～55％；煅后无烟煤30％～50％；沥青7％～17％；煤焦油3％～13％。本发明电解槽周围糊料将废阴极内衬材料进行循环利用，大大降低该材料对环境的影响程度，同时又减少了煤的使用，节能减排效果显著，具有很好的应用前景。

Description

一种电解槽周围糊料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种电解槽周围糊料及其制备方法。

背景技术

周围糊料(周围糊)是电解槽大修筑炉所需要的主要碳素糊料，电解槽寿命一般在5年左右，在电解槽进行大修时将进行彻底更换，在电解槽的运行期间内如果电解槽的侧部炭块出现局部破损的话可以使用周围糊料来进行修补，用量较大。

目前电解槽筑炉用的周围糊料主要成份一般都是煅后无烟煤，再添加石墨粉、沥青、煤焦油等混合而成。煤是不可再生资源，目前优质无烟煤的价格偏高，而且煤炭必需在经过高温煅烧后才能用来制作周围糊料，一般煅烧温度都在1200℃以上，所需能耗较大，再加上目前的糊料需要添加一定量的价格较高的石墨粉，所以周围糊料的制作成本较高，且对环境影响大。

而电解槽大修的同时还会产生大量的废阴极内衬材料，该材料中氟等有害物质的含量大，对周围环境会产生一定的污染，目前尚无有效的手段对废阴极内衬材料中的氟化物进行处理，各大电解铝厂大都需要建立专用防渗渣场用来堆放这些废弃材料。

本领域急需开发出能克服上述问题的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉的，能替代现有技术电解槽周围糊料。该电解槽周围糊料：废阴极内衬30～55％，煅后无烟煤30～50％，沥青7～17％，煤焦油3～13％。

优选的，上述电解槽周围糊料是由下列组分的材料制备而成的

废阴极内衬35～45％，煅后无烟煤35～45％，沥青9～15％，煤焦油6～10％。

本发明解决该第二个技术问题是提供一种制备上述的电解槽周围糊料的方法。该方法于包括以下步骤：

a、准备电解槽大修产生的废阴极内衬，除杂后破碎至600mm以下，加水湿润后进一步破碎至粒度在8mm以下，烘干备用；

b、配料：将废阴极内衬料、煅后无烟煤、沥青、煤焦油按照比例混合得到混合料；

c、将配好的混合料加入到重型捏合机中加热到120～160℃，并搅拌均匀，加热及搅拌时间为60～180分钟；

d、降温至90～110℃后即可使用。

其中，电解槽大修产生的废阴极内衬应进行筛选除杂，以肉眼观察无明显的杂质成分存在为宜。

与现有的电解槽周围糊料及其制备方法相比，本发明电解槽周围糊料主要是在现有方法的基础上使用了废阴极内衬材料替代了部分煅后无烟煤和石墨粉，并对沥青、煤焦油等原料的用量进行了调整，可以完全达到现有电解槽周围糊料的性能。而将废阴极内衬材料进行循环利用，变废为宝，大大降低该材料对环境的影响程度，同时又大幅地降低了电解槽周围糊料的生产成本，具有较高的经济效益和社会效益。另外，本发明电解槽周围糊料的真密度、假比重和抗压强度等指标优于现有产品，而且提高了电阻率，更有助于铝电解生产。本发明方法简单易行，不需要添加特别的设备，可行性强，具有很好的应用前景。

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

具体实施方式

本发明电解槽周围糊料可以按照以下流程进行制备：

1、将电解槽大修产生的废阴极内衬进行筛选，挑选出看上去应无明显的杂质成分存在的部分作为原料；

2、将挑选出的废阴极内衬人工破碎成尺寸在600mm以下的小块；

3、将人工破碎后的小块加入水进行湿润，用破碎机进一步的进行破碎，粒度经筛分控制在8mm以下；

4、将破碎料进行烘干；

5、进行配料：将废阴极内衬料、煅后无烟煤、沥青、煤焦油按照表1所示的比例进行配料；

6、将配好的混合料加入到800立升加重型捏合机中加热到120～160℃，并将混合料搅拌均匀，加热及搅拌时间为60～180分钟；

7、加热并混合均匀后的糊料待温度降到90-110℃后即可使用。

表1：本发明糊料的配料表

成份	重量含量(％)	粒度要求及含量
			废阴极内衬	30-55(优选35-45)	2～4mm的占20±5％，＜2mm的占80±5％
煅后无烟煤	30～50(优选35～45)	8～4mm的占40±5％，＜4mm的占60±5％
			沥青	12±5(优选12±3)
煤焦油	8±5(优选8±3)

本发明中使用的煅后无烟煤是选用优质的无烟煤炭，经过1200℃以上的高温煅烧后的产品；主要指标：灰份＜6.6％、挥发份＜1.2％、硫＜0.3％、水分＜0.5％)。

本发明实施例中使用的沥青为市售中温沥青，其理化指标为表2所示。

表2：中温沥青的理化指标

指标名称	单位	一级
			软化点(环球法)	℃	80～90
甲苯不溶物	％	15～25
			喹啉不溶物	％	6～10
灰分	％不大于	0.3
			水分	％不大于	5

本发明实施例中使用的煤焦油为市售产品，其理化指标为表3所示：

表3 煤焦油的理化指标

密度(20℃)g/ml	1.15～1.21
		甲苯不溶物(无水基)/％	3.5～7.0
灰分量/％	≤0.13
		水分/％	≤4.0
粘度(E80)	≤4.0
		萘含量(无水基)/％	≥7.0

实施例一 本发明电解槽周围糊料的制备

按上述的方法和对原料的要求，以表4所记载的配方制备电解槽周围糊料：

表4

成份	重量含量(％)
		废阴极内衬	30
煅后无烟煤	50
		沥青	12
煤焦油	8

对制备出的电解槽周围糊料进行分析检测，其理化指标如表5所示：

表5  理化指标检测结果

项目	单位	指标值
			挥发份	％	10
灰分	％	11
			真密度	g/cm3	1.87
假比重	g/cm3	1.45
			抗压强度	MPa	18
电阻率	μΩ.m	76

实施例二

按上述的方法，以表6所记载的配方制备电解槽周围糊料：

表6

成份	重量含量(％)
		废阴极内衬	42
煅后无烟煤	38
		沥青	12
煤焦油	8

对制备出的电解槽周围糊料进行分析检测，其理化指标如表7所示：

表7  理化指标检测结果

项目	单位	指标值
			挥发份	％	11
灰分	％	14
			真密度	g/cm3	1.89
假比重	g/cm3	1.47
			抗压强度	MPa	20
电阻率	μΩ.m	81

实施例三

按上述的方法，以表8所记载的配方制备电解槽周围糊料：

表8

成份	重量含量(％)
		废阴极内衬	55
煅后无烟煤	25
		沥青	12
煤焦油	8

对制备出的电解槽周围糊料进行分析检测，其理化指标如表9所示：

表9  理化指标检测结果

项目	单位	指标值
			挥发份	％	13
灰分	％	17
			真密度	g/cm3	1.91
假比重	g/cm3	1.50
			抗压强度	MPa	25
电阻率	μΩ.m	92

而一般市场销售半石墨质周围糊料的性能指标见表10。

表10  现有铝电解用半石墨质周围糊料性能指标

项目	单位	指标值
			挥发份	％	7-11
灰分	％	≤7
			真密度	g/cm3	≥1.87
假比重	g/cm3	≥1.44
			抗压强度	MPa	≥17
电阻率	μΩ.m	≤73

表5、7、9均为试验数据，与表10中的现有铝电解用半石墨质周围糊料性能数据比，其挥发份、灰分和电阻率指标稍显不足。但周围糊料主要性能指标为真密度、假比重和抗压强度，本发明该三项指标值均优于一般的半石墨质周围糊料，其灰分和挥发份指标对产品的性能影响不是很大。对于电阻率来说，因为铝电解的生产要求侧部尽量少走电流(周围糊料主要用在电解槽的侧部)，所以电阻率的提高是有助于铝电解生产的，这也是一般半石墨质周围糊料所不能相比的一个优势所在。

目前每吨半石墨质周围糊料的市场价格大约是3330元/吨，利用本发明生产出的周围糊料，其成本每吨只要1600余元(废阴极内衬添加量按照40％计算)。目前的300KA大型预焙阳极电解槽每台大修筑炉需要周围糊料约为5吨，即使用该发明后每台电解槽的大修费用可以节约8500余元，每年按照大修82台电解槽计算，可节约成本69.7万元。制作阳极保护碳环每年使用该糊料约1250余吨，相比原配方可节约生产成本95万元(废阴极内衬添加量按照40％计算)。以上合计每年可节约生产成本近165万元。而300KA大型预焙铝电解槽的每4-5年大修一次，每次大修将产生40余吨的废阴极内衬，其中有50％可以使用本发明技术方案进行回收利用。

Claims (3)

1.一种电解槽周围糊料，其特征在于：是由下列重量百分比的材料制备而成的：废阴极内衬30～55％，煅后无烟煤30～50％，沥青7～17％，煤焦油3～13％。

2.据权利要求1所述的电解槽周围糊料，其特征在于：是由下列重量百分比的材料制备而成的：

废阴极内衬35～45％，煅后无烟煤35～45％，沥青9～15％，煤焦油6～10％。

3.一种制备权利要求1或2所述的电解槽周围糊料的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、准备电解槽大修产生的废阴极内衬，除杂后破碎至600mm以下，加水湿润后进一步破碎至粒度在8mm以下，烘干备用；

b、配料：将废阴极内衬料、煅后无烟煤、沥青、煤焦油按照比例混合得到混合料；

c、将配好的混合料加入到重型捏合机中加热到120～160℃，并搅拌均匀，加热及搅拌时间为60～180分钟；

d、降温至90～110℃后即可使用。