CN101225530A - 低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用 - Google Patents

低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用 Download PDF

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Abstract

低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，将低灰炭质原料作为生产预焙阳极的辅助原料，所述的低灰炭质原料选自低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭；或直接使用各种废塑料、废橡胶作为生产预焙阳极的辅助原料。本发明改变了多年来预焙阳极生产仅使用一种石油焦固体原料的局面，增添了多种价格较低炭质固体辅助原料，在保证预焙阳极产品质量的前堤下生产成本有较明显的降低。本发明还具有明显的环保节能重要意义。

Description

低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用
技术领域
本发明涉及用低灰炭质原料代替部分石油焦原料生产电解铝用预焙阳极的应用方法，属有色冶金领域。
背景技术
石油焦是生产电解铝用预焙阳极最主要原料，1吨电解铝约需耗0.5吨预焙阳极，1吨预焙阳极产品需0.95～1.1吨石油焦原料。目前我国电解铝产量已达1000万吨以上，是世界上第一大产铝国，且每年以15％左右的幅度增加产量，现我国铝产量接近世界铝产量的1/3。由于国际上石油价格一涨再涨，导致炼油厂副产品石油焦价格快速上涨。因此我国石油焦原料越来越紧张，且价格也越来越高。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种用低灰炭质原料代替部分石油焦原料生产电解铝用预焙阳极的应用方法。
本发明的目的是通过下述方式实现的：
本发明是将低灰炭质原料作为生产预焙阳极的辅助原料，所述的低灰炭质原料选自低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭、或各种废塑料、废橡胶。
所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭灰分质量含量不超过2.8％，挥发分质量含量不超过20％。
低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭作为生产预焙阳极的辅助原料，其加入量不超过生产预焙阳极石油焦原料质量的25％，优选为10-20％。
灰分质量含量不超过2.5％的竹炭或木炭加入的配料量不超过石油焦原料质量的15％为佳。
所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭可单独煅烧，煅烧温度800～2000℃，或是掺入石油焦中一并煅烧，煅烧温度不不低于1200℃。
所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭作为生产预焙阳极的辅助原料在不经煅烧处理时，其加入量不超过生产预焙阳极石油焦原料质量的12％，以不超过10％为佳。
各种废塑料或废橡胶的灰分质量含量不超过2.8％，挥发分质量含量不超过60％。
所述的各种废塑料、废橡胶单独掺入石油焦中进入煅烧窑炉煅烧，或是与其它低灰炭质原料一并掺入石油焦中进入煅烧窑炉煅烧，各种废塑料或废橡胶掺入量不超过占石油焦质量比例15％，以不超过10％为佳。
掺入普通煅烧炉煅烧的低灰分炭质原料制得的预焙阳极质量指标(与全部用石油焦原料配料生产的预焙阳极相比较)电阻率增加2％左右，掺入电煅炉煅烧的低灰分炭质原料制得的预焙阳极电阻率有所下降。灰分含量与所加入铺助原料的灰分量成正比，其它指标变化不大。
由于生产电解铝用预焙阳极多年来只使用石油焦一种固体原料，目前石油焦原料越来越紧张，且价格越来越贵，因而本发明找到的低灰炭质原料替代部分石油焦原料具有重要意义。
本发明的优点
本发明改变了许多年来预焙阳极生产仅使用一种石油焦固体原料的局面，增添了来源广泛且价格较低的多种辅助炭质原料，可缓解生产预焙阳极用石油焦原料越来越紧张的局面，在保证预焙阳极产品质量的前堤下其生产成本也有较明显的下降。另外，由于可大量使用各种废塑料、废橡胶代替部分石油焦原料生产预焙阳极，因此本发明还具有明显的环保节能重要意义。
本发明制备应用的具体过程为：
将低灰炭质原料单独煅烧(部分少灰炭质原料亦可不经煅烧)，煅烧温度800~2000℃，或掺入石油焦中进入煅烧窑炉中一并煅烧，温度＞1200℃。各种废塑料、废橡胶可单独或与部分无烟煤和低灰分低挥发份原料一并掺入石油焦中进入煅烧窑炉煅烧，煅烧炭化后的低灰残炭原料可代替部分石油焦原料生产预焙阳极。
单独煅烧(部分少灰炭质原料亦可不经煅烧)的低灰分炭质原料按中细料和细粉参加预焙阳极干料的配方配料。掺入石油焦中煅烧的低灰分炭质原料按原预焙阳极配料组成配料。
以煅烧石油焦为主，掺入低灰分炭质原料进行配料后的干料，加入混捏锅干混15-25分钟，然后加入定量煤沥青进行湿混25-35分钟，干混和湿混时，混捏锅需保持温度130-180℃。湿混完成后即得到预焙阳极塑性糊料，然后将其置于振动成型机模具里进行振动成型，振动成型后的生坯进入焙烧炉焙烧，温度不低于1150℃。最终即为含有低灰分炭质原料的预焙阳极产品，经检验合格后，即可发往电解铝厂使用。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
化学法除灰的无烟煤细粒料，灰分为1.19％，挥发分为3.82％，将其按20％比例掺入石油焦原料进入煅烧炉窑中一并煅烧。然后按原单一石油焦原料配方进行配料，经混捏、成型、焙烧工序处理，制得预焙阳极样品，其真密度2.04克/厘米3，体积密度1.55克/厘米3，灰分0.44％，电阻率弱.2μΩ·m，抗压强度39.3MPa。
实施例2
经1100℃以上高温煅烧的低灰无烟煤灰分为2.33％，挥发分为1.57％，将其破碎成中、小粒度(＜6mm)，按10％配入煅烧石油焦干料中。通过配料、混捏、成型、焙烧工序，制得预焙阳极样品，其真密度2.04克/厘米，体积密度1.54克/厘米3，灰分0.48％，电阻率57.1μΩ·m，抗压强度36.7MPa。
实施例3
经1800℃以上电煅炉煅烧的低灰无烟煤灰分为1.89％，挥发分为0.09％，将其破碎成中、小粒度(＜6mm)，按20％配入煅烧石油焦干料中。通过配料、混捏、成型、焙烧工序，制得预焙阳极样品，其真密度2.05克/厘米，体积密度1.55克/厘米3，灰分0.49％，电阻率52.8μΩ·m，抗压强度37.3MPa。
实施例4
测得低灰无烟煤灰分为2.31％，挥发分为3.69％，将其按10％比例掺入石油焦进入煅烧炉窑中一起煅烧，然后按原单一石油焦原料配方进行配料。通过配料、混捏、成型、焙烧工序，制得预焙阳极样品，其真密度2.04克/厘米3，体积密度1.54克/厘米，灰分0.49％，电阻率56.4μΩ·m，抗压强度35.5MPa。
实施例5
测得烟煤灰分2.49％，挥发分为14.7％，将其按10％比例掺入石油焦一起煅烧，然后按实施例1同样的工艺处理，制得预焙阳极样品真密度2.03克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.52％，电阻率56.8μΩ·m，抗压强度35.9MPa。
实施例6
将含灰量2.41％、挥发分4.8％的竹炭，按10％掺入石油焦一起煅烧，按实施例1同样的工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.02克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.48％，电阻率58.4μΩ·m，抗压强度34.2Mpa。
实施例7
将含灰量2.32％、挥发分4.2％的木炭，按10％掺入石油焦煅烧，按实施例1工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.02克/厘米3，体积密度1.51克/厘米3，灰分0.47％，电阻率58.1μΩ·m，抗压强度32.3Mpa。
实施例8
废塑料残炭原料的灰分2.1％，挥发分14.3％，将此原料按10％掺入石油焦煅烧，按实施例1同样的工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.03克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.48％，电阻率58.4μΩ·m，抗压强度36.8MPa。
实施例9
废橡胶残炭原料灰分2.48％，挥发分13.2％，将此原料按10％掺入石油焦中煅烧，按实施例1同样的工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.03克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.49％，电阻率58.8μΩ·m，抗压强度37.4MPa。
实施例10
废塑料原料灰分2.01％，挥发分55.3％，将此原料按10％掺入石油焦原料，另再掺入化学法除灰的无烟煤料(灰分为1.19％，挥发分为3.82％)10％一并进入煅烧炉窑中煅烧。按实施例1同样的工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.03克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.55％，电阻率59.3μΩ·m，抗压强度36.1MPa。
实施例11
废橡胶原料灰分2.32％，挥发分41.4％，将此原料按10％掺入石油焦原料，另再掺入低灰无烟煤(灰分为2.31％，挥发分为3.69％)5％一并进入煅烧炉窑中煅烧。按实施例1同样的工艺处理，制得的预焙阳极样品真密度2.02克/厘米3，体积密度1.53克/厘米3，灰分0.58％，电阻率58.6μΩ·m，抗压强度36.5MPa。

Claims (7)

1.低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：将低灰炭质原料作为生产预焙阳极的辅助原料，所述的低灰炭质原料选自低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭；或直接使用各种废塑料、废橡胶作为生产预焙阳极的辅助原料。
2.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭灰分质量含量不超过2.8％，挥发分质量含量不超过20％。
3.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭作为生产预焙阳极的辅助原料，其加入量不超过生产预焙阳极石油焦原料质量的25％。
4.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭单独煅烧，煅烧温度800~2000℃，或是掺入石油焦中一并煅烧，煅烧温度不不低于1200℃。
5.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：所述的低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭作为生产预焙阳极的辅助原料在不经煅烧处理时，其加入量不超过生产预焙阳极石油焦原料质量的12％。
6.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：各种废塑料或废橡胶的灰分质量含量不超过2.8％，挥发分质量含量不超过60％。
7.根据权利要求1所述的低灰炭质原料在制造预焙阳极中的应用，其特征在于：所述的各种废塑料、废橡胶单独掺入石油焦中进入煅烧窑炉煅烧，或是与其它低灰炭质原料一并掺入石油焦中进入煅烧窑炉煅烧，各种废塑料或废橡胶掺入量不超过占石油焦质量比例15％。
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