CN101665252B - 一种利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的方法，包括由炉头导电电极、炉尾导电电极、炉头墙、炉尾墙、炉侧墙、炉底耐火砖层构成的石墨化炉生产普通石墨电极时，在炉头、炉尾导流区与石墨电极之间全部用电煅无烟煤或普煅无烟煤做电阻料，在炉底料之上面的电阻料层上面铺一层生无烟煤，炉顶部石墨电极上面的电阻料上再铺一层生无烟煤，炉侧部保温料和炉顶部保温料仍然保持使用冶金焦和石英砂的混合物装炉，按照装填冶金焦生产石墨电极的生产工序副生产石墨化无烟煤，获得适合做高炉炭块、电炉炭块和铝电解槽阴极炭块的原料，不用增加额外的能源和机物料消耗，大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程材料非金属材料领域，具体地讲，是涉及一种在艾奇逊石墨化炉中利用生产石墨电极时，用无烟煤做电阻料，从而副产石墨化无烟煤的方法。
背景技术
无烟煤因为价格低廉、含碳量高、结构致密，通常是冶金工业中用来做砌筑高炉、电炉和铝电解槽内衬的炭质耐火材料(炭块和底糊)的主要原料。但无烟煤在使用之前，必须要经过煅烧，以除去其中的挥发分，并使无烟煤的电阻率降低，导热性能和真密度提高。目前使用的主要是普煅无烟煤和电煅无烟煤。普煅无烟煤利用回转窑或罐式炉煅烧，煅烧温度在1300℃左右，由于无烟煤煅烧温度低，由此制成的高炉炭块、电炉炭块和阴极炭块，质量很差。目前，除部分小容量电炉用炭块还在使用普煅无烟煤做原料外，其它如高炉炭块和阴极炭块已经很少使用。电煅无烟煤利用电煅炉煅烧，煅烧温度1200～2000℃，平均煅烧温度1700℃，与普煅煤相比，电煅煤的煅烧深度有所提高，与此对应，由此制成的高炉炭块、电炉炭块和阴极炭块的性能也相应提高。电煅无烟煤是目前制造高炉炭块、电炉炭块和阴极炭块的最主要原料。但由于电煅炉内存在沿径向的温度梯度，电煅煤煅烧质地不够均匀，部分无烟煤只煅烧到1200℃，这会影响炭块的抗氧化性、耐碱性和抗钠性，导电性能和导热性能也不好；而另有一部分无烟煤煅烧到了2000℃以上，虽然它能改善炭块的耐碱、抗钠、导电、导热等方面的性能，但由于升温速度快，破坏了无烟煤的致密结构，会使制成炭块的机械性能降低，也会对生产工艺控制产生不利影响，使得产品合格率降低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的方法，以克服上述技术上的不足；利用这种方法生产的石墨化无烟煤，热处理温度高(2300～2700℃)，质地均匀，成本低廉，适合用做高炉炭块、电炉炭块和阴极炭块的原料。
实现本发明之目的的技术解决方案如下：
一种利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的方法，包括，主要由炉头导电电极、炉尾导电电极、炉头墙、炉尾墙、炉侧墙、炉底耐火砖层构成的石墨化炉，在利用该石墨化炉生产普通石墨电极时，其特征是在炉头、炉尾导流区与石墨电极之间全部用电煅无烟煤或普煅无烟煤做电阻料，在炉底料之上面的电阻料层上面铺一层生无烟煤，炉顶部石墨电极上面的电阻料上再铺一层生无烟煤，炉侧部保温料和炉顶部保温料仍然保持使用冶金焦和石英砂的混合物装炉，按照装填冶金焦生产石墨电极的生产工序同时副生产石墨化无烟煤。
本发明曾经对生无烟煤、普煅无烟煤、电煅无烟煤、生冶金焦、石墨化冶金焦和生冶金焦与石墨化冶金焦的混合焦的堆积比电阻进行了研究测定，结果如下：
| 名称 | 粒度mm | 堆积比电阻μΩ.m |
| 生无烟煤 | 10～30 | ＞7000000 |
| 普煅无烟煤 | 10～30 | 90000～120000 |
| 电煅无烟煤 | 10～20 | 29000～40000 |
| 生冶金焦 | 20～40 | 73000～96000 |
| 石墨化冶金焦 | 20～40 | 15000～18000 |
| 混合焦 | 20～40 | 30000～51000 |
通过表中的数据分析，发现普煅无烟煤和电煅无烟煤的堆积比电阻基本上介于生冶金焦和石墨化冶金焦之间，而且无烟煤颗粒致密，强度高，不容易破碎，符合艾奇逊石墨化炉生产石墨电极时对电阻料的基本要求，可以代替冶金焦在生产石墨电极的同时副产石墨化无烟煤。本发明按上述所提供的无烟煤的石墨化方法的技术方案，经过试验付诸实施，将由此生产的石墨化无烟煤同普煅无烟煤和电煅无烟煤理化指标对比情况列表如下：
| 序号 | 指标名称 | 单位 | 普煅无烟煤 | 电煅无烟煤 | 石墨化无烟煤 |
| 1 | 灰分 | ％ | ≤9 | ≤7 | ≤2 |
| 2 | 挥发份 | ％ | ≤2 | ≤1 | ≤1 |
| 3 | 真密度 | g/cm3 | ≥1.70 | ≥1.82 | ≥2.0 |
| 4 | 比电阻 | μΩ.m | ≤1300 | ≤700 | ≤300 |
从上述技术方案和各种煅后无烟煤性能对比中可以得到本发明所述的无烟煤的石墨化方法有如下主要优点与有益效果：
1、利用该方法生产的石墨化无烟煤热处理温度高，而且处理温度均匀，得到的无烟煤比电阻低，真密度高，适合用做高炉炭块、电炉炭块和铝电解槽阴极炭块的原料。
2、利用该方法生产石墨化无烟煤，不用增加额外的能源和机物料消耗，生产成本低廉，有利增加炭素企业的产值。
附图说明
图1是本发明所述的利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的工艺流程；
图2是本发明所述的石墨化炉装炉方式的俯视剖面示意图；
图3是本发明所述的石墨化炉装炉方式的侧视剖面示意图。
具体实施方式
本发明结合附图及具体实施例做进一步的描述：
图1是本发明所述的利用无烟煤代替冶金焦进行石墨电极生产时的工艺流程示意图，图2是本发明所述的石墨化炉的俯视剖面示意图，图3是本发明所述的石墨化炉的侧视剖面示意图。本发明中涉及的石墨化炉装炉方式是：炉头、炉尾导流区和石墨电极之间用普煅无烟煤或电煅无烟煤做电阻料。为最大可能的多产石墨化无烟煤，并降低生产成本，炉底料上面，石墨电极坯料下面的一层电阻料可以用生无烟煤；炉顶保温料下面，石墨电极坯料上面的一层电阻料也可以用生无烟煤。生无烟煤虽然在送电开始时不导电，但随着时间的推移，炉温逐渐升高，生无烟煤电阻率降低，逐渐开始导电，在送电早期还有约束炉芯电流的作用。炉侧部和炉顶部的保温料，以及炉底料仍使用冶金焦粉和石英砂的混合物。冶金焦粉粒度为0～10mm，石英砂粒度为0～4mm。保温料配比为返回料即使用过的保温料旧料∶冶金焦粉∶石英砂＝70∶25∶5；炉底料配比为冶金焦粉∶石英砂＝80∶20(炉底料不使用返回料)。
本发明中涉及石墨化炉，可以是从9000kVA到18000kVA的任何容量的艾奇逊石墨化炉；生产的石墨电极可以是从Φ300mm到Φ600mm的任何规格的普通功率石墨电极或高功率石墨电极。本发明中工艺涉及的石墨化炉送电制度，以10000kVA容量的石墨化炉，装Φ300mm普通石墨电极为例，可以是：
开始功率 1500～2000kW
上升功率 5000或7000kW之前上升150～250kW
5000或7000kW之后上升300～500kW
单位电耗 4100～5100kWh/吨
实施例1：
本发明中涉及的石墨化炉装炉方式可以是：在生产Φ300×1950mm普通石墨电极1时，炉头、炉尾导流区3、4，厚度为400～500mm，石墨电极之间2，厚度40～45mm，全部用普煅无烟煤做电阻料，在炉底料11上面电阻料层13铺一层300～400mm厚的生无烟煤，在炉顶部石墨电极上面电阻料14盖一层400～500mm厚的生无烟煤，炉侧部保温料5和炉顶部保温料15仍使用冶金焦和石英砂的混合物。炉头导电电极6、炉尾导电电极7、炉头墙8、炉尾墙9、炉侧墙10、炉底耐火砖层12组成是石墨化炉的其它构成部分。
实施例2：
本发明中涉及的石墨化炉装炉方式可以是：在生产Φ400×1950mm普通石墨电极1时，炉头、炉尾导流区3、4，厚度为400～500mm，用电煅无烟煤，石墨电极之间2，厚度45～50mm，用普煅无烟煤做电阻料，在炉底料11上面电阻料层13铺一层300～400mm厚的生无烟煤，在炉顶部石墨电极上面电阻料14盖一层400～500mm厚的生无烟煤，炉侧部保温料5和炉顶部保温料15仍使用冶金焦粉和石英砂的混合物。炉头导电电极6、炉尾导电电极7、炉头墙8、炉尾墙9、炉侧墙10、炉底耐火砖层12组成是石墨化炉的其它构成部分。
实施例3：
本发明中涉及的石墨化炉装炉方式可以是：在生产Φ500×1950mm高功率石墨电极1时，炉头、炉尾导流区3、4，厚度为400～500mm和石墨电极之间2厚度为55～60mm，以及炉底料11上面电阻料层13厚度为300～400mm和炉顶部厚度为400～500mm，电阻料14全部用电煅无烟煤做电阻料，炉侧部保温料5和炉顶部保温料15仍使用冶金焦粉和石英砂的混合物。炉头导电电极6、炉尾导电电极7、炉头墙8、炉尾墙9、炉侧墙10、炉底耐火砖层12组成是石墨化炉的其它构成部分。
Claims (1)
1.一种利用石墨化炉副生产石墨化无烟煤的方法，包括，主要由炉头导电电极(6)、炉尾导电电极(7)、炉头墙(8)、炉尾墙(9)、炉侧墙(10)、炉底耐火砖层构成的石墨化炉，在利用该石墨化炉生产普通石墨电极(1)时，其特征是在炉头导流区(3)、炉尾导流区(4)与石墨电极之间(2)全部使用电煅无烟煤或普煅无烟煤做电阻料，炉底料上面，石墨电极坯料下面的一层电阻料用生无烟煤，炉顶保温料下面，石墨电极坯料上面的一层电阻料也用生无烟煤；炉侧部保温料(5)和炉顶部保温料仍然保持使用冶金焦和石英砂的混合物装炉，按照装填冶金焦生产石墨电极的生产工序同时副生产石墨化无烟煤。
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