CN102330114A - 一种阳极焙烧填充料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳极焙烧填充料，所述填充料的成分为废旧阴极炭块，所述填充料中粒度小于6mm的填充料占总重量的90%以上。本发明提供的阳极焙烧填充料导热性能良好，热导率是阳极炭块热导率的2倍以上，在阳极焙烧过程中，填充料的热量传递给阳极炭块的多，能保证阳极的充分焙烧，可有效地减少燃料消耗量，节约能源；填充料采用废旧阴极炭块粉碎制得，降低了铝电解成产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解用阳极焙烧生产工艺，特别涉及一种阳极焙烧填充料。
背景技术
焙烧是铝电解行业中生产碳素阳极的必要步骤，是对碳素生块进行间接加热处理，使生块中的粘结剂逐步焦化，形成C-C网络结构，从而提高生块的理化性能。焙烧填充料用于覆盖生坯、填充间隙，使加热火焰不能与生坯直接接触以防止生坯氧化，填充料在焙烧过程中的主要作用有：
1、防止阳极炭块氧化：炭块在焙烧炉中最高温度超过1050℃，而炭块开始氧化温度在450-650℃，填充料粉料有效地隔离了空气与炭块直接接触，从而保护炭块在高温环境下不被氧化。
2、传导热量：炭块在焙烧炉内加热，火焰不与炭块直接接触，否则氧化烧损，火焰先加热填充料，再由填充料传导热量给炭块，使炭块完成焙烧。
3、防止炭块变形：生阳极炭块在加热到200～250℃时，因煤沥青软化，炭块极易发生变形，在焙烧炉内装满填充料，对炭块起到了固定形状的作用。
4、控制挥发份的排除：炭块在焙烧加热过程中，煤沥青逐步发生热解与缩聚反应，产生的轻组份物质——挥发份会挥发出来，挥发份的挥发速度对炭块质量影响较大。速度过快，炭块气孔率高，强度低，炭块开裂几率增加；速度过慢，影响生产效率。所以填充焦还具有按一定速度导出挥发份的作用。
目前行业内焙烧填充料采用合格煅后石油焦或冶金焦，价格高，该填充料热导率低，约3.5-4.5w/m·k，与阳极炭块的热导率相当，燃料消耗大，影响铝电解生产成本。
发明内容
本发明的目的克服以上缺点，提供一种热导率高，能降低燃料消耗的阳极焙烧填充料。
本发明的技术方案是：
一种阳极焙烧填充料，所述填充料的成分为废旧阴极炭块，所述填充料中粒度小于6mm的填充料占总重量的90%以上。
进一步地，所述填充料中粒度在1mm以下的填充料占总重量的30-50%。
进一步地，所述填充料中粒度在6mm以上的填充料占总重量的0-10%。
进一步地，所述填充料中粒度大于1mm，小于6mm的填充料占总重量的40-70%。
本发明提供的阳极焙烧填充料，采用废旧阴极炭块作为原料，具有如下优点：
1、导热性能良好，废旧阴极炭块的热导率是7-12 w/m·k，是阳极炭块热导率的2倍以上，在阳极焙烧过程中，填充料的热量传递给阳极炭块的多，能保证阳极的充分焙烧，可有效地减少燃料消耗量，节约能源；
2、填充料采用废旧阴极炭块粉碎制得，使废旧阴极得到回收利用，减少阳极生产工艺中石油焦或冶金焦的应用，降低生产成本，且废旧阴极中氟化物可通过焙烧烟气净化系统吸收，不会造成环境影响；
3、填充料的粒度分布可控，粒度范围主要集中在6mm以下，经过焙烧的阳极气孔率在21.5-24.2%范围内，阳极的耐压强度高，使用过程中开裂的几率减少，能提高铝电解的生产运行能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 40 | 52 | 8 |
用实施例1的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.4 | 2.06 | 1.57 | 24.2 | 40.3 | 49 |
实施例1阳极焙烧填充料的制备方法：
a、将从电解槽内清理出来的阴极炭块清除杂质，作为阳极焙烧填充料的原料，或使用生产阴极时产生的边角料、废品作为原料；
b、将步骤a所述的原料经过反击式破碎机破碎，破碎后阴极炭块的粒度满足实施例1的粒度分布，作为焙烧填充料；
c、焙烧炉室装炉时，将填充料覆盖阳极生坯及填充间隙，通过间接加热处理方法，使阳极生坯料逐步焦化而形成满足生产需要的阳极炭块。
实施例2
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 35 | 55 | 10 |
用实施例2的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.3 | 2.05 | 1.56 | 21.5 | 35.5 | 50 |
实施例2阳极焙烧填充料的制备方法：
a、将从电解槽内清理出来的阴极炭块清除杂质，作为阳极焙烧填充料的原料，或使用生产阴极时产生的边角料、废品作为原料；
b、将步骤a所述的原料经过反击式破碎机破碎，破碎后阴极炭块的粒度满足实施例2的粒度分布，作为焙烧填充料；
c、焙烧炉室装炉时，将填充料覆盖阳极生坯及填充间隙，通过间接加热处理方法，使阳极生坯料逐步焦化而形成满足生产需要的阳极炭块。
实施例3
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 32 | 63 | 5 |
用实施例3的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.5 | 2.07 | 1.55 | 24.0 | 46.7 | 51 |
实施例4
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 37 | 57 | 6 |
用实施例4的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.3 | 2.08 | 1.55 | 23.5 | 45 | 53 |
实施例5
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 |
| 重量百分比（%） | 30 | 70 |
用实施例5的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.4 | 2.06 | 1.56 | 23.2 | 42 | 52 |
实施例6
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 38 | 61 | 1 |
用实施例6的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.5 | 2.07 | 1.57 | 23.8 | 44 | 50 |
实施例7
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 50 | 40 | 10 |
用实施例7的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.5 | 2.08 | 1.56 | 22.6 | 36.8 | 51 |
实施例8
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 43 | 50 | 7 |
用实施例8的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.4 | 2.05 | 1.55 | 22 | 38 | 49 |
实施例9
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 45 | 45 | 10 |
用实施例9的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.3 | 2.06 | 1.56 | 22.4 | 39.5 | 52 |
实施例10
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 48 | 50 | 2 |
用实施例10的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.5 | 2.07 | 1.57 | 23.0 | 43.5 | 53 |
实施例11
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 31 | 65 | 4 |
用实施例11的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.4 | 2.05 | 1.56 | 21.8 | 37 | 51 |
实施例12
填充料粒度分布：
| 粒度（mm） | ≤1 | 1＜粒度＜6 | ≥6 |
| 重量百分比（%） | 49 | 48 | 3 |
用实施例12的填充料生产的阳极质量：
| 指标 | 灰分 | 真密度 | 表观密度 | 气孔率 | 耐压强度 | 室温电阻率 |
| 单位 | ％ | g/cm3 | g/cm3 | % | Mpa | uΩ.m |
| 0.3 | 2.06 | 1.57 | 24.1 | 46 | 50 |
Claims (4)
1.一种阳极焙烧填充料，其特征在于，所述填充料的成分为废旧阴极炭块，所述填充料中粒度小于6mm的填充料占总重量的90%以上。
2.根据权利要求1所述的阳极焙烧填充料，其特征在于，所述填充料中粒度在1mm以下的填充料占总重量的30-50%。
3.根据权利要求1所述的阳极焙烧填充料，其特征在于，所述填充料中粒度在6mm以上的填充料占总重量的0-10%。
4.根据权利要求1所述的阳极焙烧填充料，其特征在于，所述填充料中粒度大于1mm，小于6mm的填充料占总重量的40-70%。
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