CN102534670A

CN102534670A - 一种低电阻短周期焦粒焙烧方法

Info

Publication number: CN102534670A
Application number: CN2012100493940A
Authority: CN
Inventors: 王建军; 李玉臣; 刘海石; 闫艾清; 杜景龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种低电阻短周期焦粒焙烧方法，该焙烧工艺包括焦粒层铺设，装炉，焙烧，其特征是：通过降低传统焦粒层厚度和降低焦粒层材料电阻率实现低电阻焦粒层铺设，同时配套采用减小焙烧分流量和减小焙烧时间实现焙烧。本发明主要通过1、将传统两极间铺设导电焦粒层15－35mm厚，改为确保两极间能够有效接触为原则，厚度控制在15mm以下，其用量不足传统用量一半，典型值在400公斤/槽以下；2、通过减小分流量，使焙烧初期通过槽阳极和阴极的电流增加，减小两极间焦粒层产生热量，减小槽体（特别是阴极炭块内部）温度梯度，从而使焙烧时间控制在48－72小时。本发明较传统焦粒焙烧工艺可实现焦粒数量少，减小资源浪费及启动捞炭渣工作量；电解槽焙烧电能利用率提高；电解槽阴极表面和阴极本体间温度梯度小，减小焙烧可造成的阴极槽体缺陷产生，电解槽焙烧时间短等优点。

Description

一种低电阻短周期焦粒焙烧方法

技术领域

本发明属于有色金属冶金铝电解焙烧技术领域,特别是涉及一种低电阻短周期焦粒焙烧方法。

背景技术

目前国内电解槽焙烧主要有焦粒焙烧和燃气焙烧两种方法。焦粒焙烧由于其简便、易行及固有的槽体温度（阴极炭块）梯度分布小等优点，仍将是主流焙烧技术。但是，目前国内传统的焦粒焙烧还存在以下问题：

焦粒层铺设厚度在15－35mm，甚至更厚，浪废资源，造成启动时需打捞炭渣，造成危废产生（炭渣含氟超标）。焙烧过程中，焦粒层产生热量过多，使槽体阴极炭块内温度梯度过大。特别是个别厂家缩短焙烧时间易造成阴极炭块焙烧缺陷；另外，传统厚焦粒层由于通电后冲击电压过高，升温过快等原因，不得不采用分流措施，将电流从分流器直接短接至焙烧槽阴极钢棒，其最大分流量通常在30－80%，这将造成部分电流损耗。

专利《铝电解槽废旧阴极炭块应用于电解槽焙烧两极焦粒及方法》（公开号CN101302628）中提到铝电解槽废旧阴极炭块应用于电解槽焙烧两极焦粒，这是个好的方法，可以实现危废的资源化利用。但通常会出现废旧阴极破碎料颗粒无法捞出，造成电解质含碳，转化为热槽的现象，其关键点应对每台槽使用量（或掺配量）进行限定，否则按传统做法难以使用。故到目前为止无法推广使用。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可使焙烧焦粒用量降低，后续工作量减小，废物产生量减小，槽体（特别是阴极炭块）焙烧温度梯度小、焙烧缺陷少，焙烧时间短，焙烧电能利用率高的低电阻短周期焦粒焙烧方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种低电阻短周期焦粒焙烧方法，其工艺步骤包括焦粒层铺设，装炉，焙烧，其特征是：通过降低传统焦粒层厚度和降低焦粒层材料电阻率实现低电阻焦粒层铺设，同时配套采用减小焙烧分流量和减小焙烧时间实现资源节约和综合利用、节约焙烧能耗和改善焙烧质量。

所述焦粒层铺设厚度为5－15mm。

所述焦粒为煅后石油焦、石墨碎、废旧阴极破碎料、阳极碳块破碎料和石墨化焦中的一种或几种的混合，焦粒粒度为1－5mm，其中石墨碎、废旧阴极破碎料无论单独或掺配添加，其单槽加入量不多于200公斤或加入量为启动时灌入电解质量的3%以下。

所述焦粒层铺设采用格栅布料法铺设。

所述的格栅法铺设是指采用格栅布料装置铺设，所述的格栅布料装置是由格栅板、用于安放格栅板的支撑架和刮板组成，所述格栅板上开有若干个格栅孔，格栅孔孔径为15－25mm,相邻格栅孔中心距不大于2倍孔径。

所述支撑架的底部支撑厚度不大于20mm。

所述支撑架为至少一侧无支撑边的框架。

所述支撑架采用钢管、钢筋或铝合金管制作，所述格栅板采用钢、玻璃丝布树脂板、木板、塑料板、胶合板或铝板制作。

所述焙烧的分流范围为0－30％。

所述焙烧时间控制在48－72小时。

本发明主要通过1、将传统两极间铺设导电焦粒层15－35mm厚，改为确保两极间能够有效接触为原则，厚度控制在15mm以下，其用量不足传统用量一半，典型值在400公斤/槽以下；2、通过减小分流量，使焙烧初期通过槽阳极和阴极的电流增加，减小两极间焦粒层产生热量，减小槽体（特别是阴极炭块内部）温度梯度，从而使焙烧时间控制在48－72小时。本发明较传统焦粒焙烧工艺可实现焦粒数量少，减小资源浪费及启动捞炭渣工作量；电解槽焙烧电能利用率提高；电解槽阴极表面和阴极本体间温度梯度小，减小焙烧可造成的阴极槽体缺陷产生，电解槽焙烧时间短等优点。

附图说明

图1为本发明格栅布料装置的结构示意简图。

具体实施方式

本发明的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其工艺步骤包括：

a. 焦粒铺设

在阴极碳块和阳极碳块之间进行焦粒铺设，铺设厚度以保证两极有效接触为准。

所述的焦粒为煅后石油焦、石墨碎、废旧阴极破碎料和石墨化焦中的一种或几种的混合，采用格栅法铺设，辅设厚度为5－15mm，焦粒粒度为1－5mm。其中石墨碎、废旧阴极破碎料无论单独或掺配添加，其单槽加入量不多于200公斤或加入量为启动时灌入电解质量的3%以下。

一般来说，对于阳极电流密度大于0.9A/cm²的电解槽可考虑使用石墨碎、石墨化焦等高导电率材料进行铺设；对于阳极电流密度小于0.9A/cm² 的电解槽，需考虑低导电率煅后石油焦、阳极炭块（熟块、残极）破碎料等材料或掺配部分高导电率材料进行铺设。

格栅法铺设的主要目的是确保阳极和阴极之间有效接触，本发明格栅布料装置实现，所述的格栅布料装置是由格栅板1、用于安放格栅板1的支撑架2和刮板3组成，所述格栅板1上开有若干个格栅孔4，格栅孔4孔径为15－25mm,最佳选择20mm,相邻格栅孔中心距不大于2倍孔径,通常在30－40mm，支撑架2的底部支撑厚度不大于20mm，这样可实现不大于15mm压实焦粒层的布料。格栅板1采用焦粒、玻璃丝布树脂板、木板、塑料板、胶合板或铝板等有足够强度的制作等有足够强度的10-15mm厚板上制作，格栅板长度和宽度通常长于一块阳极对应在阴极上的投影100mm以上。所述支撑架2为至少一侧无支撑边的框架这样可以避免给布料造成不便，支撑架2采用钢管、钢筋或铝合金管等有足够强度的材质制作。具体应用方法为：将格栅布料装置放置在阴极表面上，然后将焦粒均匀撒在格栅板上，待每个格栅孔填充满后，用刮板将多余焦粒推向一边，最后提出格栅布料装置，使焦粒从格栅孔中漏下形成小堆形状，如此依次和阳极在阴极表面投影位置对应铺设；辅设完成后，将阳极平稳放上后，通过阳极重量将焦粒压平，形成将阴极和阳极紧密接触的焦粒层。可通过调整格栅开孔大小和间距、格栅厚度、格栅底部支撑等措施来达到调整焦粒层厚度的作用，本发明控制格栅开孔直径15－25mm，优选为20mm,相邻孔中心距不大于2倍孔距，通常为30－40mm，支撑架底部支撑厚度0－20mm,支撑架采用至少一侧无支撑边的框架，其目的是避免布料造成不便。

b. 装炉

在焦粒及阳极安装完毕后，在电解槽两端中用电解质块砌灌入口和观察口；对阳极中缝，阳极间缝使用耐热材料进行封堵，后将电解质和纯碱按分子比2.75-2.9进行掺配，加入阳极和槽体四周空隙；在阳极上加电解质粉料和氧化铝掺配料，氧化铝掺配比例在10-50%，对于有阳极面壳块粉的可直接添加（但不得采用氧化铝含量大于50%的阳极面壳块）。

c. 焙烧

根据阳极电流密度及焦粒铺厚度，焦粒材质和粒度等进行分流装置选择和安装。典型分流装置最大分流范围在0－30%；进行传统软连接安装等工作。

通电后，随焙烧进行，槽电压下降，温度上升。分流装置拆除在升温梯度小于20度/小时后依次进行。

当焙烧平均温度达880-930度时，具备启动条件，紧好卡具，拆掉软连接，灌电解质抬电压进入后续启动工作。整个焙烧时间控制在48－72小时。

以下是本发明应用到生产实际中的具体实施方式。

某400KA电解槽，阳极电流密度0.82A/cm²，阴极炭块表面扎固无炭帽。采用焦粒焙烧方法如下：

进行阳极炭块挑选，使阳极底掌平整；用2－4mm废旧阴极破碎料和2－4煅后焦进行掺配（50：50），进行两极间焦粒铺设，在阴极炭块表面阳极炭块投影区域通过格栅法铺设，阳极安装后厚度10mm，焦粒（废旧阴极破碎料和煅后焦）总用量400公斤。装炉主要采用电解质块砌人造伸腿保护堰墙、灌入口和观察口；电解质和纯碱按分子比2.8进行掺配后，装阳极四周和槽周边空隙、阳极中缝用电解质粉掺配纯碱（分子比按2.8掺配）进行覆盖150mm厚度、阳极上使用电解质粉和氧化铝（80：20）进行覆盖保温；安装软连接、在六根立柱母线安装分流钢带（6*2*18*160mm)，设计最大分流量约30%，通电后，冲压电压3.5伏，1小时后电压在3.2伏左右。通电24小时后，每小时拆除一组分流器，焙烧72小时，槽电压降到2伏左右，槽温达920度。具备启动条件，紧好卡具，灌入15吨液体电解质，抬电压进入启动管理。

Claims

1. 一种低电阻短周期焦粒焙烧方法，其工艺步骤包括焦粒层铺设，装炉，焙烧，其特征是：通过降低传统焦粒层厚度和降低焦粒层材料电阻率实现低电阻焦粒层铺设，同时配套采用减小焙烧分流量和减小焙烧时间实现焙烧。

2.按照权利要求1所述的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其特征是：所述焦粒层铺设厚度为5－15mm。

3.按照权利要求1或2所述的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其特征是：所述焦粒为煅后石油焦、石墨碎、废旧阴极破碎料、阳极碳块破碎料和石墨化焦中的一种或几种的掺配，焦粒粒度为1－5mm，其中石墨碎、废旧阴极破碎料无论单独或掺配添加，其单槽加入量不多于200公斤或加入量为启动时灌入电解质量的3%以下。

4.按照权利要求1或2所述的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其特征是：所述焦粒层铺设采用格栅布料法铺设。

5.按照权利要求4所述的格栅布料法铺设，其特征是：所述的格栅法铺设是指采用格栅布料装置铺设，所述的格栅布料装置是由格栅板（1）、用于安放格栅板（1）的支撑架（2）和刮板（3）组成，所述格栅板（1）上开有若干个格栅孔（4），格栅孔孔径为15－25mm,相邻格栅孔中心距不大于2倍孔径。

6.按照权利要求5所述的支撑架，其特征是：所述支撑架（2）的底部支撑厚度不大于20mm。

7.按照权利要求5所述的支撑架，其特征是：所述支撑架（2）为至少一侧无支撑边的框架。

8.按照权利要求5所述的支撑架，其特征是：所述支撑架（2）采用钢管、钢筋或铝合金管制作，所述格栅板（1）采用钢、玻璃丝布树脂板、木板、塑料板、胶合板或铝板制作。

9.按照权利要求1所述的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其特征是：所述焙烧的分流范围为0－30％。

10.按照权利要求1所述的低电阻短周期焦粒焙烧方法，其特征是：所述焙烧时间控制在48－72小时。