CN103290430A - 一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法,属于电解铝用保护环的制备方法。阳极钢爪保护环的质量百分比为:石油焦或残极颗粒为7%~76%,煤沥青为14%~20%,其余为骨料;骨料质量百分比包括:铝灰为10%~60%。石墨粉为0%~30%;制备方法:按质量百分比配料,石墨粉和破碎的煅后石油焦颗粒或残极颗粒进行粒度级配,然后进行干混、湿混和成型,在石油焦或残极颗粒中加入铝灰和石墨粉,以煤沥青为粘结剂,经过混捏,然后振动压实,成型制备电解铝用阳极钢爪保护环;焙烧至700℃冷却至室温即可得到阳极钢爪保护环。优点:铝灰、石墨粉和石油焦的掺配,降低了石油焦或残极颗粒的使用量,节省了优质碳素资源,提高了保护环的抗氧化性,降低二氧化碳排放,降低了保护环的制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解铝用保护环的制备方法,特别是一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法。
技术背景
阳极保护环是一种安装在阳极钢爪和阳极炭块之间防止阳极钢爪腐蚀氧化从而影响原铝质量和节约阳极炭块的装置。由于阳极钢爪保护环在电解过程中受电解质的浸蚀、冲刷并参与反应,因此阳极钢爪保护环应具有足够的强度和抗氧化性,使其在电解质环境中不易损坏,与阳极炭块表面及钢爪结合紧密,有效地保护阳极钢爪免受电解质浸蚀,同时可降低阳极钢爪和炭块的接触压降。保护环在铝电解生产过程中利用高温辐射、传导的热量和炭块自身的电阻热烧结焦化,在阳极钢爪周围形成一个完整的具有良好导电性能和高强度的烧结体,从而满足电解工艺的要求。石油焦作为制作保护环的主要原料,其与石油资源具有相同的稀缺性。随着我国铝工业的快速发展,铝用石油焦的需求量越来越大。如何在保证钢爪保护环性能的前提下,积极探索降低石油焦的使用量已成为当务之急。目前,国内外对阳极钢爪保护环的研究较少。
本发明内容:
本发明的目的是要提供一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法,解决铝电解生产过程中保证钢爪保护环性能的前提下,降低石油焦的使用量的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:阳极钢爪保护环的质量百分比为:石油焦或残极颗粒为7%~76%、煤沥青为14%~20%、其余为骨料;所述的骨料的质量百分比包括:铝灰为10%~60%;石墨粉为0%~30%。
阳极钢爪保护环的制备方法,首先按质量百分比配料,铝灰经过筛分,石墨粉和破碎的煅后石油焦颗粒或残极颗粒进行粒度级配,然后进行干混、湿混和成型,在石油焦或残极颗粒中加入铝灰和石墨粉作为保护环的骨料,以煤沥青为粘结剂,经过混捏,然后振动压实,成型制备电解铝用阳极钢爪保护环;
具体的阳极钢爪保护环的制备方法步骤如下:
1、铝灰经过筛分,将铝灰与石墨粉和破碎后的煅后石油焦颗粒或电解铝炭阳极的残极颗粒进行粒度级配;所述的电解铝炭阳极的残极颗粒成分为碳、煅烧石油焦和少量煤沥青焦炭;
2、按质量百分比进行配制成混合料,将混合料置于混捏锅中进行干混10~20分钟,然后加入煤沥青在150℃下湿混30分钟;
3、采用阳极钢爪保护环成型模具进行振动成型,然后将成型的炭素保护环安装在电解铝碳阳极上,利用铝电解生产时产生的高温辐射、传导的热量和炭块自身的电阻热烧结焦化,经过软化—排出—分解—聚合—焦化的焙烧过程,在阳极钢爪周围形成一个烧结体;按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度21~38MPa,电阻率255~300μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率35%~87%。
所述的粒度级配:(4~2)mm颗粒:(6~23)wt.%,(2~1)mm颗粒:(4~22)wt.%,(1~0.075)mm颗粒:(10~20)wt.%,其余为-0.075mm粉末,其中石墨和铝灰以粉状加入,煤沥青含量根据粒度级配不同在(14~20)wt.%之间调节。
有益效果,由于采用了上述方案,铝灰本身是从电解槽中扒渣后经过回收铝之后的产物,利用其制备阳极钢爪保护环不存在污染电解质问题。其次,铝灰中含有较多的铝的氧化物、氮化物和碳化物,其耐火度非常高,能有效的避免保护环的高温氧化问题。同时这些化合物能有效的抵抗电解质的冲刷和腐蚀。再次,铝灰的加入可降低石油焦的使用量,提高保护环的抗氧化性,起到减少二氧化碳排放和降低优质碳素资源浪费作用,起到保护环境的目的。铝灰是铝加工过程的废弃物,其价格低廉,采用铝灰制备阳极钢爪保护环可有效的降低生产成本。虽然铝灰的加入提高了阳极钢爪保护环的电阻率,但通过加入一定量石墨的方法可有效的降低其电阻率,使其满足使用要求。解决了铝电解生产过程中保证钢爪保护环性能的前提下,降低石油焦的使用量的问题。
优点:通过铝灰、石墨粉和石油焦或残极颗粒的掺配,降低了石油焦或残极颗粒的使用量,节省了优质碳素资源,提高了保护环的抗氧化性,降低而二氧化碳排放,拓宽了铝灰的利用途径,降低了保护环的制作成本。
具体实施方式:
实施例1:一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法,采用煅后石油焦或残极颗粒、煤沥青和骨料,阳极钢爪保护环的质量百分比为:石油焦或残极颗粒为7%~76%、煤沥青为14%~20%、其余为骨料;所述的骨料的质量百分比包括:铝灰为10%~60%;石墨粉为0%~30%。煅后石油焦或残极颗粒和骨料与煤沥青混捏后成型制作;所述铝灰是经过回收铝之后的粉状铝灰;所述骨料中,铝灰占骨料总重量的10%~60%,石墨粉占骨料总重量的0%~30%,所述的粘结剂煤沥青混捏制作过程,在混捏时粘结剂的重量占总配料重量的14%~20%。
制作电解铝用阳极钢爪保护环时,铝灰经过筛分,与石墨粉和破碎后煅后石油焦颗粒或残极颗粒进行合理的粒度级配,按比例与煤沥青一起进行干混、湿混和成型,制得电解铝用阳极钢爪保护环。
具体的阳极钢爪保护环的制备方法步骤如下:
(1)、铝灰经过筛分,将铝灰与石墨粉和破碎后的煅后石油焦颗粒或电解铝炭阳极的残极颗粒进行粒度级配;所述的电解铝炭阳极的残极颗粒成分为碳、煅烧石油焦和少量煤沥青焦炭;
(2)、按质量百分比进行配制成混合料,将混合料置于混捏锅中进行干混10~20分钟,然后加入煤沥青在150℃下湿混30分钟;
(3)、采用阳极钢爪保护环成型模具进行振动成型,然后将成型的炭素保护环安装在电解铝碳阳极上,利用铝电解生产时产生的高温辐射、传导的热量和炭块自身的电阻热烧结焦化,经过软化—排出—分解—聚合—焦化的焙烧过程,在阳极钢爪周围形成一个烧结体,从而满足电解工艺的要求;按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度21~38MPa,电阻率255~300μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率35%~87%。
所述的粒度级配:(4~2)mm颗粒:(6~23)wt.%,(2~1)mm颗粒:(4~22)wt.%,(1~0.075)mm颗粒:(10~20)wt.%,其余为-0.075mm粉末,其中石墨和铝灰以粉状加入,煤沥青含量根据粒度级配不同在(14~20)wt.%之间调节。
所述的烧结体是一个完整的、高强度的,具有良好的导电性能。
铝灰是铝工业生产的废弃物。通常电解生产1吨铝会产生30~50kg铝灰,再生1吨废铝会产生150~250kg铝灰。铝灰通常含有金属铝、铝的氧化物、氮化物和碳化物、盐和其他金属氧化物。经过回收金属铝后的铝灰通常呈粉状,由细颗粒和大的结块颗粒的混合物组成,其平均粒径和比表面积分别为26.3μm和4m2/g,其耐火度在1700℃以上。目前铝灰的利用主要是从中可以回收铝、盐,氧化铝,也可以合成净水剂,还可以用于耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面。
实施例2:将经过筛分的10%的铝灰,76%的煅后石油焦,0%石墨粉,14%的煤沥青经过混捏均匀后振动压实,按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度21MPa,电阻率250μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率35%。其它与实施例1同。
实施例3:将经过筛分的15%的铝灰,66%的煅后石油焦,5%石墨粉,14%的煤沥青经过混捏均匀后振动压实,按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度23MPa,电阻率255μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率45%。其它与实施例1同。
实施例4:将经过筛分的20%的铝灰,60%的煅后石油焦,10%石墨粉,15%的煤沥青经过混捏均匀后振动压实,按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度26MPa,电阻率260μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率55%。其它与实施例1同。
实施例5:将经过筛分的45%的铝灰,23%的煅后石油焦,16%石墨粉,16%的煤沥青经过混捏均匀后振动压实,按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度31MPa,电阻率280μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率80%。其它与实施例1同。
实施例6:将经过筛分的55%的铝灰,7%的煅后石油焦,20%石墨粉,18%的煤沥青经过混捏均匀后振动压实,按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度38MPa,电阻率300μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率87%。其它与实施例1同。
Claims (2)
1.一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法,其特征是:其特征是:阳极钢爪保护环的质量百分比为:石油焦或残极颗粒为7%~76%、煤沥青为14%~20%、其余为骨料;所述的骨料的质量百分比包括:铝灰为10%~60%、石墨粉为0%~30%;
阳极钢爪保护环的制备方法,首先按质量百分比配料,铝灰经过筛分,石墨粉和破碎的煅后石油焦颗粒或残极颗粒进行粒度级配,然后进行干混、湿混和成型,在石油焦或残极颗粒中加入铝灰和石墨粉作为保护环的骨料,以煤沥青为粘结剂,经过混捏,然后振动压实,成型制备电解铝用阳极钢爪保护环;按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温即可得到阳极钢爪保护环;
具体的阳极钢爪保护环的制备方法步骤如下:
(1)、铝灰经过筛分,将铝灰与石墨粉和破碎后的煅后石油焦颗粒或电解铝炭阳极的残极颗粒进行粒度级配;所述的电解铝炭阳极的残极颗粒成分为碳、煅烧石油焦和少量煤沥青焦炭;
(2)、按质量百分比进行配制成混合料,将混合料置于混捏锅中进行干混10~20分钟,然后加入煤沥青在150℃下湿混30分钟;
(3)、采用阳极钢爪保护环成型模具进行振动成型,然后将成型的炭素保护环置于铝电解生产过程中设备旁,利用铝电解生产设备生产时产生的高温辐射、传导的热量和炭块自身的电阻热烧结焦化,经过软化—排出—分解—聚合—焦化的焙烧过程,在阳极钢爪周围形成一个烧结体;按炭阳极焙烧工艺焙烧至700℃冷却至室温测量其性能指标,焙烧时采用碳粉保护,制成的保护环指标为:耐压强度21~38MPa,电阻率255~300μΩ·m,550℃降温空气反应性残留率35%~87%。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝用阳极钢爪保护环的制备方法,其特征是:所述的粒度级配:(4~2)mm颗粒:(6~23)wt.%,(2~1)mm颗粒:(4~22)wt.%,(1~0.075)mm颗粒:(10~20)wt.%,其余为-0.075mm粉末,其中石墨和铝灰以粉状加入,煤沥青含量根据粒度级配不同在(14~20)wt.%之间调节。
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