CN104532297A - 一种铝用碳素阳极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝用阳极炭素领域，具体涉及一种铝用碳素阳极及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种铝用碳素阳极，包括以下重量百分比的原料：3≤粒度≤6mm焦炭中粒14.9～19％、粒度＜3mm焦炭细粒23.3～28.6％、粒度≤0.15mm球磨粉33.6～40.3％、3≤粒度≤12mm残级粗粒6.5～13.5％、粒度＜3mm残级细粒6.5～13.5％；将原料混匀后加热到179～195℃，再与175～185℃的改质沥青混匀，冷却到155～175℃，再成型冷却制备得到铝用碳素生阳极，再焙烧后冷却制备得到铝用碳素阳极。该方法制备的铝用碳素阳极能够满足现有工业的需求。
Description
技术领域
本发明属于铝用阳极炭素领域，具体涉及一种铝用碳素阳极及其制备方法。
背景技术
现有技术中，随着石油提炼技术的提高，石油提炼的副产品之一的生石油焦的粒度越来越细、质量越来越差，此生石油焦经过高温煅烧后得到的用于制备铝用碳素阳极生产的主要原料，其粒度组成将面临不能满足铝电解生产所用阳极生产需要。
现有技术中，成型工序只要安排停产检修时间，随着煅后焦原料仓中的细粒组分自然沉降到仓底，致使下一次开始生产的头两天煅后焦粒度会严重偏细，造成配料不平衡，现有配方技术无法进行生产。
由于以上原因，从铝用碳素阳极生产的粒度进一步分析统计来看，生石油焦煅烧后所得粒度为12～6mm的焦炭粗粒所占比例下降为18.74％，不能满足现有配方中12～6mm的焦炭粗粒至少应该占36％以上的需要。
所以，由于12～6mm的焦炭粗粒的量越来越少，随着煅后焦原料仓中的细粒组分自然沉降到仓底，已经不能满足用现有配方来制备铝用碳素阳极的需要，本领域的技术人员需要进一步研究出新的配方及方法来生产铝用碳素阳极以满足工业的需要。
发明内容
由于焦炭粗粒越来越少，现有制备铝用碳素阳极的原料已不能满足工业生产的需要。针对上述技术问题，本发明提供了一种新的铝用碳素阳极。该铝用碳素阳极，原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒14.9～19％、粒度＜3mm焦炭细粒23.3～28.6％、粒度≤0.15mm球磨粉33.6～40.3％、3≤粒度≤12mm残级粗粒6.5～13.5％、粒度＜3mm残级细粒6.5～13.5％。
优选的，上述铝用碳素阳极，原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒16～18％、粒度＜3mm焦炭细粒25～27％、粒度≤0.15mm球磨粉36～38％、3≤粒度≤12mm残级粗粒9～11％、粒度＜3mm残级细粒9～11％。
优选的，上述铝用碳素阳极，粒度≤0.15mm球磨粉中的粒度≤0.075mm的球磨粉为65～75％。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供制备铝用碳素阳极的方法。该方法包括以下步骤：将上述五种原料混匀加热到179～195℃后，再加入温度为175～185℃的改质沥青，混匀后冷却到155～175℃，成型，冷却至常温，再从常温升温至1150～1210℃下保温焙烧，再冷却得到铝用碳素阳极。
具体的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述改质沥青的加入量为上述五种原料和改质沥青总重量的14～16.5％。
优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，还可以在上述五种原料中加入生碎，生碎的加入量为上述五种原料、改质沥青和生碎总重量的0～5％。
优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述的从常温升温至1150～1210℃共消耗84～112h。
进一步，优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述的从常温升温至1150～1210℃的升温方式为：第一阶段：0～28h的28个小时升温速度为10～30℃/h，第二阶段：28～56h的28个小时升温速度为10～20℃/h，第三阶段：56～84h的28个小时升温速度为5～10℃/h，第四阶段：84～98h的12个小时升温速度为5～10℃/h。
优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述的保温焙烧的时间为56～84h。
针对现有原料的缺陷，本发明制备铝用碳素阳极的原料在焦炭粗粒紧缺的情况下，能够满足工业生产的需要，并且制备得到的铝用碳素阳极性能良好，抗压强度为41～53Mpa，电阻率为52～57μ·Ω·m，真密度为2.04～2.05g/cm3，体积密度为1.52～1.56g/cm3，质量优于国家二级质量标准。
具体实施方式
一种铝用碳素阳极，原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒14.9～19％、粒度＜3mm焦炭细粒23.3～28.6％、粒度≤0.15mm球磨粉33.6～40.3％、3≤粒度≤12mm残级粗粒6.5～13.5％、粒度＜3mm残级细粒6.5～13.5％。
优选的，上述铝用碳素阳极，原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒16～18％、粒度＜3mm焦炭细粒25～27％、粒度≤0.15mm球磨粉36～38％、3≤粒度≤12mm残级粗粒9～11％、粒度＜3mm残级细粒9～11％。
优选的，上述铝用碳素阳极，粒度≤0.15mm球磨粉中的粒度≤0.075mm的球磨粉占65～75％。
制备铝用碳素阳极的方法，包括以下步骤：将上述五种原料混匀加热到179～195℃后，再加入温度为175～185℃的改质沥青，混匀后冷却到155～175℃，成型，冷却至常温，再从常温于84～112h升温至1150～1210℃下保温焙烧56～84h，再冷却得到铝用碳素阳极。
具体的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述改质沥青的加入量为上述五种原料和改质沥青总重量的14～16.5％。
优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，还可以在上述五种原料中加入生碎，生碎的加入量为上述五种原料、改质沥青和生碎总重量的0～5％。
进一步，优选的，上述制备铝用碳素阳极的方法中，所述的从常温升温至1150～1210℃的升温方式为：第一阶段：0～28h的28个小时升温速度为10～30℃/h，第二阶段：28～56h的28个小时升温速度为10～20℃/h，第三阶段：56～84h的28个小时升温速度为5～10℃/h，第四阶段：84～98h的12个小时升温速度为5～10℃/h。
本发明中所述的焦炭中粒、焦炭细粒、球磨粉均为炼油副产品之一的生石油焦经过回转窑或罐式炉在1300℃左右高温煅烧后得到煅后石油焦，经过破碎得到不同粒度，根据粒度大小的不同分为焦炭中粒、焦炭细粒、球磨粉，其中3≤粒度≤6mm为焦炭中粒，粒度＜3mm为焦炭细粒，粒度≤0.15mm为球磨粉。
本发明中所述的残级粗粒、残级细粒为通过把在铝电解过程中使用剩下的铝用碳素阳极，经过破碎得到不同粒度，根据粒度大小不同分为残级粗粒、残级细粒，其中，3≤粒度≤12mm为残级粗粒，粒度＜3mm为残级细粒。
本发明所述的改质沥青可于市场上直接购买。
本发明中所述的生碎即铝用碳素生阳极制备过程中产生的废生阳极和废糊料经过破碎后的物料。
由于现有成型工序生产初期煅后石油焦粒度偏细严重，现有制备铝用碳素阳极原料已不能满足生产需要，经发明人通过大量实验发现，本发明原料3≤粒度≤6mm焦炭中粒14.9～19％、粒度＜3mm焦炭细粒23.3～28.6％、粒度≤0.15mm球磨粉33.6～40.3％、3≤粒度≤12mm残级粗粒6.5～13.5％、粒度＜3mm残级细粒6.5～13.5％制备出的铝用碳素阳极能保证铝用碳素阳极使用质量。
实施例
原料：3≤粒度≤6mm焦炭中粒4.879t/h(占17％)、粒度＜3mm焦炭细粒7.462t/h(占26％)、粒度≤0.15mm球磨粉10.61t/h(占37％)、3≤粒度≤12mm残级粗粒2.87t/h(占10％)、粒度＜3mm残级细粒2.87t/h(占10％)；
制备方法：在上述五种原料中加入1.05t/h生碎，配好的料进入预热机混合预热到185℃左右再与加热熔化到182℃左右的改质沥青5.25t/h按照新配方要求加入EIRICH混捏机中混捏，混捏好的料再冷却到158℃通过振动成型机生产出铝用生阳极，再把铝用生阳极装入焙烧炉按照焙烧升温曲线从常温加热升高到1180℃保温70h左右，升温速率为：常温升温到第28h时间内温度升到580℃左右，升温速率20℃/h左右；第28h到第56h时间内温度升到900℃左右，升温速率12℃/h左右；第56h到第84h时间温度升到1100℃，升温速率7℃/h左右；第84h到第98h时间内升到1180℃，升温速率5℃/h左右，再鼓风冷却168h后得到铝用碳素阳极。
表1
此次试验共生产合格试验块552块，废8块，合格率为98.57％，抽样4块进行性能测试，结果见表3：
对比例
原料：6≤粒度≤12mm焦炭粗粒3.658t/h(占12.8％)、3≤粒度＜6mm焦炭中粒1.97t/h(占6.9％)、粒度＜3mm焦炭细粒9.339t/h(占32.7％)、粒度≤0.15mm球磨粉8.14t/h(占28.5％)、3≤粒度≤12mm残级粗粒2.285t/h(占8％)、粒度＜3mm残级细粒3.293t/h(占12％)
制备方法：在上述五种原料中加入1.05t/h生碎，配好的料进入预热机混合预热到185℃左右再与加热熔化到182℃左右的改质沥青5.075t/h按照新配方要求加入EIRICH混捏机中混捏，混捏好的料再冷却到158℃左右通过振动成型机生产出铝用生阳极，再把铝用生阳极装入焙烧炉按照焙烧升温曲线从常温加热升高到1180℃左右焙烧冷却后得到铝用炭素阳极。
表2
对比例抽样4块进行性能测试，结果见下表3：
表3
综上可以看出，本发明制备的铝用炭素阳极与现有制备的铝用碳素阳极质量相当，同时都能达到国家二级水平以上，在焦炭粗粒短缺的情况下，本发明能够很好地满足铝用碳素阳极的制备，为铝用碳素阳极的制备提供了一条切实可行的方法。
Claims (6)
1.一种铝用碳素阳极，其特征在于：原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒14.9～19％、粒度＜3mm焦炭细粒23.3～28.6％、粒度≤0.15mm球磨粉33.6～40.3％、3≤粒度≤12mm残级粗粒6.5～13.5％、粒度＜3mm残级细粒6.5～13.5％。
2.根据权利要求1所述的一种铝用碳素阳极，其特征在于：原料按照重量百分比包括：3≤粒度≤6mm焦炭中粒16～18％、粒度＜3mm焦炭细粒25～27％、粒度≤0.15mm球磨粉36～38％、3≤粒度≤12mm残级粗粒9～11％、粒度＜3mm残级细粒9～11％。
3.根据权利要求1或2所述的一种铝用碳素阳极，其特征在于：粒度≤0.15mm球磨粉中的粒度≤0.075mm的球磨粉为65～75％。
4.制备铝用碳素阳极的方法，其特征在于：包括以下步骤：将权利要求1～3任一项所述的一种铝用碳素阳极中的五种原料混匀加热到179～195℃后，再加入温度为175～185℃的改质沥青，混匀后冷却到155～175℃，成型，冷却至常温，再从常温升温至1150～1210℃下保温焙烧，再冷却得到铝用碳素阳极。
5.根据权利要求4所述的制备铝用碳素阳极的方法，其特征在于：所述改质沥青的加入量为权利要求1～3任一项所述的一种铝用碳素阳极中的五种原料和改质沥青总重量的14～16.5％。
6.根据权利要求4所述的制备铝用碳素阳极的方法，其特征在于：还可以在权利要求1～3任一项所述的一种铝用碳素阳极中的五种原料中加入生碎，生碎的加入量为权利要求1～3任一项所述的一种铝用碳素阳极中的五种原料、改质沥青和生碎总重量的0～5％。
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| CN108115858A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-05 | 中国铝业股份有限公司 | 一种炭素制品生产的混捏方法 |
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