CN105112942B - 一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦及其制备工艺，属于铝电解阳极型焦及其制备工艺。一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料20‑30、石油焦粉80‑70、粘结剂2‑3、膨松剂2‑3、稳定剂0.3‑0.5。本发明制备工艺制作得到的石油型焦，解决了石油焦中焦粉比例过大而严重影响石油焦煅后焦及预焙阳极的质量性能的技术问题，达到了炭素预焙阳极制作的使用要求，提高了石油焦粉制作铝电解阳极型焦的生产效率及石油焦煅后焦及预焙阳极制品质量。

Description

一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦及其制备工艺

技术领域

本发明属于一种铝电解阳极型焦及其制备工艺，特别是属于一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦及其制备工艺。

背景技术

石油焦粉制作的铝电解阳极型焦简称为石油型焦。石油型焦是制作电解铝炭素阳极的主要原料，其质量的高低直接决定了预焙阳极的质量。目前石油型焦中焦粉比例含量较大，由于焦粉含量较大，严重影响了石油焦煅后焦及预焙阳极的质量性能，并且氧化烧损严重，增加了生产配料过程中粘结剂用量，带来生产成本的上涨。石油焦粉含量大带来的主要危害表现：

一是降低煅烧后石油型焦的实收率。在煅烧过程中，石油型焦中的焦粉质量较轻，部分焦粉被负压吸入煅烧炉火道内燃烧，造成烧损。焦粉颗粒越小，表面积越大，焦粉比例过大会导致石油型焦在燃烧过程中更容易被氧化，降低煅后焦的质量性能，同时随着石油型焦粉量的增加，煅烧后石油型焦实收率也在下降。

二是影响煅烧工序的正常生产。石油型焦中焦粉含量越大，其挥发分、水分也越高，在下料口易结焦或罐内结焦，给卸料带来困难，影响了结焦率和煅烧窑炉的的稳定。石油型焦中焦粉量越大生产过程中产生的粉料粉尘也就越多，造成粉尘外溢，增加除尘设备的负荷，也不利于生产清洁。

三是降低预焙阳极性能质量、增加生产成本。焦粉量大的煅后焦在真密度、振实容重、电阻率等质量指标相对较差。石油型焦中焦粉含量高，物料经煅烧后细料较多,焦粉比例高导致成型生产配料过程中的大颗粒骨料占比低，满足不了生产的需要，降低了成型预焙阳极的性能指标。同时焦粉量占比高，粉料吸附的粘结剂量远大于骨料吸附的粘结剂量，增加了成型生产成本，也增加成型阳极的焙烧成本，降低了预焙阳极的性能指标。

近年来石油焦价格上涨过快，找到切实可行的方法来解决石油型焦中焦粉比例过大，提高生产效率、提高制品质量、降低生产成本成为电解铝炭素预焙阳极生产一项重要的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦及其制备工艺。通过本发明工艺制作得到石油型焦不但能实现石油焦粉的低成本处理，达到炭素预焙阳极制作的使用要求，提高炭素预焙阳极产品质量，而且还能实现节能环保，为炭素石油焦粉含量过高带来的负面影响处理提供了新的途径。

本发明的技术方案为，一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料20-30、石油焦粉80-70、粘结剂2-3、膨松剂2-3、稳定剂0.3-0.5；

所述石油焦骨料及石油焦粉的制备方法是：

(1)石油焦粉原料加热烘干步骤：利用加热烘干装置，温度控制标准为260-300℃，对石油焦粉原料进行烘干处理，得到烘干后的石油焦粉原料；

(2)烘干后的石油焦粉原料筛分步骤：通过对烘干后的石油焦粉原料在网筛中筛分得到所述石油焦骨料及石油焦粉，该石油焦骨料筛分目数为40-60目，所述石油焦粉筛分目数为140-180目；

所述粘结剂为沥青粘结剂，该沥青粘结剂不含金属元素，不增加炭素生产中的灰分含量；所述膨松剂为有机膨松剂，不增加炭素生产的灰分含量，膨松剂物质为CH基物质包括α淀粉、β淀粉、及纤维素材料；所述稳定剂为活化处理膨润土。

一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦的制备工艺，其特征是：包括下述步骤：

A、按照所述重量份数配比分别称取石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂、稳定剂备用，所述石油焦骨料、石油焦粉为通过对烘干后的石油焦粉原料筛分得到的石油焦骨料、石油焦粉；

B、将A步骤配好的石油焦骨料及石油焦粉搅拌混合均匀后，再将A步骤配好的粘结剂、膨松剂、稳定剂加入到搅拌混合均匀后的石油焦骨料及石油焦粉混合物料中并再次将粘结剂、膨松剂、稳定剂与石油焦骨料及石油焦粉混合物料搅拌混合均匀；

C、将步骤B搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂、稳定剂混合物料在混碾机中进行均匀混捏，混捏时间5-8分钟，至物料完全相互渗透、混合均匀；

D、将步骤C均匀混捏渗透的混合物料通过皮带输送到成型机，成型机采用双辊辊压机，成型压力为15--20MP，成型机连续工作得到合适形状及尺寸的型焦，型焦形状为辊压半圆形球状，成型后的型焦作为合格原料直接进入生产工序参与正常生产流程。

一种使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备，包括机架，其特征是：还包括机架上安装的烘干炉、筛分装置、定量给料器、搅拌机、混碾机、成型机、自动化控制装置；所述筛分装置为筛分机，该筛分机具有两个筛分目数分别为40-60目及140-180目的网筛，还具有分别将两个筛分目数分别为40-60目及140-180目的网筛筛分的物料输送到该定量给料器的输送管道；所述烘干炉上设置有进料口、出料口，该烘干炉的出料口与所述筛分机的进料口管道连接，该筛分机的两个筛分物料输送管道的出料口与定量给料器进料口及定量给料器出料口与搅拌机的进料口使用输送带顺序连接；搅拌机的出料口与混碾机的进料口使用输送带连接，混碾机的混合物料输出口与成型机的混合物料输入口使用输送带连接；

所述成型机为双辊辊压成型机。

所述自动化控制装置采用现有技术；所述烘干炉、筛分机、定量给料器、搅拌机、混碾机、双辊辊压成型机通过电缆及信号线和自动化控制装置相连接；所述自动化控制装置设置设备安全键、启动及停止键、紧急停止键、全自动键、手动键；实现系统配置的安全化全自动运行或手工干预运行。

本发明使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备的使用过程是：将待烘干石油焦粉原料送入烘干炉的进料口在烘干炉内烘干，烘干后石油焦粉原料使用管道从烘干炉的出料口输送到筛分机将烘干后的石油焦粉原料筛分，得到所述石油焦骨料及石油焦粉；定量给料器通过输送管道输送得到筛分后的石油焦骨料、石油焦粉，并通过输送带得到粘结剂、膨松剂及稳定剂，并经分别称量后将石油焦骨料、石油焦粉及粘结剂、膨松剂、稳定剂使用输送带输送至搅拌机的进料口；石油焦骨料、石油焦粉及粘结剂、膨松剂、稳定剂在搅拌机内搅拌均匀后从其出料口排出并使用输送带输送至混碾机的进料口；搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉及粘结剂、膨松剂、稳定剂混合物料在混碾机内予以撮合，成为完全渗透并混合均匀的混合物料；完全渗透并混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉及粘结剂、膨松剂、稳定剂混合物料在混碾机的出料口排出并使用输送带输送至双辊辊压成型机进料口；完全渗透并混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉及粘结剂、膨松剂、稳定剂混合物料在双辊辊压成型机内加工成成型型焦。

本发明有益效果是：通过本发明制备工艺制作得到的石油型焦，克服了石油焦粉比例过大而导致石油型焦在燃烧过程中容易被氧化，降低煅后焦质量性能的技术问题；同时也克服了石油焦粉量比例过大，而导致的煅烧后石油型焦实收率下降的技术问题；实现了石油焦粉的低成本处理，解决了石油焦中焦粉比例过大而严重影响石油焦煅后焦及预焙阳极的质量性能的技术问题；同时本发明制备的石油型焦机械强度高、热强度和热稳定性好、灰分低，且产品生产和使用污染低，达到了炭素预焙阳极制作的使用要求，提高了石油焦粉制作铝电解阳极型焦的生产效率、提高了石油焦煅后焦及预焙阳极制品质量、降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备的结构示意图；

附图中：1.机架、2.烘干炉、3.筛分装置、4.定量给料器、5.搅拌机、6.混碾机、7.成型机、8.自动化控制装置。

具体实施方式

实施例1，

一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料20、石油焦粉80、粘结剂3、膨松剂2、稳定剂0.5；

所述石油焦骨料及石油焦粉的制备方法是：

(1)石油焦粉原料的加热烘干步骤：利用加热烘干装置，温度控制标准为260℃，对石油焦粉原料进行烘干处理，得到烘干后的石油焦粉原料；经过大量的实验证明，低于260-300℃的控制温度无法完全去除石油焦粉原料中的水分，高于260-300℃的控制温度易导致石油焦粉原料烧损，所以将石油焦粉原料的加热烘干温度确定为260℃；

(2)烘干后的石油焦粉原料的筛分步骤：通过对烘干后的石油焦粉原料在网筛中筛分得到所述石油焦骨料及石油焦粉，所述石油焦骨料筛分目数为40目，所述石油焦粉筛分目数为140目；经过大量的实验证明，将石油焦骨料筛分目数确定为40-60目，此粒度范围具有合适的吸附性，过粗过细都不利于对粉料的吸附，所以将所述石油焦骨料筛分目数确定为40目；经过大量的实验证明，将石油焦粉筛分目数确定为140-180目，此粒度范围以细微状存在，在粘结剂的作用下和骨料粘合在一起，过粗过细都不利于和骨料的粘合，所以将石油焦粉筛分目数确定为140目；

所述粘结剂为沥青粘结剂，该沥青粘结剂不含金属元素，不增加炭素生产中的灰分含量；所述膨松剂为有机膨松剂，不增加炭素生产的灰分含量，膨松剂物质为CH基物质包括α淀粉、β淀粉、及纤维素材料；所述稳定剂为活化处理膨润土。

一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦的制备工艺，其特征是：包括下述步骤：

A、按照所述重量份数配比分别称取石油焦骨料800KG、石油焦粉3200KG、粘结剂120KG、膨松剂80KG、稳定剂20KG备用，所述石油焦骨料、石油焦粉为通过对烘干后石油焦粉原料筛分得到的石油焦骨料、石油焦粉；

B、将A步骤配好的石油焦骨料及石油焦粉搅拌混合均匀后，再将A步骤配好的粘结剂、膨松剂、稳定剂加入到搅拌混合均匀后石油焦骨料及石油焦粉混合物料中并再次将粘结剂、膨松剂、稳定剂与石油焦骨料及石油焦粉混合物料搅拌混合均匀；

C、将步骤B搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂及稳定剂混合物料在混碾机中进行均匀混捏，混捏时间5-8分钟，至物料完全相互渗透、混合均匀；

D、将步骤C均匀混捏渗透的混合物料通过皮带输送到成型机，成型机采用双辊辊压机，成型压力为20MP，成型机连续工作得到合适形状及尺寸的型焦，型焦形状为辊压半圆形球状，成型后的型焦作为合格原料直接进入生产工序参与正常生产流程；经过大量的实验证明，成型压力在15-20MP时制成的石油型焦密度、硬度、抗压强度指标数值最好，低于15-20MP时，密度、硬度、抗压强度指标数值不断降低，而当高于15-20MP时,型焦产品成型后压力释放容易造成破裂，所以将成型压力确定为20MP。

一种使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备，包括机架1，其特征是：还包括机架1上安装的烘干炉2、筛分装置3、定量给料器4、搅拌机5、混碾机6、成型机7、自动化控制装置8；所述筛分装置3为筛分机，该筛分机具有两个筛分目数分别为40-60目及140-180目的网筛，还具有分别将两个筛分目数分别为40-60目及140-180目的网筛筛分的物料输送到该定量给料器的输送管道；所述烘干炉2上设置有进料口、出料口，该烘干炉2的出料口与筛分机的进料口管道连接，该筛分机的两个筛分物料输送管道的出料口与定量给料器4进料口及定量给料器4出料口与搅拌机5的进料口使用输送带顺序连接；搅拌机5的出料口与混碾机6的进料口使用输送带连接，混碾机6的混合物料输出口与成型机7的混合物料输入口使用输送带连接；

所述成型机为双辊辊压成型机。

所述自动化控制装置8采用现有技术；所述烘干炉2、筛分装置3、定量给料器4、搅拌机5、混碾机6、成型机7通过电缆及信号线和自动化控制装置8相连接；所述自动化控制装置8设置设备安全键、启动及停止键、紧急停止键、全自动键、手动键；实现系统配置的安全化全自动运行或手工干预运行。

实施例2，

一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料25、石油焦粉75、粘结剂2.5、膨松剂2.5、稳定剂0.4；

所述石油焦骨料及石油焦粉的制备方法是：

(1)石油焦粉原料加热烘干步骤：利用加热烘干装置，温度控制标准为280℃，对石油焦粉原料进行烘干处理，得到烘干后的石油焦粉原料；经过大量的实验证明，低于260-300℃的控制温度无法完全去除石油焦粉原料中的水分，高于260-300℃的控制温度易导致石油焦粉原料烧损，所以将石油焦粉原料的加热烘干温度确定为280℃；

(2)石油焦粉原料筛分步骤：通过对加热烘干后的石油焦粉原料在网筛中筛分得到所述石油焦骨料及石油焦粉，所述石油焦骨料筛分目数为50目，所述石油焦粉筛分目数为160目；经过大量的实验证明，将石油焦骨料筛分目数确定为40-60目，此粒度范围具有合适的吸附性，过粗过细都不利于对粉料的吸附，所以将所述石油焦骨料筛分目数确定为50目；经过大量的实验证明，将石油焦粉筛分目数确定为140-180目，此粒度范围以细微状存在，在粘结剂的作用下和骨料粘合在一起，过粗过细都不利于和骨料的粘合，所以将石油焦粉筛分目数确定为160目；

所述粘结剂为沥青粘结剂，该沥青粘结剂不含金属元素，不增加炭素生产中的灰分含量；所述膨松剂为有机膨松剂，不增加炭素生产的灰分含量，膨松剂物质为CH基物质包括α淀粉、β淀粉、及纤维素材料；所述稳定剂为活化处理膨润土。

一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦的制备工艺，其特征是：包括下述步骤：

A、按照所述重量份数配比分别称取石油焦骨料1000KG、石油焦粉3000KG、粘结剂100KG、膨松剂100KG、稳定剂16KG备用，所述石油焦骨料、石油焦粉为通过对烘干后的石油焦粉原料筛分得到的石油焦骨料、石油焦粉；

B、将A步骤配好的石油焦骨料及石油焦粉搅拌混合均匀后，再将A步骤配好的粘结剂、膨松剂、稳定剂加入到搅拌混合均匀后石油焦骨料及石油焦粉混合物料中并再次将粘结剂、膨松剂、稳定剂与石油焦骨料及石油焦粉混合物料搅拌混合均匀；

C、将步骤B搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂及稳定剂混合物料在混碾机中进行均匀混捏，混捏时间5-8分钟，至物料完全相互渗透、混合均匀；

D、将步骤C均匀混捏渗透的混合物料通过皮带输送到成型机，成型机采用双辊辊压机，成型压力为18MP，成型机连续工作得到合适形状及尺寸的型焦，型焦形状为辊压半圆形球状，成型后的型焦作为合格原料直接进入生产工序参与正常生产流程；经过大量的实验证明，成型压力在15-20MP时制成的石油型焦密度、硬度、抗压强度指标数值最好，低于15-20MP时，密度、硬度、抗压强度指标数值不断降低，而当高于15-20MP时,型焦产品成型后压力释放容易造成破裂，所以将成型压力确定为18MP。

一种使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备同实施例1。

实施例3，

一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料30、石油焦粉70、粘结剂2、膨松剂3、稳定剂0.3；

所述石油焦骨料及石油焦粉的制备方法是：

(1)石油焦粉原料加热烘干步骤：利用加热烘干装置，温度控制标准为300℃，对石油焦粉原料进行烘干处理，得到烘干后的石油焦粉原料；经过大量的实验证明，低于260-300℃的标准控制温度无法完全去除石油焦粉原料中的水分，高于260-300℃的标准控制标准温度易导致石油焦粉原料烧损，所以将石油焦粉原料的加热烘干温度确定为300℃；

(2)烘干后的石油焦粉原料筛分处理：通过对烘干后的石油焦粉原料在网筛中筛分得到所述石油焦骨料及石油焦粉，所述石油焦骨料筛分目数为60目，所述石油焦粉筛分目数为180目；经过大量的实验证明，将石油焦骨料筛分目数确定为40-60目，此粒度范围具有合适的吸附性，过粗过细都不利于对粉料的吸附，所以将所述石油焦骨料筛分目数确定为60目；经过大量的实验证明，将石油焦粉筛分目数确定为140-180目，此粒度范围以细微状存在，在粘结剂的作用下和骨料粘合在一起，过粗过细都不利于和骨料的粘合，所以将石油焦粉筛分目数确定为180目；

所述粘结剂为沥青粘结剂，该沥青粘结剂不含金属元素，不增加炭素生产中的灰分含量；所述膨松剂为有机膨松剂，不增加炭素生产的灰分含量，膨松剂物质为CH基物质包括α淀粉、β淀粉、及纤维素材料；所述稳定剂为活化处理膨润土。

一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦的制备工艺，其特征是：包括下述步骤：

A、按照所述重量份数配比分别称取石油焦骨料1200KG、石油焦粉2800KG、粘结剂80KG、膨松剂120KG、稳定剂12KG备用，所述石油焦骨料、石油焦粉为通过对烘干后的石油焦粉原料筛分得到的石油焦骨料、石油焦粉；

B、将A步骤配好的石油焦骨料及石油焦粉搅拌混合均匀后，再将A步骤配好的粘结剂、膨松剂、稳定剂加入到搅拌混合均匀后石油焦骨料及石油焦粉混合物料中并再次将粘结剂、膨松剂、稳定剂与石油焦骨料及石油焦粉混合物料搅拌混合均匀；

C、将步骤B搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂及稳定剂混合物料在混碾机中进行均匀混捏，混捏时间5-8分钟，至物料完全相互渗透、混合均匀；

D、将步骤C均匀混捏渗透的混合物料通过皮带输送到成型机，成型机采用双辊辊压机，成型压力为15MP，成型机连续工作得到合适形状及尺寸的型焦，型焦形状为辊压半圆形球状，成型后的型焦作为合格原料直接进入生产工序参与正常生产流程；经过大量的实验证明，成型压力在15-20MP时制成的石油型焦密度、硬度、抗压强度指标数值最好，低于15-20MP时，密度、硬度、抗压强度指标数值不断降低，而当高于15-20MP时,型焦产品成型后压力释放容易造成破裂，所以将成型压力确定为15MP。

一种使用石油焦粉制作铝电解阳极型焦的设备同实施例1。

具体上述三个实施例制作的石油型焦性能如下：

从上表结果可以看出通过本发明方法制作得到的石油型焦产品，机械强度高、热强度和热稳定性好、灰分低，且产品生产和使用污染低，能够满足电解铝预焙阳极炭素批量生产的质量要求。

Claims (2)

1.一种石油焦粉制作的铝电解阳极型焦，其特征是：由下述重量份数配比的原料制备而成：石油焦骨料20-30、石油焦粉80-70、粘结剂2-3、膨松剂2-3、稳定剂0.3-0.5；

所述石油焦骨料及石油焦粉的制备方法是：

(1)石油焦粉原料加热烘干步骤：利用加热烘干装置，温度控制标准为260-300℃，对石油焦粉原料进行烘干处理，得到烘干后的石油焦粉原料；

(2)烘干后的石油焦粉原料筛分步骤：通过对烘干后的石油焦粉原料在网筛中筛分得到所述石油焦骨料及石油焦粉，所述石油焦骨料筛分目数为40-60目，所述石油焦粉筛分目数为140-180目；

所述粘结剂为沥青粘结剂，该沥青粘结剂不含金属元素，不增加炭素生产中的灰分含量；所述膨松剂为有机膨松剂，不增加炭素生产的灰分含量，膨松剂物质为CH基物质包括α淀粉、β淀粉、及纤维素材料；所述稳定剂为活化处理膨润土。

2.如权利要求1所述一种石油焦粉制作铝电解阳极型焦的制备工艺，其特征是：包括下述步骤：

A、按照所述重量份数配比分别称取石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂、稳定剂备用，所述石油焦骨料、石油焦粉为通过对烘干后的石油焦粉原料筛分得到的石油焦骨料、石油焦粉；

B、将A步骤配好的石油焦骨料及石油焦粉搅拌混合均匀后，再将A步骤配好的粘结剂、膨松剂、稳定剂加入到搅拌混合均匀后的石油焦骨料及石油焦粉混合物料中并再次将粘结剂、膨松剂、稳定剂与石油焦骨料及石油焦粉混合物料搅拌混合均匀；

C、将步骤B搅拌混合均匀的石油焦骨料、石油焦粉、粘结剂、膨松剂及稳定剂混合物料在混碾机中进行均匀混捏，混捏时间5-8分钟，至物料完全相互渗透、混合均匀；

D、将步骤C均匀混捏渗透的混合物料通过皮带输送到成型机，成型机采用双辊辊压机，成型压力为15-20MPa ，成型机连续工作得到合适形状及尺寸的型焦，型焦形状为辊压半圆形球状，成型后的型焦作为合格原料直接进入生产工序参与正常生产流程。