CN105420758A - 全煤质铝用阴极炭块的制备方法 - Google Patents

Abstract

全煤质铝用阴极炭块的制备方法，本发明属于煤化工领域。该方法选用特有的低灰、低比电阻性质的无烟煤，经过电煅炉高温煅烧，得到被部分石墨化的电煅煤，作为制作全煤质铝用阴极炭块唯一的原料。再经过破碎筛分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液体沥青，经调质、计量后进行充分混捏，成型后经焙烧，得到高质量的铝用阴极炭块。本发明与现用的石墨质阴极炭块相比，所用原料单一，内部结构均质，耐磨抗冲刷能力增强。且抗电解质腐蚀能力强，可大大提高电解槽的使用寿命。

Description

全煤质铝用阴极炭块的制备方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种全煤质铝用阴极炭块的制备方法的方法。

背景技术

我国铝电解技术近几年来发展迅速，就电解槽容量来说已赶上了世界先进水平，但是我国铝电解槽平均寿命、单位阳、阴极面积的产量和能量效率(电流效率和槽电压)方面与国际先进水平差距依然很大。

从近20年来国际技术发展的趋势来看，缩小这种差距的根本措施之一就是采用新一代的阴极内衬材料，其中最主要的就是阴极炭块，因此国际铝业界十分重视高质量的阴极炭素材料的开发。我国阴极炭素材料的质量长期落后于世界先进水平，国内铝用阴极炭块目前的状况是，低价劣质的炭块大大过剩，而能满足于大型电解槽的高品质炭块又十分短缺。这就是我国铝电解槽平均寿命短以及其它经济技术指标偏低的主要原因之一。现在我国铝工业面临国际市场愈来愈大的竞争压力，降低成本以增强竞争力关系到我国铝工业的可持续发展和生存，而影响铝电解技术指标的重要部件—阴极炭块，可以说是中国铝工业发展做大、做强的“软肋”之一。

因此，提高铝电解技术指标、降低吨铝成本，是增强我国铝工业的国际竞争力和实现可持续发展的必然要求。研究和开发高品质阴极炭块，特别是节能、长寿、运行稳定的阴极炭块，不论从经济角度还是从中国铝工业发展战略的高度来看，都是十分紧迫和必要的。

按照目前使用的情况，阴极炭块分类及特性对比如下：

根据原料和热处理工艺的不同，国际上现代化铝电解槽常按工业界分为三大类：第一类为无烟煤基炭块(又分无定形和半石墨质炭块，第二类为石墨质炭块，第三类为石墨化炭块)。无定形炭块—优点是材质单一，内部结构均质，耐磨抗冲刷能力强，缺点是比电阻高。半石墨质炭块—是目前西欧和北美及其他地区大中先进槽型使用最多的一类，应用最广泛。石墨质炭块—综合性能较好，但由于优质石墨碎资源有限及生产率降低等原因，目前市场份额不大且原料组成不单一，抗钠侵蚀不均匀，均质性差。石墨化炭块—最好的导电、导热、抗热冲击、抗钠膨胀和抗电解质腐蚀能力，但由于质软及极差的抗铝液冲刷和耐腐蚀能力、电蚀能力，电解槽寿命较低。

结合各类阴极炭块理化指标及主要特性的对比可以看出，目前这三类炭块都有自己不可避免的缺陷。还有就是目前国际金融情况不容乐观。铝行业一直处于低迷状态，铝价格不断下跌。而这三种现用的炭块由于成本高，价格降幅不大，给铝行业也造成不小的冲击。所以针对现有炭块的缺陷及市场情况，我们提出新的技术革新，以此来弥补这些缺陷和满足市场的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有铝用阴极炭块存在的不足之处，提供一种耐磨抗冲刷能力强，可使电解槽寿命提高的全煤质铝用阴极炭块。

本发明利用太西煤特有的低灰、低比电阻性质，经过电煅炉高温煅烧，得到被部分石墨化的电煅煤，作为制作全煤质铝用阴极炭块唯一的原料。通过配料后，利用特殊的成型工艺和焙烧工艺，得到低成本高品质的铝用阴极炭块。

本发明的具体技术方案是这样的：首先，选用特有的太西煤，经过电煅炉高温煅烧后，得到低灰，低比电阻煅煤；再经过破碎筛分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液体沥青，经调质、计量后进行充分混捏，成型后经焙烧，得到高质量的铝用阴极炭块。

本发明具有如下显著效果：

1、全煤质铝电解用阴极炭块与现用的石墨质阴极炭块相比，所用原料单一，内部结构均质，耐磨抗冲刷能力增强。

2、本发明炭块抗电解质腐蚀能力强，可大大提高电解槽的使用寿命。

附图说明

图1是本发明铝用阴极炭块的制备工序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明。

本发明方法的工序包括：

(1)无烟煤的选择：选择灰分≤3.0%；水分≤3.0%；挥发分7-9%之间的无烟煤。

(2)煅烧工序：对在电煅炉中煅烧的无烟煤的温度要求：1700-2200℃之间，持续时间在24-26小时之间。

(3)破碎筛分工序：对煅烧后的电煅煤破碎筛分的颗粒度要求是8mm以下。

(4)配料工序：具体配料就是将各个粒度的电煅料按照比例配好。干料配方见下列要求。

粒度组成mm	≧8	8-4	4-0.5	-0.15	-0.075
						所占比例 %	＜2	23	——	38±3	25±2

其中的-0.15和-0.075表示的意思是小于这个数值的粒度所占比例。上面这些粒度的比例要保证最后所占的比例之和为100%。

(5)混捏工序：混捏工序就是将上面各个粒度的干料和液体沥青混合好。总的原料种类就是两种：电煅煤和液体沥青。各自所占比例为：电煅重量百分比为78%，液体沥青所占重量比例为22%。

(6)液体沥青工序：液体沥青的温度范围为160-170℃之间，占其他原料的比例是22%。

（7）调质工序：具体的调质方法就是将厂外购来的沥青加入到本厂沥青池后，再加入焦油，用搅拌机搅拌均匀后，根据加入的焦油来控制沥青软化点在80-85℃之间。

(8)计量工序：干料的计量就是按照各个粒度比例，根据料斗的实际大小，通过料仓将这些料加入到料斗内，料斗底部有电子称随时称重，控制所加料在规定范围内。沥青的计量就是用泵将沥青从沥青池抽到沥青罐中，通过沥青罐将沥青加入到混捏锅中，与干料湿混。罐底部也有电子称来随时确定沥青的加入量，保证沥青按配比加入。

(9)焙烧工序中，焙烧时间为576小时，在逐步升温过程中，最后升温到1230度，传递到产品的温度为1080度。

经过上述工序后，经得到本发明的全煤质铝用阴极炭块。

Claims (6)

1.全煤质铝用阴极炭块的制备方法，其特征在于，该方法选用特有的太西煤，经过电煅炉高温煅烧后，得到低灰，低比电阻煅煤；再经过破碎筛分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液体沥青，经调质、计量后进行充分混捏，成型后经焙烧，得到高质量的铝用阴极炭块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择在电煅炉中煅烧的无烟煤：灰分≤3.0%；水分≤3.0%；挥发分在7-9%之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在煅烧工序中对煅烧的无烟煤的温度要求：1700-2200℃之间，持续时间在24-26小时之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在配料工序中，具体配料就是将各个粒度的电煅料按照如下配料比例：颗粒度大于或等于8毫米的为1.5-2%，颗粒度在4-8毫米之间的为20-24%，颗粒度在0.5-4毫米之间的为10-15%，颗粒度在0.075-0.05毫米之间的为33-40%，颗粒度小于0.075-毫米之间的为22-27%，各组分之和为100%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：混捏工序就是将上面各个粒度的干料和液体沥青混合好，电煅煤和液体沥青各自所占比例为：电煅重量百分比为78%，液体沥青所占重量比例为22%，液体沥青的温度范围为160-170℃之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在焙烧工序中，焙烧时间为576小时，在逐步升温过程中，最后升温到1230度，传递到产品的温度为1080度。