CN108662910B - 利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法 - Google Patents

利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种的利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，包括装炉、石墨化的步骤，其中装炉时保温料为精洗太西无烟煤，本发明中，在利用已经淘汰的碳化硅炉用变压器与其匹配的电阻炉来生产负极材料石墨化的过程中，同时将含有精洗无烟煤的电阻料作为发热体，将精洗太西无烟煤作为保温料，该过程中，电阻料中的精洗太西无烟煤起到了为炉芯在送电后期增大炉阻的作用，同时也实现了被石墨化的过程；精洗太西无烟煤作为保温料，也被石墨化的余热加热至800℃或1800℃，完成了煅烧，转化为煅后无烟煤。

Description

利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法
技术领域
本发明涉及电阻炉应用技术领域，尤其涉及一种利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法。
背景技术
无烟煤因为价格低廉、含碳量高、结构致密，通常是冶金工业中用来做砌筑高炉、电炉和铝电解槽内衬的炭质耐火材料(炭块和底糊)的主要原料。但无烟煤在使用之前，必须要经过煅烧，以除去其中的挥发分，并使无烟煤的电阻率降低，导热性能和真密度提高。目前使用的主要是普煅无烟煤和电煅无烟煤。
普煅无烟煤是采用普煅炉对无烟煤进行高温煅烧或烘干，温度约为500-800℃，得到烘干的无烟煤，电煅无烟煤是采用电煅炉对无烟煤进行高温煅烧，温度达到1300-1800℃，由于无烟煤煅烧温度低，由此制成的高炉炭块、电炉炭块和阴极炭块，质量很差，更为关键的是，这种传统的方法需要单独的煅烧炉进行专门的煅烧，这就需要投入单独的普煅生产线或电煅生产线。
申请号为201610411989.4的专利中，是采用已经淘汰的碳化硅炉用变压器与电阻炉来生产石墨化材料的方法，该方法中为了克服碳化硅炉用变压器大电压、低电流的问题，通过增大电阻料电阻率的方法，增大电阻料的发热量，实现对炉芯材料的石墨化。
同时，采用保温料对炉芯进行保温，现有技术中保温料采用的是煅后石油焦、或冶金焦与石英砂的混合料，煅后石油焦的价格较高，导致使用成本居高不下，且石油焦的成块率低。但上述申请号为201610411989.4的专利的整体思路是为了辅助负极材料石墨化而选择使用了这些保温料对炉芯料进行保温，也就是这些电阻料及保温料是为了负极材料石墨化而设计的，使得石墨化成本高、附加值低。
发明内容
有必要提出一种利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法。
一种利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，包括以下步骤：
在炉体内部铺设炉底保温层，在炉底保温层上铺设下垫层电阻料，在下垫层电阻料上放置坩埚，坩埚内部盛放待石墨化阴极材料；
在坩埚周围的炉芯内铺设电阻料，以将坩埚覆盖；
在电阻料的表面铺设保温料；其中，所述保温料为精洗太西无烟煤；
石墨化：将工业用高压电接入碳化硅炉用变压器，将变压、整流后的直流电的正、负极 分别连接炉体的正极电极、负极电极，开始送电、升温、石墨化。
本发明中，在利用已经淘汰的碳化硅炉用变压器及与其匹配的电阻炉来生产负极材料石墨化的过程中，同时将含有精洗太西无烟煤的电阻料作为发热体，将精洗太西无烟煤作为保温料，该过程中，电阻料中的精洗太西无烟煤起到了为炉芯在送电后期增大炉阻的作用，同时也实现了被石墨化的过程；精洗太西无烟煤作为保温料，也被石墨化的余热加热至800℃或1800℃，完成了煅烧，转化为煅后无烟煤。
由于炉芯石墨化的温度能够达到3000℃，内层保温料的温度能够达到1800℃，该层的精洗太西无烟煤被煅烧，达到电煅炉电煅的水平，外层保温料的温度能够达到800℃，该层的精洗太西无烟煤被煅烧或烘干，达到普煅炉煅烧的水平，从而实现了在炉芯料石墨化的同时，保温料被煅烧的目的，无需单独专门设置普煅或电煅工艺，即可实现精洗太西无烟煤被煅烧，达到煅烧煤的水平，一举两得。
本发明中用到的碳化硅炉用变压器的参数为，容量为12500KVA，最大输出电压为630V，最大输出电流为45000A，而常规的艾奇逊石墨化炉是小电压、大电流，最大输出电压约为200V，最大输出电流为60000A。
根据我国2013年国家发展和改革委公布的《产业结构调整指导目录》中的要求，被淘汰闲置的碳化硅炉用变压器及与其相配套的炉窑都可以采用本发明的方法来进行改造。
附图说明
图1为采用本发明方法的石墨化炉的装炉结构示意图。
图中：炉底保温层11、下垫层电阻料12、引流层13、电阻料14、内层保温料15、外层保温料16、坩埚20。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1，本发明实施例提供了一种利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，包括以下步骤：
在炉体内部铺设炉底保温层11，在炉底保温层11上铺设下垫层电阻料12，在下垫层电阻料12上放置坩埚20，坩埚20内部盛放待石墨化负极材料；
在坩埚20周围的炉芯内铺设电阻料14，以将坩埚20覆盖；所述电阻料14为精洗太西无烟煤与低硫石油焦的混合物；
在电阻料14的表面铺设保温料；
石墨化：将工业用高压电接入碳化硅炉用变压器，将变压、整流后的直流电的正、负极分别连接炉体的正极电极、负极电极，开始送电、升温、石墨化。
现有技术中，由于精洗无烟煤电阻率很大，在作为电阻料14时，炉体供电升温存在电阻太大，炉体死炉的问题，尤其对于本发明而言，采用的是碳化硅炉用变压器，该变压器输出的电流本来就小于其他石墨化炉或艾奇逊炉配套的变压器输出的电流，所以，单独采用精洗太西无烟煤作为电阻料14，存在电路无法持续导通、形成“死炉”的问题。
所以本发明中，为了附加生产煤系石墨，在电阻率较小的低硫石油焦中掺入精洗太西无烟煤，相对于单独采用低硫石油焦作为电阻料的方案，掺入的精洗太西无烟煤能够提高混合后的电阻料14的电阻率，在变压器持续供电的后期，增大炉阻，避免电阻料因电阻小而无法持续送电，温度不能持续升高，达不到石墨化的温度要求；相对于单独采用精洗太西无烟煤作为电阻料的方案，掺入的低硫石油焦能够降低混合后的电阻料14的电阻率，提高导电性，起到为炉芯在送电前期降低炉阻的作用，促进炉芯快速升温，达到石墨化温度。同时还可以将精洗太西无烟煤也达到石墨化的温度，得到煤系石墨。
进一步，所述电阻料14中的精洗太西无烟煤的平均粒度大于低硫石油焦的平均粒度。
由于精洗太西无烟煤的比电阻大于低硫石油焦的比电阻，而对于堆积材料而言，颗粒越小，电阻越大，利用该原理，本发明中提出精洗太西无烟煤的粒度大于低硫石油焦的粒度的方案，从而通过调配精洗无烟煤和低硫石油焦之间的粒度，降低无烟煤的电阻率，提高石油焦的电阻率，实现二者的电阻率均衡，使得包含两种物料的电阻料14的导电性均匀温度无突变。
进一步，低硫石油焦与精洗太西无烟煤的比例为6～7:3～4。
进一步，经过炉体石墨化后的电阻料14混合料经过筛分分离，得到煤系石墨。
上述电阻料14混合料采用的粒度不同的设计思想，同时也可以实现物料分离，得到不掺入杂质的单独的煤系石墨。
进一步，还在电阻料14与保温料之间设置一层引流层13，引流层13的电阻率小于电阻料14和保温料的电阻率，以作为送电升温初始阶段的电流通过区。
进一步，所述保温料为精洗太西无烟煤。
进一步，所述保温料包括内层保温料15和外层保温料16，内层保温料15和外层保温料16均采用精洗太西无烟煤，外层保温料16的粒度小于内层保温料15的粒度，以使外层保温料16的保温性能优于内层保温料15的保温性能。内层保温料15的粒度为2-8mm或5-9mm，外层保温料16的粒度为0-1mm。
该方案中充分利用了精洗太西无烟煤的比电阻大、发热程度高、散热慢的特性，在炉体通电升温过程中，炉芯内的电阻料14的温度升高至不低于2900℃，内层保温料的温度升高至不低于1800℃，外层保温料的温度升高至不低于800℃，完全达到了普煅炉或电煅炉煅烧精洗无烟煤的温度和要求，不仅将坩埚20内的负极材料石墨化，而且将电阻料14中的精洗太西无烟煤变成了煤系石墨，同时内层保温料和外层保温料也同步实现了煅烧。本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在炉体内部铺设炉底保温层，在炉底保温层上铺设下垫层电阻料，在下垫层电阻料上放置坩埚，坩埚内部盛放待石墨化阴极材料；
在坩埚周围的炉芯内铺设电阻料，以将坩埚覆盖；所述电阻料为精洗太西无烟煤与低硫石油焦的混合物；所述电阻料中的精洗太西无烟煤的平均粒度大于低硫石油焦的平均粒度；
在电阻料的表面铺设保温料；其中，所述保温料为精洗太西无烟煤；所述保温料包括内层保温料和外层保温料，内层保温料和外层保温料均采用精洗太西无烟煤，外层保温料的粒度小于内层保温料的粒度，以使外层保温料的保温性能优于内层保温料的保温性能；
石墨化：将工业用高压电接入碳化硅炉用变压器，将变压、整流后的直流电的正、负极分别连接炉体的正极电极、负极电极，开始送电、升温、石墨化。
2.如权利要求1所述的利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，其特征在于：所述低硫石油焦与精洗太西无烟煤的比例为6～7∶3～4。
3.如权利要求1所述的利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，其特征在于：经过炉体石墨化后的电阻料混合料经过筛分分离，得到煤系石墨和油系石墨。
4.如权利要求1所述的利用石墨化余热取代煅烧炉生产太西普煅煤和电煅煤的方法，其特征在于：还在电阻料与保温料之间设置一层引流层，引流层的电阻率小于电阻料和保温料的电阻率，以作为送电升温初始阶段的电流通过区。
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