CN110016358A - 一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理和使用方法 - Google Patents

一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理方法，步骤是：将阴极炭块焙烧烟气净化焦油脱水后加热至170℃‑250℃进行热处理及均匀化；热处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值控制在15％‑30％。基于上述处理方法得到的铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的使用方法，是将结焦值为15％‑30％的阴极炭块焙烧烟气净化焦油与与煤沥青混配制备混合沥青，混合沥青的结焦值控制在50％‑57％，混合沥青作为粘结剂用于生产铝电解用阴极炭块。本发明不但将阴极炭块焙烧烟气净化焦油回收利用，为企业节省了处理阴极炭块焙烧烟气净化焦油需要支付给环保公司的高昂费用，同时减少了粘结剂沥青用量，降低铝电解用阴极炭块制造成本。

Description

一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理和使用方法
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理和使用方法。
背景技术
阴极炭块或阳极炭块在焙烧过程中，粘结剂沥青转变为焦炭，在此过程中随着炭块温度的升高，煤沥青中的部分轻馏成分以沥青烟的形式溢出，通常采用喷水降温、电捕回收的方式收集，收集的物质称为焙烧烟气净化焦油，简称为焙烧焦油、焦油。焙烧烟气净化焦油含有少量的水分，其主要成分是各类烃类和苯类物质。焙烧焦油中含有稠环芳烃等多种致癌物质，若不加以正确的处理，将会对环境造成严重的污染。企业通常采用油桶承装、厂区临时堆放、批量交付环保公司集中处理的方式，炭素企业必须支付高昂的废弃物处理费和环保税。
炭素企业对焙烧焦油处理大致有三种方法。方法一是干法净化法。在阳极焙烧烟气净化工序，不采用电捕回收焦油工艺，使用以氧化铝作为吸附剂的干法净化工艺，吸附焦油的氧化铝返回到铝电解槽作为原料使用，将焦油污染转移到铝电解生产。方法二是焚烧法。利用焦油的可燃性，通入天然气在焚烧炉内燃烧，余热回收利用，沥青烟气中的有毒物质可以被彻底处理。该方法在沥青溶化工序已经实现应用，技术上处理焙烧焦油也是可行的。但是由于能源消耗高，从行业发展形势和国情来看仍不是理想的治理方案。当前有少数阴极炭块和阳极炭块生产企业尝试将焙烧焦油作为燃料在焙烧炉上使用。在专用设备上，焙烧焦油被加热，以降低黏度，经雾化后喷入焙烧炉高温烟道内燃烧，用以加热焙烧炉内的炭块。该工艺方法有一定的安全隐患，焦油喷嘴有时被堵，存在燃烧不稳定等缺点。方法三调配成混合沥青使用。文献《沥青烟气净化回收焦油的利用》中描述到，收集阳极焙烧烟气净化焦油，按照混合沥青软化点15℃来调整回收焦油、沥青和蒽油混配比例，混合沥青用于生产电解槽用底糊。
阴极炭块焙烧升温时间长达450-500小时，远远长于阳极炭块168-216小时的焙烧升温时间，因此两种焙烧烟气净化焦油在成分构成上存在差异，重要区别在于阴极焙烧烟气净化焦油中低馏分物质占比更多。阴极焙烧烟气净化焦油结焦值只有12％左右，远低于阳极焙烧烟气净化焦油40％左右的结焦值。结焦值是沥青结焦性能的重要指标，如果将阴极焙烧烟气净化焦油与煤沥青简单掺配混合后直接用于阴极炭块生产，会造成阴极炭块体积密度低、电阻率高、机械强度低等严重质量问题，使用了这种阴极炭块的电解槽会出现早期破损、漏炉等事故，电解槽寿命大大缩短。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理和使用方法，处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油可以回配到粘结剂沥青中被再次利用。处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油可以混配到煤沥青中，作为粘接剂被再次利用到生产铝电解用阴极炭块。
本发明的方法是通过以下技术方案实现的：
一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理方法，其特征在于，所述处理方法的步骤是：将阴极炭块焙烧烟气净化焦油脱水后加热至170℃-250℃进行热处理及均匀化；热处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值控制在15％-30％。
一种基于上述处理方法得到的铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的使用方法，其特征在于，将结焦值为15％-30％的阴极炭块焙烧烟气净化焦油与煤沥青混配制备混合沥青，混合沥青的结焦值控制在50％-57％，混合沥青作为粘结剂用于生产铝电解用阴极炭块。
本发明的有益技术效果：处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油用于生产铝电解用阴极炭块，可以部分替代改质沥青，有利于降低炭块的生产成本，更重要的是为炭素企业解决了多年来的环保问题，既有经济效益又有社会效益。以年产5万吨铝用阴极材料的炭素厂为例，每年产生铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油约800吨，环保公司对阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理费用(含环保税)一般为7000元/吨。处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油作为一种资源被利用，每年可以为企业节省处理费用约560万元，替代改质沥青使用可以节省原料采购费用约300万元，有效降低了成本。
具体实施方式
本发明的一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理方法，步骤是：将阴极焙烧烟气净化焦油在110℃-120℃进行低温脱除水分，然后加热至170℃-250℃进行热处理及均匀化；热处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值控制在15％-30％。具体步骤如下：首先将阴极炭块焙烧烟气净化焦油放入有加热功能的储罐中，通过保温时间为24h-48h、保温温度为110℃-120℃的条件进行低温脱除水分，然后加热到170℃-250℃，采用机械搅拌或者循环泵打自循环等方式让阴极炭块焙烧烟气净化焦油均匀化，保持温度一定时间后分析阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值，使阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值控制在15％-30％。
一种基于上述的处理方法得到的铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的使用方法，是将结焦值为15％-30％的阴极炭块焙烧烟气净化焦油与煤沥青混配制备混合沥青，混合沥青的结焦值控制在50％-57％，混合沥青作为粘结剂用于生产铝电解用阴极炭块。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的解释说明。
实施例1
从阴极炭块焙烧炉电捕收集阴极炭块焙烧烟气净化焦油1吨，转运至沥青溶化工序的1号沥青储罐。沥青储罐和下述的配料罐具有加热功能。用6h将阴极炭块焙烧烟气净化焦油加热到120℃，通过保温24h完成低温阴极炭块焙烧烟气净化焦油的脱水，然后用24h缓慢升温到170℃后保温，采用机械搅拌和循环泵打自循环等方式让阴极炭块焙烧烟气净化焦油均匀化，每间隔12h取样分析阴极炭块焙烧烟气净化焦油结焦值。2号沥青储罐准备好液体改质沥青，温度控制在220℃，改质沥青的结焦值为58.7％。当阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值达到15％后，将温度为220℃的改质沥青1500kg加入配料罐，开启配料罐搅拌或自循环，然后将温度为170℃的阴极炭块焙烧烟气净化焦油370kg加入配料罐，得到阴极炭块焙烧烟气净化焦油与改质沥青混配制备的混合沥青，保持混合沥青温度为220℃，每间隔2h取样分析结焦值，6小时后经分析混合沥青的结焦值为50.0％，与前一次分析结果的变化幅度小于0.5％，表明混合沥青已经混合均匀，可以用于生产铝电解用阴极炭块。
实施例2
从阴极炭块焙烧炉电捕收集阴极炭块焙烧烟气净化焦油1吨，转运至沥青溶化工序的1号沥青储罐。沥青储罐和下述的配料罐具有加热功能。用6h将阴极炭块焙烧烟气净化焦油加热到110℃，通过保温48h完成低温阴极炭块焙烧烟气净化焦油的脱水，然后用48h缓慢升温到210℃后保温，采用机械搅拌和循环泵打自循环等方式让阴极炭块焙烧烟气净化焦油均匀化，每间隔12h取样分析阴极炭块焙烧烟气净化焦油结焦值。2号沥青储罐准备好液体改质沥青，温度控制在220℃，改质沥青的结焦值为57.6％。当阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值达到24％后，将温度为220℃的改质沥青1500kg加入配料罐，开启配料罐搅拌或自循环，然后将温度为210℃的阴极炭块焙烧烟气净化焦油200kg加入配料罐，得到阴极炭块焙烧烟气净化焦油与改质沥青混配制备的混合沥青，保持混合沥青温度为220℃，每间隔2h取样分析结焦值，6h后经分析混合沥青的结焦值为53.6％，与前一次分析结果的变化幅度小于0.5％，表明混合沥青已经混合均匀，可以用于生产铝电解用阴极炭块。
实施例3
从阴极炭块焙烧炉电捕收集阴极炭块焙烧烟气净化焦油1吨，转运至沥青溶化工序的1号沥青储罐。沥青储罐和下述的配料罐具有加热功能。用6h将阴极炭块焙烧烟气净化焦油加热到120℃，通过保温36h完成低温阴极炭块焙烧烟气净化焦油的脱水，然后用60h缓慢升温到250℃后保温，采用机械搅拌和循环泵打自循环等方式让阴极炭块焙烧烟气净化焦油均匀化，每间隔12h取样分析阴极炭块焙烧烟气净化焦油结焦值。2号沥青储罐准备好液体改质沥青，温度控制在220℃，改质沥青的结焦值为59.2％。当阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值达到30％后，将温度为220℃的改质沥青2000kg加入配料罐，开启配料罐搅拌或自循环，然后将温度为250℃的阴极炭块焙烧烟气净化焦油160kg加入配料罐，得到阴极炭块焙烧烟气净化焦油与改质沥青混配制备的混合沥青，保持混合沥青温度为220℃，每间隔2h取样分析结焦值，6h后经分析混合沥青的结焦值为57.0％，与前一次分析结果的变化幅度小于0.5％，表明混合沥青已经混合均匀，可以用于生产铝电解用阴极炭块。

Claims (2)

1.一种铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的处理方法，其特征在于，所述处理方法的步骤是：将阴极炭块焙烧烟气净化焦油脱水后加热至170℃-250℃进行热处理及均匀化；热处理后的阴极炭块焙烧烟气净化焦油的结焦值控制在15％-30％。
2.一种基于权利要求1所述处理方法得到的铝用阴极炭块焙烧烟气净化焦油的使用方法，其特征在于，将结焦值为15％-30％的阴极炭块焙烧烟气净化焦油与煤沥青混配制备混合沥青，混合沥青的结焦值控制在50％-57％，混合沥青作为粘结剂用于生产铝电解用阴极炭块。
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