CN111041527A - 一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色金属冶金技术领域，尤其是一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，包括如下步骤：将占阳极糊料总量的0.1‑0.5%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；将上述混合好的糊料加入到振动成型机振动成型，制成改性预焙阳极生坯；成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。本方法制得产品可有效降低阳极中的微量元素钒对阳极的催化氧化作用，使阳极的抗氧化能力提高；能有效提高阳极的机械强度和导电性；降低了空气渗透性；使用该改性预焙阳极可降低阳极消耗14.87kg/t.AL左右，有效减少炭渣量，提高电解槽的电流效率，稳定电解槽槽况；该碳酸稀土类添加剂不受槽型限制，与现有工艺兼容性好。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶金技术领域，尤其是一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法。
背景技术
预焙阳极作为冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产铝的阳极材料，被誉为铝电解槽的“心脏”在整个铝电解生产中起着导电和参与电化学反应的重要作用。
随着铝电解槽大型化的发展，及电解槽电流强度的强化，铝电解生产对预焙阳极性能提出更高的要求，尤其阳极的抗氧化性能等对于阳极在电解槽中的消耗起到尤为重要的作用，阳极抗氧化性能差会导致阳极氧化、掉渣、残极缺残、甚至碎裂、脱落等情况的发生，严重影响着铝电解槽的生产参数及生产操作的的稳定性，而且由于炭阳极的氧化，造成炭耗增加，使用周期缩短，直接影响电解铝厂的经济效益。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一所采用的技术方案是：一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1：将占阳极糊料总量的0.1-0.5%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；
S2：将S1中混合好的糊料加入到振动成型机进行振动成型，制成改性预焙阳极生坯；
振动成型保证各组分之间的充分的混合均匀，保证物料之间相互掺杂匀实；保证整体物料之间相互作用形成的产品的性能的稳定性。
成型机振动时间为60-120s，温度为140-155℃。
S3：成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。
S1中所述碳酸稀土的添加方式是将碳酸稀土添加剂单独存放在专用料仓内，通过螺旋给料机加入到混捏锅内。
螺旋给料机进行输料的过程总能够合理的控制器输料的速度与供给量，同时通过螺旋给料机也可以实现对其中颗粒较大的物料进行一定程度的在此挤压碎料，保证物料给料符合要求，保证给料质量。
S1中所述阳极糊料按质量百分比由82%-85%的炭质骨料和15%-18%的粘结剂煤沥青组成；
炭质骨料按质量百分比由80-100%的煅后石油焦和0-20%的残极组成；
煅后石油焦中各粒级物料的质量百分比为：粒径为8-3mm焦含量25%-30%，粒径为3-1mm焦含量19%-24%，粒径为1-0mm焦含量10-15%，粒径在200目（0.075mm）以下的球磨粉及收尘粉含量为30-40%。
设置不同的粒径的配比主要是有效的控制各组分在整体所制备的材料的性能。
优选地，所述S1中还包括在混合工步之后的混捏工步。
在高温状态下，通过混捏能够使得各组分充分的糅合混合为一体，提高产品的一体化。
加入粘结剂煤与稀土类添加剂与预焙阳极的炭质骨料的混合料进行高温混捏，其中混捏温度为160-195℃。
优选地，步骤S1处于预热温度为135-190℃的环境下进行。
优选地，所述混捏工步的混捏时间为25-45min。
优选地，S3中所述焙烧的步骤工艺控制参数为：低温和高温阶段升温速率10-18℃/h，中温阶段升温速率2-8℃/h，焙烧曲线最高温度为1140-1200℃，样品最高温度1050-1080℃，保温48-84h，样品缓慢冷却后可出炉，制得改性预焙阳极。
本发明的有益效果体现在：
1、可有效降低阳极中的微量元素钒对阳极的催化氧化作用，使阳极的抗氧化能力提高；还能有效提高阳极的机械强度和导电性；降低了空气渗透性；
2、使用该改性预焙阳极可降低阳极消耗14.87kg/t.AL左右，有效减少炭渣量，提高了电解槽的电流效率，稳定电解槽槽况；
3、该碳酸稀土类添加剂不受槽型限制，与现有工艺兼容性好。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以抑制微量元素钒对阳极的催化氧化作用，达到改善预焙阳极抗氧化性的，降低阳极炭渣量及炭耗；本发明的这种稀土类添加剂的改性预焙阳极制备方法，是以碳酸类稀土碳酸铈、碳酸镧及碳酸镧铈作为添加剂，与作为预焙阳极骨料的煅后焦或残极均匀混合，同时加入粘结剂煤沥青，振动成型后高温焙烧制备成改性预焙阳极。
实施例1：
一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1：将占阳极糊料总量的0.1%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；
S2：将S1中混合好的糊料加入到振动成型机进行振动成型，制成改性预焙阳极生坯；
成型机振动时间为60-120s，温度为140-155℃。
S3：成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。
S1中所述碳酸稀土的添加方式是将碳酸稀土添加剂单独存放在专用料仓内，通过螺旋给料机加入到混捏锅内。
S1中所述阳极糊料按质量百分比由82%-85%的炭质骨料和15%-18%的粘结剂煤沥青组成；
炭质骨料按质量百分比由80-100%的煅后石油焦和0-20%的残极组成；
煅后石油焦中各粒级物料的质量百分比为：粒径为8-3mm焦含量25%-30%，粒径为3-1mm焦含量19%-24%，粒径为1-0mm焦含量10-15%，粒径在200目（0.075mm）以下的球磨粉及收尘粉含量为30-40%。
优选地，所述S1中还包括在混合工步之后的混捏工步。
加入粘结剂煤与稀土类添加剂与预焙阳极的炭质骨料的混合料进行高温混捏，其中混捏温度为160-195℃。
优选地，步骤S1处于预热温度为135-190℃的环境下进行。
优选地，所述混捏工步的混捏时间为25-45min。
优选地，S3中所述焙烧的步骤工艺控制参数为：低温和高温阶段升温速率10-18℃/h，中温阶段升温速率2-8℃/h，焙烧曲线最高温度为1140-1200℃，样品最高温度1050-1080℃，保温48-84h，样品缓慢冷却后可出炉，制得改性预焙阳极。
实施例2：
一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1：将占阳极糊料总量的0.25%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；
S2：将S1中混合好的糊料加入到振动成型机进行振动成型，制成改性预焙阳极生坯；
成型机振动时间为60-120s，温度为140-155℃。
S3：成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。
S1中所述碳酸稀土的添加方式是将碳酸稀土添加剂单独存放在专用料仓内，通过螺旋给料机加入到混捏锅内。
S1中所述阳极糊料按质量百分比由82%-85%的炭质骨料和15%-18%的粘结剂煤沥青组成；
炭质骨料按质量百分比由80-100%的煅后石油焦和0-20%的残极组成；
煅后石油焦中各粒级物料的质量百分比为：粒径为8-3mm焦含量25%-30%，粒径为3-1mm焦含量19%-24%，粒径为1-0mm焦含量10-15%，粒径在200目（0.075mm）以下的球磨粉及收尘粉含量为30-40%。
优选地，所述S1中还包括在混合工步之后的混捏工步。
加入粘结剂煤与稀土类添加剂与预焙阳极的炭质骨料的混合料进行高温混捏，其中混捏温度为160-195℃。
优选地，步骤S1处于预热温度为135-190℃的环境下进行。
优选地，所述混捏工步的混捏时间为25-45min。
优选地，S3中所述焙烧的步骤工艺控制参数为：低温和高温阶段升温速率10-18℃/h，中温阶段升温速率2-8℃/h，焙烧曲线最高温度为1140-1200℃，样品最高温度1050-1080℃，保温48-84h，样品缓慢冷却后可出炉，制得改性预焙阳极。
实施例3：
一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1：将占阳极糊料总量的0.5%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；
S2：将S1中混合好的糊料加入到振动成型机进行振动成型，制成改性预焙阳极生坯；
成型机振动时间为60-120s，温度为140-155℃。
S3：成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。
S1中所述碳酸稀土的添加方式是将碳酸稀土添加剂单独存放在专用料仓内，通过螺旋给料机加入到混捏锅内。
S1中所述阳极糊料按质量百分比由82%-85%的炭质骨料和15%-18%的粘结剂煤沥青组成；
炭质骨料按质量百分比由80-100%的煅后石油焦和0-20%的残极组成；
煅后石油焦中各粒级物料的质量百分比为：粒径为8-3mm焦含量25%-30%，粒径为3-1mm焦含量19%-24%，粒径为1-0mm焦含量10-15%，粒径在200目（0.075mm）以下的球磨粉及收尘粉含量为30-40%。
优选地，所述S1中还包括在混合工步之后的混捏工步。
加入粘结剂煤与稀土类添加剂与预焙阳极的炭质骨料的混合料进行高温混捏，其中混捏温度为160-195℃。
优选地，步骤S1处于预热温度为135-190℃的环境下进行。
优选地，所述混捏工步的混捏时间为25-45min。
优选地，S3中所述焙烧的步骤工艺控制参数为：低温和高温阶段升温速率10-18℃/h，中温阶段升温速率2-8℃/h，焙烧曲线最高温度为1140-1200℃，样品最高温度1050-1080℃，保温48-84h，样品缓慢冷却后可出炉，制得改性预焙阳极。
该改性预焙阳极性能指标差异性对比。
如下表1是本发明的添加碳酸稀土添加剂后的改性预焙阳极与未添加的预焙阳极主要性能指标变化的比较表。
表1：本发明方法改性预焙阳极与现有方法制备的预焙阳极性能主要性能指标对比表：
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将占阳极糊料总量的0.1-0.5%的碳酸稀土，碳酸铈、碳酸镧、碳酸镧铈中的至少一种，与阳极骨料混合；
S2：将S1中混合好的糊料加入到振动成型机进行振动成型，制成改性预焙阳极生坯；
S3：成型后的生坯要放置在焙烧炉内焙烧，焙烧炉要按照设计曲线进行焙烧。
2.根据权利要求1所述的一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，其特征在于：所述S1中还包括在混合工步之后的混捏工步。
3.根据权利要求1所述的一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，其特征在于：步骤S1处于预热温度为135-190℃的环境下进行。
4.根据权利要求2所述的一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，其特征在于：所述混捏工步的混捏时间为25-45min。
5.根据权利要求1所述的一种稀土类添加剂改性铝用预焙阳极的制备方法，其特征在于：S3中所述焙烧的步骤工艺控制参数为：低温和高温阶段升温速率10-18℃/h，中温阶段升温速率2-8℃/h，焙烧曲线最高温度为1140-1200℃，样品最高温度1050-1080℃，保温48-84h，样品缓慢冷却后可出炉，制得改性预焙阳极。
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| CN111848194A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-10-30 | 浙江大学 | 一种锂离子电池正极材料生产窑炉用高强轻质尖晶石空心球砖及其制备方法 |
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2020
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