CN111717907A - 一种预焙阳极炭坯填充料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预焙阳极炭坯填充料及其制备工艺，该工艺包括以下步骤：(1)将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按比例混合，在160‑190℃下充分搅拌均匀得到糊料；(2)将糊料成型制成生坯；(3)将生坯装入焙烧炉，在1100‑1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯；(4)将烧制合格的熟炭坯破碎为1‑10mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。本发明的工艺充分利用了废残极细料、废残极粉尘、电捕焦油，成本低廉，最终制备得到了导热性良好、粒度均匀的填充料，且吸附性更低，整体性能优于冶金焦填充料。
Description
技术领域
本发明涉及阳极炭焙烧工艺，具体涉及一种预焙阳极炭坯填充料及其制备工艺。
背景技术
焙烧是阳极炭制品生产过程中的重要工序，升温速率、温度梯度及焙烧最终温度对阳极炭的质量都有很大的影响。由于在焙烧过程中，对阳极炭块的加热主要是通过填充料间接进行的，因此填充料对阳极炭块的质量具有十分重要的影响。
焙烧填充料主要用于覆盖阳极炭块并填充间隙，一方面将炭块与外界的空气隔绝，使加热火焰不能与炭块直接接触，防止炭块氧化，另一方面填充料用于在焙烧时向炭块传递外界热量，均匀加热炭块。此外，在焙烧过程中炭块中的挥发份将通过填充料的间隙排出，填充料的透气性、吸附性对于阳极炭块制品的质量也有十分重要的意义。
目前，行业内主要采用冶金焦或石油焦作为焙烧填充料，但是这种填充料的成本较高，且焙烧的析焦率仍然不够理想。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种预焙阳极炭坯填充料及其制备工艺。该工艺使用废残极粉尘、废残极细颗粒料、电捕焦油作为原料，成本低廉，制备得到的填充料导热性良好、粒度均匀，且吸附性更低，能够替代现有技术中使用的冶金焦或石油焦，降低生产成本，提高产品质量。
本发明提供一种预焙阳极炭坯填充料，所述填充料包括：质量份数为46±2％的废残极粉尘，质量份数为28±2％的细颗粒料，质量份数为26±2％的电捕焦油。
进一步地，所述废残极粉尘的粒度为0.15-0.075mm，所述细颗粒料的粒度为5-0.5mm。
本发明还提供一种制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，用于制备如上所述的预焙阳极炭坯填充料，所述工艺包括如下步骤：
(1)将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油混合，在160-190℃下充分搅拌均匀得到糊料；
(2)将糊料成型制成生坯；
(3)将生坯装入焙烧炉，在1100-1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯；
(4)将焙烧后的熟炭坯破碎为1-10mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
其中，废残极细颗粒料占原料总质量的20-40％，粒度优选为0.5-5mm；废残极粉尘占原料总质量的40-60％，粒度优选为0.075-0.15mm；电捕焦油占原料总质量的20-40％。
步骤(1)中，可以通过保温管路引接煅烧车间的180-240℃导热油作为加热介质对原料进行加热，并将糊料的温度控制在160-190℃，同时充分搅拌均匀，使焦油充分浸润残极粉尘和颗粒料。优选的，加热温度控制在170-180℃，此时糊料达到最佳的状态。
步骤(2)中，可以通过模压机将糊料制成生坯。
步骤(3)中，对生坯的焙烧在1100-1200℃的温度下进行。优选的，焙烧在1150℃的温度下进行。
本发明提供的技术方案，通过使用电捕焦油充分浸润废残极粉尘和废残极颗粒料，一方面使生坯料具有良好的塑性，便于加工成粒度均匀的填充料产品，另一方面还同时降低了填充料的吸附性，对阳极炭焙烧过程中挥发份的逸出起到抑制作用，提高了析焦率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)制备得到的填充料导热性良好、粒度均匀，且吸附性更低，能够替代现有技术中使用的冶金焦或石油焦，降低生产成本，提高产品质量；
(2)充分利用了废残极粉尘和颗粒，以及预焙阳极焙烧、成型融化沥青等过程产生的废焦油，提高了残极实收利用率，变废为利，且符合环保要求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所提供的制备工艺一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的预焙阳极炭坯填充料包括：质量份数为46±2％的废残极粉尘，质量份数为28±2％的细颗粒料，质量份数为26±2％的电捕焦油。其中，所述废残极粉尘的粒度为0.15-0.075mm，所述细颗粒料的粒度为5-0.5mm。在制备过程中，将上述各组分充分搅拌进行混捏，用210±5℃导热油进行加热，糊料温度控制在170-180℃左右,使焦油充分浸润残极粉尘与颗粒料，将糊料塑性达到最佳状态，再用成型机制作成生碳坯，然后装进焙烧炉1150℃进行焙烧成为熟碳坯，将烧制合格的熟碳坯破碎为10mm--1mm颗粒成品，作为预焙阳极焙烧时使用的填充料。
在预焙阳极炭坯填充料在焙烧过程的作用为，将炭块与外界空气隔绝，使加热火焰不能与炭块直接接触，防止炭块氧化；炭块焙烧时所需要的高温，由天然气燃烧的热量通过填充料均匀传递；固定炭块几何图形，防止或减少炭块变形；炭块在焙烧过程中产生的挥发份通过填充料间隙排出，同时填充料也对挥发份的逸出起到抑制作用，提高粘结剂的结焦残炭值。
为了制备包含上述组分的填充料，如图1所示，本发明所提供的制备工艺包括以下步骤：
S1：将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油混合，在160-190℃下充分搅拌均匀得到糊料；具体地，废残极细颗粒料的粒度为0.5-5mm；废残极粉尘的粒度为0.075-0.15mm。在步骤S1中，可通过保温管路引接煅烧车间的导热油作为加热介质对原料进行加热，该导热油的温度可在180-240℃之间，以保证加热性能。
S2：将糊料成型制成生坯；具体地，通过模压机将糊料制成生坯。
S3：将生坯装入焙烧炉，在1100-1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯；焙烧温度优选为1150℃，以便保证焙烧性能优良。
S4：将焙烧后的熟炭坯破碎为1-10mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
其中，废残极细颗粒料占原料配比总质量的20-40％，废残极粉尘占原料配比总质量的40-60％，电捕焦油占原料配比总质量的20-40％。
也就是说，在该具体实施方式中，将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照28±2％、46±2％、26±2％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为0.5-5mm，废残极粉尘的粒度为0.075-0.15mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约210±5℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在170-180℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1100-1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为1-10mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
通过本工艺制得的填充料导热性良好、粒度均匀，能够替代传统的冶金焦填充料。
基于上述具体实施方式，提供下述实施例，以进一步证明本发明得到的有益效果。
实施例1
将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照26％、48％、26％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为1mm，废残极粉尘的粒度为0.08mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约205℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在170℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1150℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为5mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
实施例2
将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照27％、47％、26％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为2mm，废残极粉尘的粒度为0.10mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约215℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在180℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1100℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为6mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
实施例3
将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照26％、47％、27％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为3mm，废残极粉尘的粒度为0.10mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约220℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在190℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1100℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为4mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
实施例4
将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照30％、46％、24％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为5mm，废残极粉尘的粒度为0.10mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约240℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在190℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为5mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
实施例5
将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油按照39％、46％、25％的比例在混捏锅中混合，其中废残极颗粒料的粒度为3mm，废残极粉尘的粒度为0.10mm，电捕焦油自其他工序回收后，保存为固态，粒度不作特别的限制。
通过保温管路接引煅烧车间的导热油作为混合工序的加热介质，本实施例中导热油温度约230℃。在导热油的加热下，原料的温度控制在180℃，同时充分搅拌进行混捏，此时电捕焦油融化并充分浸润残极粉尘与颗粒料，原料呈糊状。
使用模压机将糊料制成制成生坯，并将成型后的生坯装入焙烧炉，在1150℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯，将焙烧后的熟炭坯破碎为6mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料。
将本发明实施例1至实施例5制备得到的填充料，通过试验来系统评价其效果，并以市售冶金焦或石油焦作为对照。
1、导热系数的测定
将本发明实施例1至实施例5制备得到填充料进行导热系数的测定，对照组为市售的冶金焦和石油焦，采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的导热系数是以实施例1的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例1结果的计算比值，测试结果如下表1所示。
表1导热系数测定结果
| 组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 导热系数 | 100.00％ | 98.53％ | 102.57％ |
| 组别 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 导热系数 | 144.85％ | 142.28％ | |
| 组别 | 市售冶金焦 | 市售石油焦 | |
| 导热系数 | 74.63％ | 55.15％ |
2、粒度均匀系数的测定
将本发明实施例1至实施例5制备得到填充料进行粒度均匀系数的测定，对照组为市售的冶金焦和石油焦，采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的粒度均匀系数是以实施例1的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例1结果的计算比值，测试结果如下表2所示。
| 组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 粒度均匀系数 | 100.00％ | 115.31％ | 105.27％ |
| 组别 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 粒度均匀系数 | 99.35％ | 122.18％ | |
| 组别 | 市售冶金焦 | 市售石油焦 | |
| 粒度均匀系数 | 64.53％ | 85.64％ |
3、吸附性系数的测定
将本发明实施例1至实施例5制备得到填充料进行吸附性系数的测定，对照组为市售的冶金焦和石油焦，采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的吸附性系数是以实施例1的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例1结果的计算比值，测试结果如下表3所示。
| 组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 吸附性系数 | 100.00％ | 105.66％ | 112.38％ |
| 组别 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 吸附性系数 | 97.25％ | 109.71％ | |
| 组别 | 市售冶金焦 | 市售石油焦 | |
| 吸附性系数 | 75.43％ | 77.26％ |
由上可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)制备得到的填充料导热性良好、粒度均匀，且吸附性更低，能够替代现有技术中使用的冶金焦或石油焦，降低生产成本，提高产品质量；
(2)充分利用了废残极粉尘和颗粒，以及预焙阳极焙烧、成型融化沥青等过程产生的废焦油，提高了残极实收利用率，变废为利，且符合环保要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种预焙阳极炭坯填充料，其特征在于，所述填充料包括：质量份数为46±2％的废残极粉尘，质量份数为28±2％的细颗粒料，质量份数为26±2％的电捕焦油。
2.根据权利要求1所述的预焙阳极炭坯填充料，其特征在于，所述废残极粉尘的粒度为0.15-0.075mm，所述细颗粒料的粒度为5-0.5mm。
3.一种制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，用于制备权利要求1或2所述的预焙阳极炭坯填充料，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
(1)将废残极细颗粒料、废残极粉尘、电捕焦油混合，在160-190℃下充分搅拌均匀得到糊料；
(2)将糊料成型制成生坯；
(3)将生坯装入焙烧炉，在1100-1200℃的温度下充分焙烧，得到熟炭坯；
(4)将焙烧后的熟炭坯破碎为1-10mm的颗粒成品，筛分得到预焙阳极炭坯填充料；
其中，废残极细颗粒料占原料配比总质量的20-40％，废残极粉尘占原料配比总质量的40-60％，电捕焦油占原料配比总质量的20-40％。
4.根据权利要求3所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，废残极细颗粒料的粒度为0.5-5mm；废残极粉尘的粒度为0.075-0.15mm。
5.根据权利要求3所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，通过保温管路引接煅烧车间的导热油作为加热介质对步骤(1)中的原料进行加热。
6.根据权利要求5所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，所述导热油的温度为180-240℃。
7.根据权利要求3所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中在170-180℃进行搅拌，得到糊料。
8.根据权利要求3所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中通过模压机将糊料制成生坯。
9.根据权利要求3所述的制备预焙阳极炭坯填充料的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中在1150℃的温度下进行焙烧。
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