CN1128303A - 一种自焙铝电解净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自熔铝电解净化工艺，属于有色金属冶炼工艺环境保护领域。该工艺分为采用计算机控制铝电解生产工艺、实现侧插自焙槽铝电解生产自动打壳下料、采用改质沥青生产“干式”阳极糊、采用“干法”净化四步工艺综合利用，来达到烟气净化的目的。同时又能降低能消耗，改善劳动条件，提高机械化，自动化程度，使得烟气排放浓度低于国家标准，并为自焙铝电解生产烟气净化开辟了新途径。

Description

一种自焙铝电解净化工艺

本发明涉及一种自培铝电解净化工艺，属于有色金属冶炼工艺环境保护领域。

目前我国无一完整的自焙槽铝电解烟气净化技术，世界各国铝冶炼行业只有其中一部分。自焙侧插铝电解烟气净化受工艺及烟气成份的限制，不能单独采用一般的除尘工艺，这里主要是目前全国自培铝电解槽的烟气集气效率较低，既需减少自焙铝电解槽生产产生的烟气量，又需提高集气效率，对于烟气成份由于自焙铝电解生产所产生的烟气中的沥青挥发份和含氟烟气，两种物质不能单一采用一种净化工艺。

本发明的目的在于避免上述现有技术中存在的不足之处而提供的一种既能控制和减少沥青挥发份产生，并分离沥青物和氟化物又能回收含氟烟气的一种工艺。

本发明的目的是采取以下措施实现的：

该工艺采用计算机控制、自动打壳下料工艺、干式阳糊工艺、干法净化工艺四步工艺综合利用来达到烟气净化的目的，其中：

A：计算机控制：为采集各槽槽电压，当电压大于16伏，计算机执令发阳极报警信号，在4.15～4.25伏范围内自动调整极距，一般情况下槽电压设定值为4.2伏，控制范围上限4.5伏，下限3.9伏，调整范围上限4.25伏，下限4.15伏，电流控制范围为上限6.5万安培，下限5.8万安培；

B：自动打壳下料：在62KA侧插自焙铝电解槽上安装自动打壳加料系统，打壳加料时间间隔为4.5～5分钟，每次加料为2.9kg，电解技术工艺参数为电解槽温度：950～955℃，槽工作电压：4.2～4.3V，电解质水平：20～21cm，极距：4.0～4.05cm，铝液水平：34～35cm，槽底压降：465～475mv，分子比：1∶2.7，电流效率：88.2％以上；

C：干式阳极糊：阳极糊采用石油焦、沥青配制而成，固体炭素经过破碎、煅烧、中碎、筛分、磨粉、配料与熔化的沥青混捏成型冷却后生产出成品；本发明的特点是以锻后石油焦和高温沥青为主要原料，采用高温其软化点在105～115℃沥青代替中温沥青，改大块糊为颗粒状糊或向电解槽加热糊，高温沥青经熔化脱水后和干料按沥青为：25～26％的比例加入锅内，生产条件为干混15分钟，湿混35分钟，出糊温度170～200℃，软化点配方是：软化点：109℃±3℃(环球法)，QI：＜11％，BI：＞32％，结焦率EC：＞58％，挥发份：＜42％，比重≥1.32g/cm，馏份(＜360℃)＜1.5％，灰份：＜0.4％，Fe＜0.03％，S：＜0.05％，NaO：＜0.01％，阳极糊沥青比例：24～26％。

D：干法净化：即干式黑白法技术工艺，基本特点是利用氧化铝吸附氟化氢的特性实现净化目的，利用炭粉吸附沥青为黑法净化；利用氧化铝吸附含氟烟气为白法净化，吸附后的烟气经布袋除尘器或电除尘器实行气固分离，分离后载氟氧化铝经储运系统返回电解生产中使用。

本发明的效果：

本发明对侧插自焙铝电解生产中的烟气净化现提出四步工艺方法加以实施，第一步利用微机控制铝电解生产工艺，降低烟气的产生量；第二步实现侧插自焙槽铝电解生产自动打壳下料，利用现有的烟气集气设施卷吊门或排烟道管道，尽可能的提高烟气集气效率，可达85％，第一步和第二步的目的是提高机械化自动化水平和加强密闭提高集气效率。第三步采用改质沥青生产“干式阳极糊”减少含氟烟气中的沥青挥发份，达到沥青挥发份与氟化物气体分离的目的。第四步采用“干法”净化技术对含氟烟气进行净化，效率可达98％，上述四步工艺连续实施后，侧插自焙铝电解生产环境可达清洁工厂标准，烟气排放浓度等低于国家标准，并为该槽的发展及烟气净化开辟新途径。

附图及图面说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中计算机控制的工艺流程图；

图3为本发明中“干糊”生产工艺流程图；

图4为本发明中“干法”净化技术工艺流程图。

下面结合附图对本发明的实施作进一步详述：

一、微机控制铝电解的方法：

利用微机控制自焙铝电解生产是尽可能的降低烟气产生量，提高集气效率必不可少的条件。包头铝厂60KA侧插自焙阳极铝电解生产计算机控制技术，其功能主要是采集各槽槽电压，当槽电压大于16伏，计算机执令发阳极报警信号，在4.15～4.25伏范围内自动调整极距，并打印槽号、槽电压、平均电流、阳极上升、下降和效应次数。为保持电解槽良好的工作状态，实现电解槽的最佳热平衡，计算机接电解槽内极距以槽内阻为主要控制参数进行调节，其数学槽型为：

在一般情况下，槽电压设定值为4.2伏，控制范围上限4.5伏，下限3.9伏，调整范围上限4.25伏，下限4.5伏，电流控制范围为上限6.5万安培，下限5.8万安培。其次实现对电解槽生产状态监测控制，主要是显示出铝，转换阳极、自动、手动功能，槽异常等状态以及显示槽电压、系列电流，电压小时数值等。第三为生产指挥者提供各种生产参数报表，主要是分析铝电解生产中的各种状态，供指挥者对生产指挥作出相应的决策。所以利用微机控制铝电解生产是降低铝电解生产烟气量，提高集气效率的最佳有效途径之一。

二、侧插自焙铝电解生产的自动打壳下料工艺方法：

在降低炉面的前提下包头铝厂在62KA侧插自培铝电解槽上安装自动加料系统。大大的提高了侧插自培槽的机械化、自动化程度，减轻了工人的劳动强度。由于采用自动打壳系统，电解槽的炉帘可不必打开，槽内烟尘外逸量大大减少，工作环境得到改善，自动打壳下料工艺理论参数为：自动打壳加料系统以厂房内压缩空气作动力，打壳加料时间间隔为4.5～5分钟，每次加料量为2.9kg。

电解技术工艺参数为：电解槽温度：950～955℃，槽工作电压：4.2～4.3V，电解质水平：20～21cm，极距：4.0～4.05cm，铝液水平：34～35cm，槽底压降：465～475mv，分子比：1∶2.7，电流效率：88.2％以上。

这一工艺：经几年的实践，经国内有关专家鉴定认为：

1.自动打壳加料系统：能够满足自焙槽的正常要求，实现了定时、定量打壳加料。

2.自动打壳加料系统代替了人工机械打壳和人工加料，大幅度的减轻了工人的劳动强度，提高了自焙槽的自动化、机械化程度。

3.实现了自动打壳加料后，电解槽密闭率显著提高，槽内烟气的逸出大幅度减少，改善了劳动环境，提高了集气效率，为今后侧插自焙铝电解槽烟气净化提供有力的条件。

4.该工作试验经济技术指标较好，电流效率达到88.2％，直流电耗为14600度/吨铝，氟化盐消耗也有所降低。

5.该技术成果达到国内先进水平，为侧插自焙槽实现自动打壳加料，为该槽型改造开辟了新途径。

上述工艺后自焙插铝电解生产就烟气净化而言集气效率达到85％以上，为烟气净化创造先决条件。

三、利用改质沥青制造“干式阳极糊”：

完成了自动打壳加料后，应再想办法缩短阳极工作时间(主要是缩短炉帘开起时间、加强密闭)，阳极糊是侧插自培铝电解做导电阳极用的重要材料，所产生的阳极糊采用石油焦，沥青现制而成，固体炭素经过破碎、煅烧、中碎、筛分、磨粉，配料与熔化的沥青混捏成型冷却后生产出成品。在铝电解生产过程中，在电解槽950℃多度下焙烧成电极，在此过程中阳极糊中沥青挥发进入烟气之中，给利用氧化铝吸附烟气中的氟带来较大困难，为此，分离烟气中的沥青挥发物质是成功的进行净化的重要一步。利用高温沥青代替中温沥青是降低电解烟气中沥青表面挥发份最佳方案，采用高温沥青后需改大块糊为颗粒状糊或向电解槽加以热糊，(即“干糊”生产)。干糊生产是铝用炭素制品的新技术，与普通糊相比烟气中粉尘含量，沥青挥发份含量下降约50％，阳极消耗减少约2％，电流效率也有提高，更为主要的是在铝电解生产含氟烟气中降低了沥青挥发份含量，为烟气净化提供了前提条件，同时减少了管道内壁的粘结物。不易使管道堵塞。为第四步“干法”净化创造了条件，同时也使干法净化返回电解槽的氧化铝含炭量不致过高，为综合利用提出了可能性。我厂研制的干糊生产以煅后石油焦和高温沥青为主要原料。对煅后石油焦的要求和普通糊一致。高温沥青经熔化脱水后和干料按一定比例加入锅内，其特点是沥青配比较低25～26％，二是采用挥发份较低的高温(软化点105～115℃)沥青。一般情况下中温沥青糊的沥青挥发份为50％左右，在电解中挥发量约为25％左右，高温沥青的沥青挥发份45％，在电解过程中挥发份为20％。本发明研制成功并经中国有色金属工业总公司鉴定通过的干糊大颗粒硬沥青成份，软化点配方比例为：

软化点           109℃±3℃(环球法)

QI               ＜11％

BI               ＞32％

结焦率EC         ＞58％

挥发份           ＜42％

比重             ≥1.32g/cm³

馏份(＜360℃)    ＜1.5％

灰份             ＜0.4％

Fe               ＜0.03％

S                ＜0.05％

Na₂O            ＜0.01％

阳极糊沥青的比例 24～26％

生产条件为干混15分钟，湿混35分钟，出糊温度：170～200℃，采用这种由高温沥青配制是配比较低的“干糊”，就60KA电解槽而言，其电解烟气沥青挥发物量约为0.42～0.5kg/台时，只有采用这种“干糊”净化系统返回的氧化铝，才能满足生产工艺的要求。

四、“干法”净化工艺：

侧插自焙铝电解生产计算机控制和自动打壳下料后，降低了烟气产生量，提高了集气效率，并采用高温沥青使烟气中沥青挥发份大大降低，为下一步利用“干法”净化工艺制造了有利条件。

铝电解生产烟气“干法”净化是利用氧化铝吸附氟化氢的特性而实现净化的目的。

氧化铝吸附氟化氢属于气相吸附反应，通常是指固气吸附，是指当气体分子由于而郎运动接近固定表面时，受到固体表面层分子剩余价力的吸引其化学反应式为：

吸附又分为物理吸附和化学吸附，在铝电解行业利用炭粉吸附沥青烟称为“黑法”净化，属于物理吸附。而利用氧化铝吸附含氟烟气称之为“白法”净化，属于化学吸附。采用工业氧化铝作吸附剂是最合理、经济的选择。它不仅符合氧化铝的物理、化学条件，而且反应生成的含氟氧化铝还能返回电解生产中使用。吸附后的烟气经布袋除尘器或电除尘器等实行气固离，分离后载氟氧化铝经储运系统返回电解生产中。“干法”净化系统具有流程简单，吸附剂采用电解原料氧化铝，捕集的氟可直接返回电解生产中使用，适合北方地区，不产生二次污染。

本发明经以上四步工艺后，侧插自焙铝电解烟气达到净化的目的。

本发明的优点是：降低能源消耗，改善了劳动条件，提高了机械化、自动化程度，烟气排放浓度低于国家标准，并为烟气净化开辟了途径。

Claims (1)

1一种自焙铝电解净化工艺，其特征在于：该工艺采用计算机控制、自动打壳下料工艺、干式阳极糊工艺、干法净化工艺四步工艺综合利用来达到烟气净化的目的，其中：

A：计算机控制：为采集各槽槽电压，当电压大于16伏，计算机执令发阳极报警信号，在4.15～4.25伏范围内自动调整极距，一般情况下槽电压设定值为4.2伏，控制范围上限4.5伏，下限3.9伏，调整范围上限4.25伏，下限4.15伏，电流控制范围为上限6.5万安培，下限5.8万安培；

B：自动打壳下料：在62KA侧插自焙铝电解槽上安装自动打壳加料系统，打壳加料时间间隔为4.5～5分钟，每次加料为2.9kg，电解技术工艺参数为电解槽温度：950～955℃，槽工作电压：4.2～4.3V，电解质水平：20～21cm，极距：4.0～4.05cm，铝液水平：34～35cm，槽底压降：465～475mv，分子比：1∶2.7，电流效率：88.2％以上；

C：干式阳极糊：阳极糊采用石油焦、沥青配制而成，固体炭素经过破碎、煅烧、中碎、筛分、磨粉、配料与熔化的沥青混捏成型冷却后生产出成品；本发明的特点是以锻后石油焦和高温沥青为主要原料，采用高温其软化点在105～115℃沥青代替中温沥青，改大块糊为颗粒状糊或向电解槽加热糊，高温沥青经熔化脱水后和干料按沥青为：25～26％的比例加入锅内，生产条件为干混15分钟，湿混35分钟，出糊温度170～200℃，软化点配方是：软化点：109℃±3℃(环球法)，QI：＜11％，BI：＞32％，结焦率EC：＞58％，挥发份：＜42％，比重≥1.32g/cm，馏份(＜360℃)＜1.5％，灰份：＜0.4％，Fe＜0.03％，S：＜0.05％，NaO：＜0.01％，阳极糊沥青比例：24～26％。

D：干法净化：即干式黑白法技术工艺，基本特点是利用氧化铝吸附氟化氢的特性实现净化目的，利用炭粉吸附沥青为黑法净化；利用氧化铝吸附含氟烟气为白法净化，吸附后的烟气经布袋除尘器或电除尘器实行气固分离，分离后载氟氧化铝经储运系统返回电解生产中使用。

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