CN113666747A - 预焙阳极均质化原材料处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预焙阳极均质化原材料处理方法，包括以下步骤：A.石油焦原料的抓取、分配；B.石油焦原料的称重；C.石油焦原料的筛分；D.粒度判断：符合粒度的石油焦原料进行步骤E‑F；不符合粒度的石油焦原料进行步骤H；E.含硫量检测：对各盛装筒内的石油焦原料进行含硫量检测，将含硫量不同的石油焦原料分装至不同的检测筒内；F.微量元素含量检测：将各检测筒中的原料进行微量元素含量检测；G.将各检测筒内的石油焦原料的挥发分去除；H.石油焦原料的细化粉碎；I.选择最优石油焦原料；J.原料的掺混配料。本发明能够对不同石油焦原料的指标进行分类，根据不同的指标生产出不同质量指标的预焙阳极，保证了原材料的配比平衡性。

Description

预焙阳极均质化原材料处理方法
技术领域
本发明涉及电解技术领域，更具体涉及一种预焙阳极均质化原材料处理方法。
背景技术
电解铝生产中，作为铝电解槽“心脏”的预焙阳极起着把电流导入电解槽和参与阳极反应的作用。石油焦是生产电解铝用预焙阳极最主要原料，1吨电解铝约需耗0.5吨预焙阳极，1吨预焙阳极产品需0.95～1.1吨石油焦原料。
石油焦质量和可利用性对电解铝工业至关重要，随着我国炭素产品迅速增加，需要大量的石油焦作为原料，导致优质石油焦货源紧张，且价格持续走高，而不适用于炭素材料生产的燃料及石油焦粉则越来越多，在保证得到高性能预焙阳极产品的基础上，进一步降低原材料成本是该行业重点发展方向。
目前市面上的石油焦有多种类型，每种石油焦所含指标不同，不同指标的石油焦生产出的预焙阳极产品的质量不同，因此生产的预焙阳极产品质量参差不齐，导致无法根据需要生产出相应的预焙阳极产品。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种预焙阳极均质化原材料处理方法，以解决背景技术的问题，以能够对不同石油焦原料的指标进行分类，根据不同的指标生产出不同质量指标的预焙阳极。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
预焙阳极均质化原材料处理方法，包括以下步骤：
A.石油焦原料的抓取、分配：将不同种石油焦原料分别通过抓料抓取至不同组的料仓；
B.石油焦原料的称重：对不同组料仓内的石油焦原料进行称重，称重后的结果反馈至PLC控制器；
C.石油焦原料的筛分：称重后的不同种石油焦原料分别进入各自的多级筛分筒进行多级筛分，每级筛分筒筛分分离的石油焦原料分别装入不同的盛装筒内；
D.粒度判断：在所述步骤C中，对各盛装筒内的石油焦原料进行粒度判断；
符合粒度的石油焦原料进行步骤E-F的多级性能筛选环节；不符合粒度的石油焦原料进行步骤H；
E.含硫量检测：对各盛装筒内的石油焦原料进行含硫量检测，将含硫量不同的石油焦原料分装至不同的检测筒内；
F.微量元素含量检测：将各检测筒中的原料进行微量元素含量检测，并使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的粒度、含硫量和微量元素含量，实现各检测筒内的石油焦原料具有不同的粒度、含硫量、微量元素含量；
G.将各检测筒内的石油焦原料的挥发分去除；对检测筒内的石油焦原料再次进行称重，使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的重量；
H.石油焦原料的细化粉碎：将所述步骤D中不符合粒度的石油焦原料返回粉碎机内细化粉碎，细化粉碎后石油焦原料重新进行步骤C；
I.对所述步骤G中的石油焦原料进行成分、物性分析，对石油焦原料进行煅烧，选择最优石油焦原料；
J.原料的掺混配料：根据所述步骤I，将最优石油焦原料通过搅拌输送机进行输送；在石油焦原料输送过程中向搅拌输送机内加入辅助原料，通过搅拌输送机对原料进行掺混并将原料输送至混捏工序。
进一步优化技术方案，所述步骤I具体包括以下步骤：
S1、建立石油焦原料成分、性能数据库；
S2、利用生石油焦专家混配系统进行优化计算，得到满足生产要求的成分达标、成本最低的最优方案；
S3、对石油焦原料进行煅烧；
S4、对煅后焦、生块、预焙阳极块性能进行跟踪分析与反馈，判定是否满足产品要求，并及时反馈至上游工序，确定是否需要原料改善或工艺改进。
进一步优化技术方案，所述石油焦原料采用石油焦细焦粉。
进一步优化技术方案，所述辅助原料为无烟煤、木炭或复合木炭颗粒。
进一步优化技术方案，所述步骤A-I在封闭环境中进行。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明能够对不同石油焦原料的指标进行分类，根据不同的指标生产出不同质量指标的预焙阳极，保证了原材料的配比平衡性。本发明采用不同挥发分、不同挥硫含量、不同微量元素含量以及不同性能石油焦原料掺配技术，在增加产量的前提下，提高煅烧炉的利用效率，保证产品微量元素符合生产和质量要求，并应用于指导预焙阳极生产工艺参数调整，确保预焙阳极质量性价比最高。
本发明将各检测筒内的石油焦原料的挥发分去除，这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明所述步骤I的工艺流程示意图；
图3为本发明生石油焦专家混配系统的界面图一；
图4为本发明生石油焦专家混配系统的界面图二；
图5为本发明生石油焦配料单的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
预焙阳极均质化原材料处理方法，结合图1和图2所示，包括以下步骤：
A.石油焦原料的抓取、分配：将不同种石油焦原料分别通过抓料抓取至不同组的料仓。本发明中共设置有五个料仓，分别用于盛装不同种类的石油焦原料。
B.石油焦原料的称重：对不同组料仓内的石油焦原料进行称重，称重后的结果反馈至PLC控制器。
本发明中的料仓内设置有重量传感器，通过重量传感器对料仓内的石油焦原料进行称重。
C.石油焦原料的筛分：称重后的不同种石油焦原料分别进入各自的多级筛分筒进行多级筛分，每级筛分筒筛分分离的石油焦原料分别装入不同的盛装筒内。
每几个盛装筒可设置为一组，不同组的盛装筒对不同种石油焦原料进行盛装。
D.粒度判断：在步骤C中，对各盛装筒内的石油焦原料进行粒度判断。
石油焦原料介于几毫米之间，若石油焦原料过大，将不符合生产需求。
符合粒度的石油焦原料进行步骤E-F的多级性能筛选环节；不符合粒度的石油焦原料进行步骤H。
E.含硫量检测：对各盛装筒内的石油焦原料进行含硫量检测，将含硫量不同的石油焦原料分装至不同的检测筒内。
F.微量元素含量检测：将各检测筒中的原料进行微量元素含量检测，并使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的粒度、含硫量和微量元素含量，实现各检测筒内的石油焦原料具有不同的粒度、含硫量、微量元素含量。
G.将各检测筒内的石油焦原料的挥发分去除。该步骤是将石油焦挥发分尽量除掉，这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。
对检测筒内的石油焦原料再次进行称重，使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的重量。通过该步骤，PLC控制器能够采集到各检测筒的内石油焦原料的重量值，将各检测筒的内石油焦原料的重量值求和即可得到此时石油焦原料的重量总值。将该重量总值与步骤B中料仓内的石油焦原料的重量总值比对，即可求得石油焦原料的挥发分去除值，以判断石油焦原料的挥发分去除情况。
若石油焦原料的挥发分去除不符合要求，需再次对石油焦原料的挥发分进行去除，直到满足要求为止。
H.石油焦原料的细化粉碎：将步骤D中不符合粒度的石油焦原料返回粉碎机内细化粉碎，细化粉碎后石油焦原料重新进行步骤C。
I.对所述步骤G中的石油焦原料进行成分、物性分析，对石油焦原料进行煅烧，选择最优石油焦原料。
步骤I具体包括以下步骤：
S1、建立石油焦原料成分、性能数据库。采用国际标准的分析检测仪器设备对不同来源的石油焦原料灰分、挥发分、固定碳、硫、微量元素、真密度等进行分析检测，建立原料成分、性能以及库存等信息的数据库，并实时动态更新。
S2、利用生石油焦专家混配系统进行优化计算：根据下游用户产品要求，利用专家混配系统对石油焦原料进行最优化求解，得到满足生产要求的成分达标、成本最低的最优方案，通过拟合得到便于成产操作的配料单，并建立配料单数据库。本发明中的生石油焦专家混配系统可采用现有技术中已有的系统。
S3、对石油焦原料进行煅烧。
S4、煅后焦、生块、预焙阳极块性能跟踪分析与反馈：对不同石油焦配料下得到的煅后焦、成型后的生块和焙烧后的熟块各项指标进行分析检测，判定是否满足产品要求，确定一级品率，并及时反馈至上游工序，确定是否需要原料改善或工艺改进。
石油焦混配均质化技术的研究对象为多种来源、不同特征的石油焦原料，根据不同成分及微量元素含量的不同以及下游客户产品质量的要求，利用专家混配系统进行优化配料(如图3和图4所示)，得到最佳配料单(如图5所示)。该技术要求为：1)建立完备的原料、中间品、产品的物化性能数据库；2)专家混配系统具有高效准确最优化求解算法；3)不同数据之间进行动态化管理，具有良好的反馈机制。
混配不同种类、不同成分和不同粒度的石油焦可以弥补某些石油焦存在的质量缺陷，达到石油焦的均质化和阳极配方的稳定性，进而生产出理化性能指标较好的阳极产品；同时这也可变劣质石油焦资源为可用资源，使资源得到充分的综合利用，合理的混配比可以使石油焦采购成本最优，降低炭阳极生产成本。
在进行步骤I前，需要对步骤H中的石油焦原料进行落料操作，再进行步骤I的石油焦原料进行成分、物性分析过程。
石油焦原料的落料量的控制过程为：通过检测筒中的重量传感器对检测筒中的石油焦原料的重量进行检测并将检测信号反馈PLC控制器，由PLC控制器判断检测筒内石油焦原料的已落料量，根据需要落料量，通过PLC控制器控制检测筒上的开关阀动作。使得本发明能够根据化验数据进行比例上料，质量指标达到最优。
J.原料的掺混配料：根据所述步骤I，将最优石油焦原料通过搅拌输送机进行输送；在石油焦原料输送过程中向搅拌输送机内加入辅助原料，通过搅拌输送机对原料进行掺混并将原料输送至混捏工序。
本发明步骤A-J在封闭环境中进行，以避免对环境造成污染。
本发明每种石油焦所含指标不同，使其多种石油焦进行配比使其生产出的煅后焦指标符合预焙阳极产品的质量指标。
本发明中的石油焦原料采用石油焦细焦粉。本发明中的辅助原料为无烟煤、木炭或复合木炭颗粒。本发明有效利用现有石油焦细焦粉以及采用其它原料替代石油焦原料，利用无烟煤、木炭、复合木炭颗粒以及其它辅助原料，煤沥青为粘结剂，以制备低成本、理化性能和稳定性良好的电解铝用预焙阳极。
煤沥青在预焙阳极的生产过程中起到粘结剂的作用，其在成型工序通过混捏操作将煅后焦的颗粒料以及粉料等进行粘结形成糊料，使之具有塑性，在振动过程中更容易成型。
本发明采用不同挥发分、不同挥硫含量、不同微量元素含量以及不同性能石油焦原料掺配技术，在增加产量的前提下，提高煅烧炉的利用效率，保证产品微量元素符合生产和质量要求，并应用于指导预焙阳极生产工艺参数调整，确保预焙阳极质量性价比最高。

Claims (5)

1.预焙阳极均质化原材料处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.石油焦原料的抓取、分配：将不同种石油焦原料分别通过抓料抓取至不同组的料仓；
B.石油焦原料的称重：对不同组料仓内的石油焦原料进行称重，称重后的结果反馈至PLC控制器；
C.石油焦原料的筛分：称重后的不同种石油焦原料分别进入各自的多级筛分筒进行多级筛分，每级筛分筒筛分分离的石油焦原料分别装入不同的盛装筒内；
D.粒度判断：在所述步骤C中，对各盛装筒内的石油焦原料进行粒度判断；
符合粒度的石油焦原料进行步骤E-F的多级性能筛选环节；不符合粒度的石油焦原料进行步骤H；
E.含硫量检测：对各盛装筒内的石油焦原料进行含硫量检测，将含硫量不同的石油焦原料分装至不同的检测筒内；
F.微量元素含量检测：将各检测筒中的原料进行微量元素含量检测，并使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的粒度、含硫量和微量元素含量，实现各检测筒内的石油焦原料具有不同的粒度、含硫量、微量元素含量；
G.将各检测筒内的石油焦原料的挥发分去除；对检测筒内的石油焦原料再次进行称重，使得检测筒外部的电子显示屏显示该检测筒中石油焦原料的重量；
H.石油焦原料的细化粉碎：将所述步骤D中不符合粒度的石油焦原料返回粉碎机内细化粉碎，细化粉碎后石油焦原料重新进行步骤C；
I.对所述步骤G中的石油焦原料进行成分、物性分析，对石油焦原料进行煅烧，选择最优石油焦原料；
J.原料的掺混配料：根据所述步骤I，将最优石油焦原料通过搅拌输送机进行输送；在石油焦原料输送过程中向搅拌输送机内加入辅助原料，通过搅拌输送机对原料进行掺混并将原料输送至混捏工序。
2.根据权利要求1所述的预焙阳极均质化原材料处理方法，其特征在于：所述步骤I具体包括以下步骤：
S1、建立石油焦原料成分、性能数据库；
S2、利用生石油焦专家混配系统进行优化计算，得到满足生产要求的成分达标、成本最低的最优方案；
S3、对石油焦原料进行煅烧；
S4、对煅后焦、生块、预焙阳极块性能进行跟踪分析与反馈，判定是否满足产品要求，并及时反馈至上游工序，确定是否需要原料改善或工艺改进。
3.根据权利要求1所述的预焙阳极均质化原材料处理方法，其特征在于：所述石油焦原料采用石油焦细焦粉。
4.根据权利要求1所述的预焙阳极均质化原材料处理方法，其特征在于：所述辅助原料为无烟煤、木炭或复合木炭颗粒。
5.根据权利要求1所述的预焙阳极均质化原材料处理方法，其特征在于：所述步骤A-J在封闭环境中进行。
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