CN114349512B - 铝电解用低炭渣预焙阳极制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，包括以下步骤：(1)将石油焦经高温煅烧后得到煅后焦，煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；(2)将煅后焦、改性沥青、残极、添加剂进行混捏，得到糊料在成型机中成型，得到预焙阳极生坯；(3)将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以15‑20℃/h升温至350‑400℃，并保温3‑6h；所述焙烧为以50‑65℃/h从室温升温至1150‑1170℃，并保温18‑26h；所述二次煅烧为以50‑65℃/h从室温升温至1500‑1600℃，并保温35‑45h。本发明的方法，通优化预焙阳极的配方和生产工艺，使得制备得到的预焙阳极各项指标均达到或优于标准。尤其是有效降低电解槽阳极掉渣量，确保电解槽平稳高效运行。

Description

铝电解用低炭渣预焙阳极制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，特别涉及一种铝电解用低炭渣预焙阳极的制备方法。
背景技术
预焙阳极是铝电解槽的心脏，在铝电解槽中起着导电和参与电化学反应的作用，其质量的优劣直接或间接影响到铝电解槽能否平稳地运行以及电流效率、电能消耗、阳极炭耗、原铝产品质量等。
在电解过程中预焙阳极既作为导电材料，又同时参与电化学反应。由于预焙阳极中骨料和黏结剂基体的化学活性不一样，因此在电解生产过程中预焙阳极会发生选择性氧化反应。阳极中活性大的黏结剂基体被优先选择性侵蚀，而活性小的骨料则不能被完全氧化，这种反应会造成阳极骨料脱落进入电解质形成炭渣。正常电解生产过程中，随着阳极的不断消耗，不可避免的会产生一定量的炭渣，电解槽中炭渣量增多会破坏正常的生产技术条件，导致电解槽运行紊乱，电流效率降低，能耗、物耗增高，严重的还会发生阳极事故甚至停槽，影响电解槽寿命。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝电解用低炭渣预焙阳极的制备方法，从而克服预焙阳极掉渣量大、长包等的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，包括以下步骤：
(1)将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料1-5％，粒度为3-6mm颗粒料1-5％，粒度为0.075-3mm颗粒料36-66％，粒度≤0.075mm粉料30-48％；
(2)将煅后焦、改性沥青、残极、添加剂进行混捏，得到混捏料，成型机中成型，得到预焙阳极生坯；其中，煅后焦、改性沥青、残极的重量比为：100:15-25:5-15；所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.05-3:1-5；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.05-1:1-5；
(3)将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以15-20℃/h升温至350-400℃，并保温3-6h；所述焙烧为以50-65℃/h从室温升温至1150-1170℃，并保温18-26h；所述二次煅烧为以50-65℃/h从室温升温至1500-1600℃，并保温35-45h。
优选地，上述技术方案中，改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
优选地，上述技术方案中，所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂或/和呋喃树脂以及葱油。
优选地，上述技术方案中，所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂或呋喃树脂和葱油混合的质量比为1-5:1-2:1。
优选地，上述技术方案中，所述残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:2-5。
优选地，上述技术方案中，步骤(2)混捏为，将煅后焦和残极在温度为120-130℃下搅拌30-60min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为145-155℃下搅拌15-25min。
一种铝电解用低炭渣预备阳极，使用上述的制备方法得到。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明铝电解用低碳渣预焙阳极制备方法，通过优化预焙阳极的配方，再加上优化预焙阳极的生产工艺，使得制备得到的预焙阳极各项指标均达到或优于标准。尤其是有效降低电解槽阳极掉渣量，确保电解槽平稳高效运行。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉。具体包括以下步骤：
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.5:2.2；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.5:1.3；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂、葱油混合的质量比为2:1:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12；
(3)混捏：将煅后焦和残极在温度为120-125℃下搅拌50min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为145-150℃下搅拌20min。成型机中成型，得到预焙阳极生坯。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以18℃/h升温至380℃，并保温5h。降至室温后，在进行焙烧，焙烧为以60℃/h从室温升温至1160℃，并保温22h；所述二次煅烧为以60℃/h从室温升温至1550℃，并保温40h，出炉冷却至室温，得到成品。
实施例2
一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉。具体包括以下步骤：
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料5％，粒度为3-6mm颗粒料1％，粒度为0.075-3mm颗粒料62％，粒度≤0.075mm粉料32％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:5。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.7:2。第二添加剂与改性沥青的质量比为0.3:1.6；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、呋喃树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、呋喃树脂、葱油混合的质量比为2:1.1:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为：100:17:9。
(3)混捏：将煅后焦和残极在温度为130℃下搅拌30min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为145℃下搅拌25min。成型机中成型，得到预焙阳极生坯。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以15℃/h升温至350℃，并保温6h；所述焙烧为以50℃/h从室温升温至1150℃，并保温26h；所述二次煅烧为以65℃/h从室温升温至1600℃，并保温35h。
实施例3
一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉。具体包括以下步骤：
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料1％，粒度为3-6mm颗粒料5％，粒度为0.075-3mm颗粒料48％，粒度≤0.075mm粉料46％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:4。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为1:3；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.6:2.3；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂、葱油混合的质量比为1.6:1.2:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为：100:25:15；
(3)混捏：将煅后焦和残极在温度为120℃下搅拌60min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为155℃下搅拌15min。成型机中成型，得到预焙阳极生坯。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以20℃/h升温至400℃，并保温3h；所述焙烧为以65℃/h从室温升温至1170℃，并保温18h；所述二次煅烧为以50℃/h从室温升温至1500℃，并保温45h。
实施例4
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料3％，粒度为3-6mm颗粒料5％，粒度为0.075-3mm颗粒料50％，粒度≤0.075mm粉料42％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:4。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为1.2:3.7；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.5:4.3；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、呋喃树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、呋喃树脂、葱油混合的质量比为3.4:1.3:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为：100:21:11。
对比例1
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方中的煅后焦组成不同。
备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料15％，粒度为3-6mm颗粒料12％，粒度为0.075-3mm颗粒料70％，粒度≤0.075mm粉料3％。
对比例2
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12。
对比例3
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
添加剂包括第一添加剂，第一添加剂包括石墨粉，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.5:2.2。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12；
对比例4
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
添加剂包括第二添加剂，第二添加剂与改性沥青的质量比为0.5:1.3；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂、葱油混合的质量比为2:1:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12。
对比例5
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为100-105℃，甲苯不溶物质量含量为32-35wt％，喹啉不溶物质量含量为6-8wt％，β-树脂6-10wt％，结焦值为59-60wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.5:2.2；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.5:1.3；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂、葱油。所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂和葱油混合的质量比为2:1:1。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12。
对比例6
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的原料配方不同。
(1)备料：将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料2％，粒度为3-6mm颗粒料2％，粒度为0.075-3mm颗粒料58％，粒度≤0.075mm粉料38％；
改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％。
残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:3.5。
添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.5:2.2；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.5:1.3；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括葱油。
(2)配料：煅后焦、改性沥青、残极的重量比为100:18:12。
对比例7
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的方法步骤不同。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行焙烧，得到预焙阳极；以60℃/h从室温升温至1160℃，并保温62h出炉冷却至室温，得到成品。
对比例8
本实施例与实施例1的不同在于，制备预焙阳极的方法步骤不同。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行预热、焙烧，得到预焙阳极；所述预热以18℃/h升温至380℃，并保温5h。降至室温后，在进行焙烧，焙烧为以60℃/h从室温升温至1160℃，并保温62h，出炉冷却至室温，得到成品。
对比例9
本实施例与实施例1的不同在于，制预焙阳极的方法步骤不同。
(3)混捏：将煅后焦和残极在温度为120-125℃下搅拌50min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为120-125℃下搅拌20min。成型机中成型，得到预焙阳极生坯。
(4)焙烧：将预焙阳极生坯进行预热、焙烧，得到预焙阳极；所述预热以18℃/h升温至380℃，并保温5h。降至室温后，在进行焙烧，焙烧为以60℃/h从室温升温至1550℃，并保温62h，出炉冷却至室温，得到成品。
测试实验
对实施例1-4和对比例1-9生产制得的铝电解预焙阳极的性能进行检测，根据YS/T63.9的规定测试得到。检测结果如表1所示：
Figure GDA0003868959260000101
Figure GDA0003868959260000111
采用本发明实施例生产工艺制得的铝电解预焙阳极各项指标均符合YS/T185-2012标准一级品要求。有的指标甚至优于标准的要求。而使用对比例的配方及工艺生产的预焙阳极，其各性能会出现明显差距，产品内部缺陷明显，有的性能不能满足YS/T285-2012所要求的的性能。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石油焦经高温煅烧后，得到煅后焦进行破碎、筛分，得到不同粒度焦骨料和粉料；煅后焦组合料按重量百分数计包括以下组分：粒度为6-9mm颗粒料1-5％，粒度为3-6mm颗粒料1-5％，粒度为0.075-3mm颗粒料36-66％，粒度≤0.075mm粉料30-48％；
(2)将煅后焦、改性沥青、残极、添加剂进行混捏，得到混捏料，成型机中成型，得到预焙阳极生坯；其中，煅后焦、改性沥青、残极的重量比为：100:15-25:5-15；所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂与改性沥青的质量比为0.05-3:1-5；第二添加剂与改性沥青的质量比为0.05-1:1-5，改性沥青为软化点为108-110℃，甲苯不溶物质量含量为27-29wt％，喹啉不溶物质量含量为10-11wt％，β-树脂21-22wt％，结焦值为55-57wt％；所述第一添加剂包括石墨粉；所述第二添加剂包括棕榈酸、酚醛树脂或/和呋喃树脂以及葱油，所述第二添加剂中棕榈酸、酚醛树脂或呋喃树脂和葱油混合的质量比为1-5:1-2:1；
(3)将预焙阳极生坯进行预热、焙烧和二次煅烧，得到预焙阳极；所述预热以15-20℃/h升温至350-400℃，并保温3-6h；所述焙烧为以50-65℃/h从室温升温至1150-1170℃，并保温18-26h；所述二次煅烧为以50-65℃/h从室温升温至1500-1600℃，并保温35-45h。
2.根据权利要求1所述的铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，其特征在于，所述残极为灰分含量小于1％，包括3-8mm粗颗粒料和粒度为0-3mm细颗粒料，粗颗粒料与细颗粒料的质量比为1:2-5。
3.根据权利要求1所述的铝电解用低炭渣预备阳极制备方法，其特征在于，步骤(2)混捏为，将煅后焦和残极在温度为120-130℃下搅拌30-60min，再加入改性沥青和添加剂，在温度为145-155℃下搅拌15-25min。
4.一种铝电解用低炭渣预备阳极，其特征在于，使用权利要求1-3任一所述的制备方法得到。
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