CN1445383A

CN1445383A - 自焙型电解槽阳极保护环

Info

Publication number: CN1445383A
Application number: CN 03108995
Authority: CN
Inventors: 王洪; 肖伟峰; 肇玉卿; 陆惠国; 屈毅; 唐瑶
Original assignee: LANZHOU ALUMINIUM INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: LANZHOU ALUMINIUM INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2003-10-01

Abstract

一种自焙型电解槽阳极保护环，它以干式阳极糊切割产生的颗粒为原料，粒度组成按重量百分比计为：＞15mm粒级3％、10～15mm粒级25％、6～10mm粒级41％、2～6mm粒级20％、6～0mm粒级11％。在预焙阳极碳块组装时，在阳极钢爪与碳孔之间浇铸的磷生铁上环绕钢爪用工业硬纸板、薄铝板或对原铝不造成污染的其它材质围成环状壳体，将上述干式阳极糊颗粒堆砌在中间，干式阳极糊颗粒在铝电解生产过程中，利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成型，焙烧温度140℃～700℃，阳极糊颗粒焦化过程完成后，在阳极钢爪周围形成一个坚硬的、结合紧密的并具有良好导电性能的烧结环。对钢爪和磷生铁起到保护作用，延长换极周期，降低吨铝预焙阳极碳块消耗，保证原铝质量，经济效益显著。

Description

自焙型电解槽阳极保护环

技术领域本发明属于有色金属铝电解技术领域，特别是一种用于预焙阳极铝电解槽阳极钢爪的保护环及制作工艺。

背景技术预焙阳极铝电解槽阳极碳块组包括导杆、钢爪、碳块三部分。碳块顶部有四个装配钢爪用的碳孔，钢爪和碳孔之间用磷生铁浇铸连接。在铝电解生产中阳极碳块下部浸在950℃左右的高温电解质中，并不断发生电化学反应而消耗。为避免电解质侵蚀钢爪和磷生铁，影响原铝质量和造成掉极事故，当碳阳极在电解过程中不断消耗即将达到极限高度时，就必须更换阳极。预焙铝电解槽阳极保护环是九十年代初开始研究的，由于阳极保护环具有抗侵蚀的特性，使得阳极有效参与电化学反应的时间延长，即延长了阳极使用周期。但是，现有的预焙铝电解槽阳极保护环(简称预焙环)是用碳素材料制成的，炭素材料为煅后石油焦或无烟煤、石墨，经破碎、筛分后，按不同的粒级配成骨料，再将沥青加入骨料中，在混捏锅内搅拌、混捏，然后用挤压或振动成型机在模具内成型为两个半圆环，而后置于焙烧炉以1000℃高温焙烧而成，使用时把两个半圆环用碳胶粘结成一个整环，对钢爪起到保护作用。该预焙环是套在碳阳极以上的钢爪外部，由于使用前已经经过预先焙烧处理，在电解过程中无粘结剂软化、焦化粘结的过程，所以与阳极块的结合处难免存在缝隙，使少量电解质侵入而腐蚀钢爪和磷生铁，仍然存在污染电解原铝、阳极残极率和钢爪修复成本居高不下的情况。另外，该保护环需专门耗能焙烧，浪费能源。

发明内容本发明的目的在于提供一种利用电解槽干式阳极糊切割的同时产生的颗粒作为原料，制作出与阳极间粘结强劲、抗腐蚀作用显著、可有效延长换极周期、降低生产成本、保证原铝质量的自焙型电解槽阳极保护环。

本发明的另一个目的在于提供一种自焙型电解槽阳极保护环的制作工艺，可充分利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成型，而无需专门耗能焙烧。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：该自焙型电解槽阳极保护环，以生产干式阳极糊过程产生的颗粒糊为原料，颗粒糊粒级组成按重量百分比计为：＞15mm粒级3％、10～15mm粒级25％、6～10mm粒级41％、2～6mm粒级20％、6～0mm粒级11％。

所述干式阳极糊，是指煅后石油焦或沥青焦76±4％，经破碎、煅烧、筛分后，按照质量分数计：+10mm不小于2％、-10～+4mm粒级17±3％、-4～+2mm粒级18±3％、-2mm～+0.15mm粒级不要求、-0.15mm粒级42±3％(其中：-0.075mm粒级30±3％)制成干料，用24％±4％的改质煤沥青加入干料中，糊料在混捏锅加热至170℃～180℃，干混15分钟加入改质高软化点沥青湿混35分钟出糊；经制团机制成φ100mm左右的条形糊，过切割机切割成15～100mm无规则块糊，在切割的同时产生15～0mm的颗粒；干式块糊和颗粒糊随皮带各自在不同的部位分离，干式块糊进入成品仓供电解使用，颗粒糊进入铁箱中作为生产自焙型阳极保护环的原料。

该自焙电解槽阳极保护环的制作工艺，在预焙阳极碳块组装时，在阳极钢爪与碳孔之间浇铸的磷生铁上环绕钢爪围成一环状壳体，将上述干式阳极糊颗粒堆砌在中间，干式阳极糊颗粒在铝电解生产过程中，利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成型，焙烧温度140℃～700℃，阳极糊颗粒焦化过程完成后，在阳极钢爪周围形成一个坚硬的、结合紧密的并具有良好导电性能的烧结环。

本发明提供的自焙型电解槽阳极保护环，其环状壳体内的干式阳极糊颗粒在铝电解生产过程中利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成一个坚硬的、结合紧密的并具有良好导电性能的烧结环，对钢爪和磷生铁起到保护作用，延长换极周期，降低吨铝预焙阳极碳块消耗，保证原铝质量。据不完全测算：按每个碳阳极延长两天的换极周期来计算，可节约阳极碳块0.6吨，申请人兰州铝业股份有限公司228台预焙电解槽，年产电解铝12万吨，每台预焙电解槽有28组阳极碳块，则全公司年可节约预焙阳极碳块3786吨，扣除干式阳极糊颗粒一年的用量1200吨，年可创效益589万元。由于采用自焙型电解槽阳极保护环，年节约外购阳极环费用为292万元。则每年总的经济效益为881万元。

本发明的目的、特征及优点将通过实施例作进一步详细说明。

附图说明图1为自焙电解铝阳极保护环的结构示意图。

图2为自焙电解铝阳极保护环的局部俯视图。

具体实现方式本发明提供的自焙型电解槽阳极保护环，是以生产干式阳极糊过程产生的颗粒为原料，制备10吨保护环所需颗粒糊，其原料粒度按重量百分比计为：＞15mm粒级0.3吨、10～15mm粒级2.5吨、6～10mm粒级4.1吨、2～6mm粒级2.0吨、6～0mm粒级1.1吨。

上述干式阳极糊是取煅后石油焦或沥青焦76吨，经破碎、煅烧、筛分后，按照质量分数计：+10mm粒级7吨、-10～+4mm粒级17吨、-4～+2mm粒级18吨、-2mm～+0.15mm粒级16吨、-0.15mm粒级42吨(其中：-0.075mm粒级为30％)制成干料，用24吨的改质煤沥青加入干料中，糊料是用底开门间接式加热介质为热煤油的2000L混捏锅加热至175℃，干混15分钟加入高软化点沥青湿混35分钟出糊；经制团机制成φ100mm左右的条形糊，过切割机切割成15～100mm无规则块糊，在切割的同时产生颗粒15～0mm的碎糊颗粒；干式块糊和颗粒糊随皮带各自在不同的部位分离，干式块糊进入成品仓供电解使用，颗粒糊进入铁箱中作为生产自焙型阳极保护环的原料。

如图1、2所示，该自焙电解铝阳极保护环是这样制作的：在预焙阳极碳块组装时，在阳极钢爪2与碳孔之间浇铸的磷生铁4上环绕钢爪2设一环状壳体6，环状壳体6用自插式、镶嵌式或粘扣式工业纸板、薄铝板或对原铝不造成污染的其它材质围成，将上述干式阳极糊颗粒5堆砌在环状壳体6与钢爪2之间，颗粒糊5在铝电解生产过程中利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成型，当温度超过140℃左右时，干式阳极糊颗粒中的粘结剂开始软化、分解；200℃～300℃时糊内吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除；当温度超过350℃时，改质沥青中的焦碳开始粘结糊中的固体碳粒形成焦碳格，整体呈粘稠状态；500℃～650℃时，碳环聚合形成半焦；当温度超过700℃时，焦化过程基本完成，在阳极钢爪周围形成一个坚硬的、结合紧密的并具有良好导电性能的烧结环。

氧化铝是沥青烟气的良好吸附剂。在预焙阳极铝电解槽电解生产中阳极碳块上面有一层适当厚度的氧化铝保温料。这样，自焙环和阳极块一起被覆盖在氧化铝下面。电解时环被焙烧，含24％煤沥青的糊料中约35％左右的挥发物在其达到软化点时挥发。然而，所挥发的沥青烟被覆盖在环上的氧化铝通过范德华力所吸附。加之沥青烟非常之少可忽略不计。故不影响干法净化的运行，也不影响氧化铝氟化氢的吸附效果。

本发明提供的自焙型电解槽阳极保护环的工业实验是在兰州铝业股份有限公司200KA电解槽上进行的。自焙环组装在阳极碳块上，从挂极到换极的时间为28天。自焙环在电解槽经过28天焙烧焦化后，将残极放在工作台上清理周围氧化铝面块料，自焙环完全被焦化形成一个收缩均匀的环。外形高度从未焙烧时的120mm减少到75mm。环的外径也明显收缩，环底部和阳极块结合处烧结为一体，无缝隙、无裂纹、无掉角、无掉块，打碎后没有发现电解质渗透现象，特别是环与块的结合处。这是由于环与阳极接触面、环与钢爪接触面明显比预焙环密实，粘结强劲，抗侵蚀作用优于预焙环，采用自焙型保护环可以降低碳阳极的残极率20％，使残极有效做功时间延长2天以上，经济效益显著。

Claims

1、一种自焙型电解槽阳极保护环，其特征在于保护环是以干式阳极糊切割产生的颗粒为原料，其粒度组成按重量百分比计为：＞15mm粒级3％、10～15mm粒级25％、6～10mm粒级41％、2～6mm粒级20％、6～0mm粒级11％。

2、一种用于权利要求1所述的自焙型电解槽阳极保护环的干式阳极糊，其特征在于它是由煅后石油焦或沥青焦76±4％，经破碎、煅烧、筛分后，按照质量分数计：+10mm不小于2％、-10～+4mm粒级17±3％、-4～+2mm粒级18±3％、-2mm～+0.15mm粒级不要求、-0.15mm粒级42±3％(其中：-0.075mm粒级30±3％)制成干料，用24±4％的改质煤沥青加入干料中，糊料在混捏锅加热至170℃～180℃，干混15分钟加入改质高软化点沥青湿混35分钟出糊；经制团机制成φ100mm左右的条形糊，过切割机切割成15～100mm无规则块糊，在切割的同时产生15～0mm的颗粒糊废料；干式块糊和颗粒糊随皮带各自在不同的部位分离，干式块糊进入成品仓供电解使用，颗粒糊进入铁箱中作为生产自焙式阳极保护环的原料。

3、一种根据权利要求1所述自焙式铝电解槽阳极保护环的制作工艺，其特征在于在预焙阳极碳块组装时，在阳极钢爪与碳孔之间浇铸的磷生铁上环绕钢爪用工业硬纸板、薄铝板或对原铝不造成污染的其它材质围成环状壳体，将上述干式阳极糊颗粒堆砌在中间，干式阳极糊颗粒在铝电解生产过程中，利用高温电解辐射、传导的热量和碳块自身的电阻热自行烧结成型，焙烧温度140℃～700℃，阳极糊颗粒焦化过程完成后，在阳极钢爪周围形成一个坚硬的、结合紧密的并具有良好导电性能的烧结环。