现代铝用预焙阳极焙烧工艺研究与应用

摘要

预焙阳极(亦称炭阳极、阳极炭块,简称阳极)生产是现代铝电解过程中的重要工序之一。阳极焙烧质量的好坏将直接影响到铝电解生产的电流效率和能耗。阳极焙烧技术对阳极产品质量、焙烧炉使用寿命、产品能耗以及环境均有很大影响,因此对阳极焙烧的工艺、控制等各个方面的深入研究非常重要。
　　 本文围绕四川启明星铝业有限责任公司焙烧车间36室环式焙烧炉生产技术进行了深入研究。从阳极焙烧系统的基建及生产启动、日常生产及技术创新工作入手,对其工艺质量控制系统做了大量研究工作。本文比较了国内生产阳极技术和国际先进水平的差距,深入研究了预焙阳极生产的焙烧工艺及技术设备。通过改进焙烧炉的设计、使用和维护,使焙烧炉的使用寿命突破了7年,为国内焙烧炉使用寿命的领先水平,而且现在还没有出现问题,使用寿命必将继续增加。焙烧阳极天然气单耗仅为61Nm3/t,属国内同行先进水平。采用自动炭碗填充新技术,首次实现自动炭碗填充,劳动效率高,强度低。使用槽清理新技术后,在国内同行业中首次将生阳极开槽深度达到50％,且焙烧后合格率仍然达到98％以上,为电解工艺稳定机降低电耗做出了很大贡献。深入研究了新技术条件下产品质量的控制、质量差异等,焙烧阳极质量一直稳定在一级品指标范围内,且外观合格率比行业平均水平高出2％。本文还研究了生块成型与焙烧阳极质量关系,提出了阳极质量成型、焙烧工艺的匹配性要求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第1章 综述

1.1 绪言

1.2 阳极、铝电解生产工艺流程

1.3 预焙阳极质量标准及影响

1.3.1 预焙阳极的质量标准

1.3.2 预焙阳极对铝电解的影响

1.4 国内外炭阳极焙烧技术发展现状

1.5 铝用预焙阳极主要原料

1.5.1 煅后焦

1.5.2 煤沥青

1.5.3 残极

1.6 研究背景

1.7 意义

第2章 焙烧工艺和技术思路

2.1 阳极焙烧概述

2.1.1 焙烧过程的物理化学变化

2.1.2 焙烧过程中粘结剂的迁移及焦化反应

2.1.3 焙烧温度对制品理化指标的影响

2.1.4 焙烧的升温制度

2.1.5 焙烧过程的四个温度阶段

2.2 阳极焙烧目标

第3章 现代预焙阳极焙烧生产新技术

3.1 阳极焙烧炉

3.1.1 阳极焙烧炉的设计

3.1.2 火道墙立缝特点

3.1.3 连通火道的改进

3.1.4 焙烧炉主要结构参数和技术参数

3.1.5 优质耐火材料的选用和施工

3.2 阳极焙烧炉的使用与维护

3.2.1 耐火模块组装式整体火道墙技术

3.2.2 日常维护

3.3 阳极焙烧控制系统

3.3.1 主要设备及系统配置

3.3.2 BPS控制系统与老式控制系统的对比分析[37]

3.3.3 BPS阳极焙烧炉燃烧控制系统实际运行与数学模型

3.3.4 控制模式及其优点

3.4 对焙烧炉的科学管理和使用维护

3.4.1 火道墙校直

3.4.2 火道墙清刷

3.4.3 炉室堵缝维护

3.4.4 冷却出炉及炉底清理

3.5 先进设备对工艺技术的保证

3.5.1 对FTA的科学管理和使用维护

3.5.2 阳极出入库技术及管理

3.5.3 生阳极编组的流程和要求

3.6 阳极焙烧能耗控制

3.7 阳极焙烧环保控制技术

3.7.1 BPS焙烧炉燃烧控制系统对环保技术优势。

3.7.2 环保技术

3.7.3 烟气净化工艺流程

3.8 质量管理

3.8.1 阳极外观质量控制技术

3.8.2 阳极理化性能控制技术

3.8.3 阳极炭碗自动填充技术

3.8.4 阳极清槽技术

第4章 对焙烧块结构及理化性能的研究

4.1 阳极生块质量标准

4.2 配料与微观结构

4.3 对焙烧块理化指标的研究

4.3.1 焙烧块理化指标与生阳极工艺关系

4.3.2 生块装炉位置对焙烧块质量的影响

4.3.3 优化装炉位置差异提高制品均质性

4.4 焙烧块外观质量

4.4.1 焙烧块表面粘结

4.4.2 焙烧块裂纹

第5章 现代铝用预焙阳极焙烧工艺技术优势

结论

参考文献

攻读学位期间主要成绩

致谢