一浸二焙阳极炭块的生产方法

摘要

本发明公开了一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，它是在普通阳极炭块生产的基础上，选择性使用煅后焦，加入少量抗氧添加剂，普通阳极在280～330℃的温度下预热18～24小时，然后吊入高压浸渍罐中，在真空压力0.09～0.094MPa，充入温度为160～180℃浸渍沥青，加压1.55～1.6MPa并保压3～5小时，吊出冷却至常温后，按照升温曲线最高温度在800～900℃的温度条件下焙烧200～220小时，冷却后清理得到新的一浸二焙阳极炭块。由于沥青充填了阳极的开气孔，使阳极炭块机械性及理化性能有了新的变化，体积密度耐压强度增高，气孔率降低，电阻率降低，粘结剂焦与骨料的活性趋于一致，降低了选择性氧化的速度，降低了阳极炭块的电压降，延长了阳极使用周期。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种阳极炭块的生产方法，尤其是涉及一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，及在铝电解槽中的行为。

背景技术：

目前铝电解用预焙阳极炭块电阻率普遍在55～65μΩ.m之间，使用周期在28天左右，在使用过程中预焙阳极炭块氧化、掉渣、裂纹现象比较严重。电解槽内炭渣多进而降低了预焙阳极炭块的使用周期，工人劳动强度增大；电解质电阻率升高，电解质发热，氟化盐挥发及捞炭渣带走的电解质，致使氟盐消耗大幅度增加，车间操作条件恶化，环境污染严重。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一利一浸二焙阳极炭块的生产方法，从而可有效降低预焙阳极炭块的电阻率，提高预焙阳极炭块的抗氧化性能，延长阳极炭块在电解槽中的使用周期，减少氧化脱落掉渣，降低吨铝炭耗电耗，降低工人劳动强度，减少环境污染。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，包括普通阳极炭块的生产方法，其具体步骤是：

a.将延迟石油焦破碎成小于等于40mm的粒度，隔绝空气，在1250～1300℃的温度条件下煅烧40～48小时，排除挥发成份，使材料收缩形成炭质原材料，即煅后石油焦A；

b.将煅后石油焦A中碎，筛分并部分磨粉，得各种粒度的煅后石油焦B备用；

c.将煤沥青在150～180℃的温度条件下完全溶化，得溶化沥青C，静置备用；

d.将溶化沥青C加入到预热后煅后石油焦B中，在140～160℃的温度条件下混捏均匀成糊料D，其中，溶化沥青C的加入量是煅后石油焦B重量份的15～17％；

e.混捏均匀的糊料D在不同模具中振动成型，制成各种规格的阳极生坯；

f.将阳极生坯置于焙烧炉中，隔绝空气，按照第一次焙烧升温曲线最高温度在1100～1250℃的温度条件下焙烧300～360小时，烧成后降至常温出炉清理，成为铝电解用普通阳极炭块；

g.在生产普通阳极炭块时加入少量抗氧添加剂，经成型焙烧后生成普通阳极，普通阳极在280～330℃的温度条件下预热18～24小时，使阳极炭块从里到外温度一致；

h.将预热普通阳极炭块吊入高压浸渍罐中，密闭后抽真空，真空压力为0.09～0.094mPa的情况下充入温度为160～180℃浸渍沥青，加压1.55～1.6mPa并保压3～5小时，使沥青完全填充阳极炭块开气孔；

i.将经过高压浸渍过的阳极炭块吊出冷却至常温后进行第二次焙烧，按照升温曲线最高温度在800～900℃的温度条件下焙烧200～220小时，使阳极炭块机械性能及理化性能有了新的变化；

j.将经过二次焙烧的阳极炭块冷却后清理，得到新的一浸二焙阳极炭块。

所述的步骤“b”中，煅后石油焦B的粒度为：3～6mm粒度的占16±3％，1～3mm粒度的占18±3％，-0.074mm粒度的占25±3％。

所述的步骤“f”中，第一次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～300℃的温度条件下焙烧50小时；挥发份挥发排出阶段：300～600℃的温度条件下焙烧130小时；沥青烧结成焦阶段：600～900℃的温度条件下焙烧60小时；恒温保温阶段：900～1250℃的温度条件下焙烧35小时，恒温15小时。

所述的步骤“g”中，抗氧添加剂的加入量为普通阳极炭块重量的1.5～2.5％。

所述的抗氧添加剂为人造石墨。

所述的步骤“h”中，加入浸渍沥青液体后，沥青完全填充阳极炭块开气孔，一次增重16～17％。

所述的步骤“i”中，第二次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～250℃的温度条件下焙烧40小时；挥发份挥发排出阶段：250～650℃的温度条件下焙烧80小时；沥青烧结成焦阶段：650～900℃的温度条件下焙烧40小时；恒温保温阶段：900℃的温度条件下恒温20～40小时。

所述的步骤“h”中，所述的浸渍沥青的理化指标是：灰分≤0.2％、水分≤5％、挥发份60～65％、软化点80～90℃、甲苯不溶物23～25％、喹啉不溶物≤3％、β-树脂14～18％、结焦值50～55％、密度≥1.2g/cm³。

本发明的积极有益效果是：

1.本发明的一浸二焙阳极炭块的生产方法，是在普通阳极炭块生产工艺的基础上，选择煅后焦、煤沥青及抗氧化添加剂，经中碎筛分磨粉，然后配沥青混捏成型，一次焙烧产品再使用高功率或超高功率电极工艺中的高压浸渍工艺，把普通预焙阳极进行高压浸渍工艺处理，浸渍过程首先对阳极进行预热，加热至280～330℃，从外到内温度一致，装入高压浸渍罐，对产品进行抽真空，真空度0.09～0.094MPa，把阳极气孔中的气体排出，成真空状态，充入浸渍专用沥青，开气孔在真空作用下，直接吸入浸渍沥青，然后加压1.55～1.6mPa，强制注入并保压3～5小时，以保证在高压下阳极的气孔全被沥青充足，后返油，吊出冷却，再进行二次焙烧，把渍沥青烧结为固定碳，形成质密的一浸二焙阳极。

本发明的一浸二焙阳极炭块与普通阳极炭块理化指标对比表

    分析项目    单位    一般阳极  一浸二焙阳极    灰分    ％    0.42    0.35    体积密度    g/cm³    1.52～1.55    1.65～1.75    电阻率    μΩ.m    55～58    39～43    抗压强度    Mpa    30～32    38～45    真密度    g/cm³    2.02～2.04    2.06～2.10    空气渗透率    npm    5.6    3.1    CO₂反应残留    ％    83.1    94    粉尘    ％    3.56    2.54    损失    ％    16.34    3.46    空气反应残留    ％    89.7    98.5    粉尘    ％    1.5    0.2    损失    ％    10    1.2    气孔率    ％    24～26    16～18

由上表可以看出：本发明生产的的一浸二焙阳极炭块各项理化指标均优于普通预焙阳极炭块，最明显的是电阻率较普通阳极低15μΩ.m左右，空气反应残留较普通阳极高8.8％，CO2反应残留高10.9％，气孔率低8％，体积密度高0.15-0.2g/cm³，空气渗透率降低了2.5nPm。一浸二焙阳极炭块较高的体积密度使粘结剂焦和骨料的活性趋于一致，从而降低了选择性氧化的速度，降低了阳极炭块的电压降，延长了阳极使用周期。

2.本发明的生产方法所生产出来的阳极炭块，其电压降可以降低52mv，吨铝可以节电166kW·h/t-Al；使用周期比普通阳极炭块延长12天，即阳极炭块更换极周期为41天，换极系数由原来的0.5块/槽·日降至0.34块/槽·日，工作换极工作量降低32％；在实验电解槽中工作稳定，一浸二焙阳极炭块导电均匀，抗氧化和热冲击性强，掉渣、掉块损失较小，阳极炭块只需要消耗398kg/t-Al；降低了阳极炭块钢爪、铝导杆及铝钢爆炸块的周转损耗以及天车等设备的使用损耗，对降低生产成本产生一定的作用；生产过程无需专门开口捞碳渣，工人劳动量降低，罩板开启时间由原来的50分/槽·日降低至34分槽·日，有利于提高集气效率和烟气净化，有利于环境保护和挥发氟化盐的回收，符合当前铝电解厂家节能减排的社会要求，有一定的经济效益和社会效益。

3.本发明一浸二焙阳极炭块的生产方法以及用该方法生产出来的一浸二焙阳极炭块，适用于冰晶石-氧化铝熔盐铝电解企业，对电解铝企业节能减排，降低工人劳动量，降低天车、打壳机等设备运行时间及以环境保护起着非常重要的作用，有着非常重要的社会经济效益。

具体实施方式：

实施例1：一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，包括普通阳极炭块的生产方法，其具体步骤是：

a.将延迟石油焦破碎成小于等于40mm的粒度，隔绝空气后，在1250℃的温度条件下煅烧48小时，排除挥发成份，使材料收缩形成炭质原材料，即煅后石油焦A；

b.将煅后石油焦A中碎，筛分并部分磨粉，得各种粒度的煅后石油焦B备用；

c.将煤沥青在180℃的温度条件下完全溶化，得溶化沥青C，静置备用；

d.将溶化沥青C加入到预热后煅后石油焦B中，在140℃的温度条件下混捏均匀成糊料D，其中，溶化沥青C的加入量是煅后石油焦B重量份的15％；

e.混捏均匀的糊料D在不同模具中振动成型，制成各种规格的阳极生坯；

f.将阳极生坯置于焙烧炉中，隔绝空气，按照第一次焙烧升温曲线最高温度在1100℃的温度条件下焙烧时间360小时，烧成后降至常温出炉清理，成为铝电解用普通阳极炭块；

g.在生产普通阳极炭块时加入少量抗氧添加剂，经成型焙烧后生成普通阳极，普通阳极在280℃的温度条件下预热24小时，使阳极炭块从里到外温度一致；

h.将预热普通阳极炭块吊入高压浸渍罐中，密闭后抽真空，真空压力为0.09～0.094mPa的情况下充入温度为160℃浸渍沥青，加压1.55mPa并保压5小时，使沥青完全填充阳极炭块开气孔；

i.将经过高压浸渍过的阳极炭块吊出冷却至常温后进行第二次焙烧，按照升温曲线最高温度在800℃的温度条件下焙烧200小时，使阳极炭块机械性能及理化性能有了新的变化；

j.将经过二次焙烧的阳极炭块冷却后清理，得到新的一浸二焙阳极炭块。

所述的步骤“b”中，煅后石油焦B的粒度为：3～6mm粒度的占16±3％，1～3mm粒度的占18±3％，-0.074mm粒度的占25±3％。

所述的步骤“f”中，第一次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～300℃的温度条件下焙烧50小时；挥发份挥发排出阶段：300～600℃的温度条件下焙烧130小时；沥青烧结成焦阶段：600～900℃的温度条件下焙烧60小时；恒温保温阶段：900～1250℃的温度条件下焙烧35小时，恒温15小时。

所述的步骤“g”中，抗氧添加剂人造石墨的加入量为普通阳极炭块重量的1.5％。

所述的步骤“h”中，加入浸渍沥青液体后，沥青完全填充阳极炭块开气孔，一次增重16％。

所述的步骤“i”中，第二次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～250℃的温度条件下焙烧40小时；挥发份挥发排出阶段：250～650℃的温度条件下焙烧80小时；沥青烧结成焦阶段：650～900℃的温度条件下焙烧40小时；恒温保温阶段：900℃的温度条件下恒温20小时。

所述的步骤“h”中，所述的浸渍沥青的理化指标是：灰分≤0.2％、水分≤5％、挥发份60％、软化点80℃、甲苯不溶物23％、喹啉不溶物≤3％、β-树脂14％、结焦值50％、密度≥1.2g/cm³。

实施例2：一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，包括普通阳极炭块的生产方法，其具体步骤是：

a.将延迟石油焦破碎成小于等于40mm的粒度，隔绝空气后，在1300℃的温度条件下煅烧40小时，排除挥发成份，使材料收缩形成炭质原材料，即煅后石油焦A；

b.将煅后石油焦A中碎，筛分并部分磨粉，得各种粒度的煅后石油焦B备用；

c.将煤沥青在150℃的温度条件下完全溶化，得溶化沥青C，静置备用；

d.将溶化沥青C加入到预热后煅后石油焦B中，在160℃的温度条件下混捏均匀成糊料D，其中，溶化沥青C的加入量是煅后石油焦B重量份的18％；

e.混捏均匀的糊料D在不同模具中振动成型，制成各种规格的阳极生坯；

f.将阳极生坯置于焙烧炉中，隔绝空气，按照第一次焙烧升温曲线最高温度在1250℃的温度条件下焙烧时间300小时，烧成后降至常温出炉清理，成为铝电解用普通阳极炭块；

g.在生产普通阳极炭块时加入少量抗氧添加剂，经成型焙烧后生成普通阳极，普通阳极在280℃的温度条件下预热24小时，使阳极炭块从里到外温度一致；

h.将预热普通阳极炭块吊入高压浸渍罐中，密闭后抽真空，真空压力为0.09～0.094mPa的情况下充入温度为180℃浸渍沥青，加压1.55～1.6mPa并保压3小时，使沥青完全填充阳极炭块开气孔；

i.将经过高压浸渍过的阳极炭块吊出冷却至常温后进行第二次焙烧，按照升温曲线最高温度在900℃的温度条件下焙烧220小时，使阳极炭块机械性能及理化性能有了新的变化；

j.将经过二次焙烧的阳极炭块冷却后清理，得到新的一浸二焙阳极炭块。

所述的步骤“b”中，煅后石油焦B的粒度为：3～6mm粒度的占16±3％，1～3mm粒度的占18±3％，-0.074mm粒度的占25±3％。

所述的步骤“f”中，第一次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～300℃的温度条件下焙烧50小时；挥发份挥发排出阶段：300～600℃的温度条件下焙烧130小时；沥青烧结成焦阶段：600～900℃的温度条件下焙烧60小时；恒温保温阶段：900～1250℃的温度条件下焙烧35小时，恒温15小时。

所述的步骤“g”中，抗氧添加剂人造石墨的加入量为普通阳极炭块重量的2.5％。

所述的步骤“h”中，加入浸渍沥青液体后，沥青完全填充阳极炭块开气孔，一次增重17％。

所述的步骤“i”中，第二次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～250℃的温度条件下焙烧40小时；挥发份挥发排出阶段：250～650℃的温度条件下焙烧80小时；沥青烧结成焦阶段：650～900℃的温度条件下焙烧40小时；恒温保温阶段：900℃的温度条件下恒温40小时。

所述的步骤“h”中，所述的浸渍沥青的理化指标是：灰分≤0.2％、水分≤5％、挥发份65％、软化点90℃、甲苯不溶物25％、喹啉不溶物≤3％、β-树脂18％、结焦值55％、密度≥1.3g/cm³。

实施例3：一种一浸二焙阳极炭块的生产方法，包括普通阳极炭块的生产方法，其具体步骤是：

a.将延迟石油焦破碎成小于等于40mm的粒度，隔绝空气后，在1300℃的温度条件下煅烧45小时，排除挥发成份，使材料收缩形成炭质原材料，即煅后石油焦A；

b.将煅后石油焦A中碎，筛分并部分磨粉，得各种粒度的煅后石油焦B备用；

c.将煤沥青在160℃的温度条件下完全溶化，得溶化沥青C，静置备用；

d.将溶化沥青C加入到预热后煅后石油焦B中，在150℃的温度条件下混捏均匀成糊料D，其中，溶化沥青C的加入量是煅后石油焦B重量份的16％；

e.混捏均匀的糊料D在不同模具中振动成型，制成各种规格的阳极生坯；

f.将阳极生坯置于焙烧炉中，隔绝空气，按照第一次焙烧升温曲线最高温度在1200℃的温度条件下焙烧时间330小时，烧成后降至常温出炉清理，成为铝电解用普通阳极炭块；

g.在生产普通阳极炭块时加入少量抗氧添加剂，经成型焙烧后生成普通阳极，普通阳极在300℃的温度条件下预热20小时，使阳极炭块从里到外温度一致；

h.将预热普通阳极炭块吊入高压浸渍罐中，密闭后抽真空，真空压力为0.09～0.094mPa的情况下充入温度为170℃的浸渍沥青，加压1.55～1.6mPa并保压4小时，使沥青完全填充阳极炭块开气孔；

i.将经过高压浸渍过的阳极炭块吊出冷却至常温后进行第二次焙烧，按照升温曲线最高温度在900℃的温度条件下焙烧210小时，使阳极炭块机械性能及理化性能有了新的变化；

j.将经过二次焙烧的阳极炭块冷却后清理，得到新的一浸二焙阳极炭块。

所述的步骤“b”中，煅后石油焦B的粒度为：3～6mm粒度的占16±3％，1～3mm粒度的占18±3％，-0.074mm粒度的占25±3％。

所述的步骤“f”中，第一次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～300℃的温度条件下焙烧50小时；挥发份挥发排出阶段：300～600℃的温度条件下焙烧130小时；沥青烧结成焦阶段：600～900℃的温度条件下焙烧60小时；恒温保温阶段：900～1250℃的温度条件下焙烧35小时，恒温15小时。

所述的步骤“g”中，抗氧添加剂人造石墨的加入量为普通阳极炭块重量的2.0％。

所述的步骤“h”中，加入浸渍沥青液体后，沥青完全填充阳极炭块开气孔，一次增重16％。

所述的步骤“i”中，第二次焙烧升温曲线分为：阳极预热阶段也即软化阶段：0～250℃的温度条件下焙烧40小时；挥发份挥发排出阶段：250～650℃的温度条件下焙烧80小时；沥青烧结成焦阶段：650～900℃的温度条件下焙烧40小时；恒温保温阶段：900℃的温度条件下恒温30小时。

所述的步骤“h”中，所述的浸渍沥青的理化指标是：灰分≤0.2％、水分≤5％、挥发份65％、软化点85℃、甲苯不溶物24％、喹啉不溶物≤3％、β-树脂16％、结焦值52％、密度≥1.4g/cm³。