全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊的制備方法的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國鋁電解技術(shù)近幾年來發(fā)展迅速，就電解槽容量來說已趕上了世界先進(jìn)水平， 但是我國鋁電解槽平均壽命、單位陽、陰極面積的產(chǎn)量和能量效率（電流效率和槽電壓)方 面與國際先進(jìn)水平差距依然很大。
[0003] 從近20年來國際技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，縮小這種差距的根本措施之一就是采用新 一代的陰極內(nèi)襯材料，其中最主要的就是陰極炭塊，因此國際鋁業(yè)界十分重視高質(zhì)量的陰 極炭素材料的開發(fā)。我國陰極炭素材料的質(zhì)量長期落后于世界先進(jìn)水平，國內(nèi)鋁用陰極炭 塊目前的狀況是，低價(jià)劣質(zhì)的炭塊大大過剩，而能滿足于大型電解槽的高品質(zhì)炭塊又十分 短缺。這就是我國鋁電解槽平均壽命短以及其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)偏低的主要原因之一?，F(xiàn)在 我國鋁工業(yè)面臨國際市場愈來愈大的競爭壓力，降低成本以增強(qiáng)競爭力關(guān)系到我國鋁工業(yè) 的可持續(xù)發(fā)展和生存，而影響鋁電解技術(shù)指標(biāo)的重要部件一陰極炭塊，可以說是中國鋁工 業(yè)發(fā)展做大、做強(qiáng)的"軟肋"之一。
[0004] 因此，提高鋁電解技術(shù)指標(biāo)、降低噸鋁成本，是增強(qiáng)我國鋁工業(yè)的國際競爭力和實(shí) 現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。研究和開發(fā)高品質(zhì)陰極炭塊，特別是節(jié)能、長壽、運(yùn)行穩(wěn)定的陰 極炭塊，不論從經(jīng)濟(jì)角度還是從中國鋁工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度來看，都是十分緊迫和必要的。
[0005] 按照目前使用的情況，陰極炭塊分類及特性對比如下： 根據(jù)原料和熱處理工藝的不同，國際上現(xiàn)代化鋁電解槽常按工業(yè)界分為三大類:第一 類為無煙煤基炭塊(又分無定形和半石墨質(zhì)炭塊，第二類為石墨質(zhì)炭塊，第三類為石墨化炭 塊）。無定形炭塊一優(yōu)點(diǎn)是材質(zhì)單一，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均質(zhì)，耐磨抗沖刷能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是比電阻高。 半石墨質(zhì)炭塊一是目前西歐和北美及其他地區(qū)大中先進(jìn)槽型使用最多的一類，應(yīng)用最廣 泛。石墨質(zhì)炭塊一綜合性能較好，但由于優(yōu)質(zhì)石墨碎資源有限及生產(chǎn)率降低等原因，目前市 場份額不大且原料組成不單一，抗鈉侵蝕不均勻，均質(zhì)性差。石墨化炭塊一最好的導(dǎo)電、導(dǎo) 熱、抗熱沖擊、抗鈉膨脹和抗電解質(zhì)腐蝕能力，但由于質(zhì)軟及極差的抗鋁液沖刷和耐腐蝕能 力、電蝕能力，電解槽壽命較低。
[0006] 結(jié)合各類陰極炭塊理化指標(biāo)及主要特性的對比可以看出，目前這三類炭塊都有自 己不可避免的缺陷。還有就是目前國際金融情況不容樂觀。鋁行業(yè)一直處于低迷狀態(tài)，鋁價(jià) 格不斷下跌。而這三種現(xiàn)用的炭塊由于成本高，價(jià)格降幅不大，給鋁行業(yè)也造成不小的沖 擊。所以針對現(xiàn)有炭塊的缺陷及市場情況，我們提出新的技術(shù)革新，以此來彌補(bǔ)這些缺陷和 滿足市場的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有鋁用陰極炭塊存在的不足之處，提供一種耐磨抗沖刷能 力強(qiáng)，可使電解槽壽命提高的全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊。
[0008] 本發(fā)明利用太西煤特有的低灰、低比電阻性質(zhì)，經(jīng)過電煅爐高溫煅燒，得到被部分 石墨化的電煅煤，作為制作全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊唯一的原料。通過配料后，利用特殊的成型 工藝和焙燒工藝，得到低成本高品質(zhì)的鋁用陰極炭塊。
[0009] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是這樣的：首先，選用特有的太西煤，經(jīng)過電煅爐高溫煅燒 后，得到低灰，低比電阻煅煤;再經(jīng)過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液體 瀝青，經(jīng)調(diào)質(zhì)、計(jì)量后進(jìn)行充分混捏，成型后經(jīng)焙燒，得到高質(zhì)量的鋁用陰極炭塊。
[0010]本發(fā)明具有如下顯著效果： 1、全煤質(zhì)鋁電解用陰極炭塊與現(xiàn)用的石墨質(zhì)陰極炭塊相比，所用原料單一，內(nèi)部結(jié)構(gòu) 均質(zhì)，耐磨抗沖刷能力增強(qiáng)。
[0011] 2、本發(fā)明炭塊抗電解質(zhì)腐蝕能力強(qiáng)，可大大提高電解槽的使用壽命。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明鋁用陰極炭塊的制備工序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明。
[0014] 本發(fā)明方法的工序包括： (1)無煙煤的選擇:選擇灰分< 3.0%;水分< 3.0%;揮發(fā)分7-9%之間的無煙煤。
[0015] (2)煅燒工序:對在電煅爐中煅燒的無煙煤的溫度要求：1700-2200°c之間，持續(xù)時 間在24-26小時之間。
[0016] (3)破碎篩分工序:對煅燒后的電煅煤破碎篩分的顆粒度要求是8mm以下。
[0017] (4)配料工序:具體配料就是將各個粒度的電煅料按照比例配好。干料配方見下 列要求。
[0018] 其中的-0.15和-0.075表示的意思是小于這個數(shù)值的粒度所占比例。上面這些粒 度的比例要保證最后所占的比例之和為100%。
[0019] (5)混捏工序:混捏工序就是將上面各個粒度的干料和液體瀝青混合好。總的原料 種類就是兩種：電煅煤和液體瀝青。各自所占比例為：電煅重量百分比為78%，液體瀝青所占 重量比例為22%。
[0020] (6)液體瀝青工序:液體瀝青的溫度范圍為160-170°C之間，占其他原料的比例是 22%〇
[0021] (7)調(diào)質(zhì)工序:具體的調(diào)質(zhì)方法就是將廠外購來的瀝青加入到本廠瀝青池后，再加 入焦油，用攪拌機(jī)攪拌均勻后，根據(jù)加入的焦油來控制瀝青軟化點(diǎn)在80_85°C之間。
[0022] (8)計(jì)量工序:干料的計(jì)量就是按照各個粒度比例，根據(jù)料斗的實(shí)際大小，通過料 倉將這些料加入到料斗內(nèi)，料斗底部有電子稱隨時稱重，控制所加料在規(guī)定范圍內(nèi)。瀝青的 計(jì)量就是用栗將瀝青從瀝青池抽到瀝青罐中，通過瀝青罐將瀝青加入到混捏鍋中，與干料 濕混。罐底部也有電子稱來隨時確定瀝青的加入量，保證瀝青按配比加入。
[0023] (9)焙燒工序中，焙燒時間為576小時，在逐步升溫過程中，最后升溫到1230度，傳 遞到產(chǎn)品的溫度為1080度。
[0024] 經(jīng)過上述工序后，經(jīng)得到本發(fā)明的全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊的制備方法，其特征在于，該方法選用特有的太西煤，經(jīng)過電煅 爐高溫煅燒后，得到低灰，低比電阻煅煤;再經(jīng)過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序 中加入液體瀝青，經(jīng)調(diào)質(zhì)、計(jì)量后進(jìn)行充分混捏，成型后經(jīng)焙燒，得到高質(zhì)量的鋁用陰極炭 塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選擇在電煅爐中煅燒的無煙煤：灰分< 3.0%;水分< 3.0%;揮發(fā)分在7-9%之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在煅燒工序中對煅燒的無煙煤的溫度要 求:1700-2200°C之間，持續(xù)時間在24-26小時之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在配料工序中，具體配料就是將各個粒度 的電煅料按照如下配料比例:顆粒度大于或等于8毫米的為1.5-2%，顆粒度在4-8毫米之間 的為20-24%，顆粒度在0.5-4毫米之間的為10-15%，顆粒度在0.075-0.05毫米之間的為33-40%，顆粒度小于0.075-毫米之間的為22-27%，各組分之和為100%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:混捏工序就是將上面各個粒度的干料和 液體瀝青混合好，電煅煤和液體瀝青各自所占比例為：電煅重量百分比為78%，液體瀝青所 占重量比例為22%，液體瀝青的溫度范圍為160-170°C之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在焙燒工序中，焙燒時間為576小時，在逐 步升溫過程中，最后升溫到1230度，傳遞到產(chǎn)品的溫度為1080度。
【專利摘要】全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊的制備方法，本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域。該方法選用特有的低灰、低比電阻性質(zhì)的無煙煤，經(jīng)過電煅爐高溫煅燒，得到被部分石墨化的電煅煤，作為制作全煤質(zhì)鋁用陰極炭塊唯一的原料。再經(jīng)過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液體瀝青，經(jīng)調(diào)質(zhì)、計(jì)量后進(jìn)行充分混捏，成型后經(jīng)焙燒，得到高質(zhì)量的鋁用陰極炭塊。本發(fā)明與現(xiàn)用的石墨質(zhì)陰極炭塊相比，所用原料單一，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均質(zhì)，耐磨抗沖刷能力增強(qiáng)。且抗電解質(zhì)腐蝕能力強(qiáng)，可大大提高電解槽的使用壽命。
【IPC分類】C25C3/08
【公開號】CN105420758
【申請?zhí)枴緾N201510858832
【發(fā)明人】曹培峰, 張永斌, 經(jīng)云
【申請人】寧夏寧平炭素有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月1日