CN109536996A - 一种高性能预焙阳极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高性能预焙阳极的制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉，配料时原料包括煅后焦组合料和沥青，煅后焦组合料与沥青的质量比为100:17.5～20；焙烧过程中，焙烧炉中逐步升温焙烧至1120～1150℃。本发明通过原材料选择、配方改变、工艺优化方面的改变使得预焙阳极性能显著提高，且通过提升焙烧温度，缩小温差，提高抗热震性和抗氧化性能，解决了预焙阳极在高温电解槽中出现的掉渣、长包、开裂脱极等问题。

Description

一种高性能预焙阳极的制备方法
技术领域
本发明涉及预焙阳极制备技术领域，尤其涉及一种高性能预焙阳极的制备方法。
背景技术
现有预焙阳极制备过程如下，1、备料：将煅后石油焦筛分分级，装入不同料 仓，包括颗粒料和粉料(粉料为粒径≤0.15mm的细小粉末)；2、配料：按配比将不 同粒级的物料称量好后集中到一个容器中；3、预热混捏：加热至一定温度并与液 体煤沥青混捏成糊料；4、成型：将混捏好的糊料称量后装入模具中，挤压成型， 成为生块；5、焙烧：将生块装于焙烧炉中按一定的升温曲线焙烧至980～1000℃； 6、出炉：焙烧完成后冷却降温至300℃以下，出炉清理得到预焙阳极。
传统工艺生产的阳极耐压强度偏低，抗氧化性不强，不适宜在高温电解槽中使用。电解槽一般槽温在950℃±10℃，普通阳极基本能满足生产需要，但当电解槽 槽温升高至980℃时，普通阳极不能满足高温下抗氧化性要求，易出现掉渣、长包、 开裂脱极等问题。本发明能解决阳极在高温电解槽中出现的掉渣、长包、开裂脱极 等问题。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种解决阳极在高温电解槽中出现的掉渣、长包、开裂脱极等问题的高性能预焙阳极的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高性能预焙阳极的制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉，其特征在于，
A、配料时原料包括煅后焦组合料和沥青，煅后焦组合料按质量百分比计包括 如下组分：粒度为6～12mm的回转窑煅后焦颗粒料0％～6％，粒度为3～6mm的回转 窑煅后焦颗粒料3％～8％，粒度为0～3mm的回转窑煅后焦颗粒料35％～43％，粒度 ≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料25％～31％，粒度为3～10mm的罐式炉煅后焦颗粒料 8％～14％，粒度为0～3mm的罐式炉煅后焦颗粒料3％～9％，残极8％～15％；煅后焦组 合料与沥青的质量比为100:17.5～20；
B、焙烧过程中，焙烧炉中逐步升温焙烧至1120～1150℃。
进一步的，所述残极包括粒度为3～10mm的粗残和粒度为0～3mm的细残，所 述粗残占煅后焦组合料重量百分比为4％～10％，所述细残占煅后焦组合料重量百分 比为3％～6％。
进一步的，在配料过程中还加入有生碎，生碎与煅后焦组合料的质量比为1:10。
进一步的，粒度≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料纯度为76％±2。
进一步的，备料步骤中，石油焦在回转窑中煅烧制备回转窑煅后焦的过程中， 通过监测粉末电阻率与1～2mm颗粒料振实密度调整煅烧带温度和煅烧带位置，确 保粉末电阻率在480～520μΩ·m之间，1～2mm颗粒料振实密度≥0.86g/cm3。
通过本发明提供的高性能预焙阳极的制备方法制备的预焙阳极，经检测：体积 密度1.56-1.58g/cm3，室温电阻率52-55uΩ.m，抗折强度10-12Mpa，耐压强度 39-45Mpa，热膨胀系数4.0-4.3 10-6/K，CO2反应残极率89-93％，空气反应残极率 75-83％。而原工艺生产的预焙阳极，经检测：体积密度1.50-1.53g/cm3，室温电阻 率56-62uΩ.m，抗折强度9-11Mpa，耐压强度32-37Mpa，热膨胀系数4.5-5.0 10-6/K， CO2反应残极率85-92％，空气反应残极率70-75％。由此可知，本发明通过原材料选 择、配方改变、工艺优化方面的改变使得预焙阳极性能显著提高，且通过提升焙烧 温度，缩小温差，提高抗热震性和抗氧化性能，解决了预焙阳极在高温电解槽中出 现的掉渣、长包、开裂脱极等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明公开了一种高性能预焙阳极的制备方法，包括备料、配料、预热混捏、 成型、焙烧、出炉。
备料步骤中，石油焦在回转窑中煅烧制备回转窑煅后焦的过程中，通过监测粉 末电阻率与1～2mm颗粒料振实密度调整煅烧带温度和煅烧带位置，确保粉末电阻 率在480～520μΩ·m之间，1～2mm颗粒料振实密度≥0.86g/cm3，确保煅烧程度 不欠不过。具体调整方案如下：
粉末电阻率小于480μΩ·m，说明煅烧带温度过高，应减小定量给料皮带的投 料量(每10分钟降0.5吨)，降低回转窑主电机频率(每5分钟降1Hz)，降低回 转窑窑头窑尾负压，降低回转窑二、三次风机频率(频率每10分钟调1Hz)。粉末 电阻率高于520μΩ·m，说明煅烧带温度偏低，应增加定量给料皮带的投料量(每 10分钟加0.5吨)，提高回转窑主电机频率(每5分钟升1Hz)，提高回转窑窑头 窑尾负压，提高回转窑二、三次风机频率(频率每10分钟调1Hz)。1～2mm颗粒料 振实密度高说明质量好，不需调整。如果低了，有两种可能，过烧或欠烧都会导致 振实密度低，过烧即温度高了或位置靠后了，欠烧即温度低了或位置靠前了。温度 通过光学高温计测量得出结论，位置通过工人站在固定位置用肉眼判定。煅烧带位 置靠前，应通过减小定量给料皮带的投料量，降低回转窑主电机频率，增加回转窑二、三次风机频率(风量每调节10分钟每1Hz)，降低烟气净化引风机频率，加大 窑尾负压，使位置恢复二三次风之间。煅烧带位置靠后(在三次风管后)，应通过 降低回转窑窑头窑尾负压，增加回转窑主电机频率，增加定量给料皮带的投料量， 调整回转窑二、三次风机频率(风量每调节10分钟每1Hz)使位置恢复二三次风之 间。
配料步骤中，原料包括煅后焦组合料和沥青，煅后焦组合料按质量百分比计包 括如下组分：粒度为6～12mm的回转窑煅后焦颗粒料0％～6％，粒度为3～6mm的回 转窑煅后焦颗粒料3％～8％，粒度为0～3mm的回转窑煅后焦颗粒料35％～43％，粒度 ≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料25％～31％，粒度≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料纯度 为76％±2，粒度为3～10mm的罐式炉煅后焦颗粒料8％～14％，粒度为0～3mm的罐 式炉煅后焦颗粒料3％～9％，残极8％～15％；煅后焦组合料与沥青的质量比为 100:17.5～20；在配料过程中还加入有生碎，生碎与煅后焦组合料的质量比为1:10。 加入残极和生碎可提升体积密度和耐压强度。回转窑是富氧煅烧，故回转窑煅后焦 的不足是烧损较大，真密度偏低，优点是电阻率较好；罐式炉是贫氧煅烧，故罐式 炉煅后焦的不足是电阻率稍高，优点是烧损小，真密度高，生产的阳极体积密度高。 通过采取回转窑煅后焦和罐式炉煅后焦结合的方式，可提升CO2反应性、空气反应 性。
焙烧步骤中，焙烧炉中逐步升温焙烧至1120～1150℃。
以下是采用上述方法生产预焙阳极的实施例：
其中，煅后焦组合料(即粒度为6～12mm的回转窑煅后焦颗粒料、粒度为3～ 6mm的回转窑煅后焦颗粒料、粒度为0～3mm的回转窑煅后焦颗粒料、粒度≤0.075mm 的回转窑煅后焦粉料、粒度为3～10mm的罐式炉煅后焦颗粒料、粒度为0～3mm的 罐式炉煅后焦颗粒料、残极的组合)的总配比为100％，生碎和沥青的占比为生碎和 沥青分别与煅后焦组合料的重量比。
经检测：
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高性能预焙阳极的制备方法，包括备料、配料、预热混捏、成型、焙烧、出炉，其特征在于，
A、配料时原料包括煅后焦组合料和沥青，煅后焦组合料按质量百分比计包括如下组分：粒度为6～12mm的回转窑煅后焦颗粒料0％～6％，粒度为3～6mm的回转窑煅后焦颗粒料3％～8％，粒度为0～3mm的回转窑煅后焦颗粒料35％～43％，粒度≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料25％～31％，粒度为3～10mm的罐式炉煅后焦颗粒料8％～14％，粒度为0～3mm的罐式炉煅后焦颗粒料3％～9％，残极8％～15％；煅后焦组合料与沥青的质量比为100:17.5～20；
B、焙烧过程中，焙烧炉中逐步升温焙烧至1120～1150℃。
2.根据权利要求1所述的高性能预焙阳极的制备方法，其特征在于：所述残极包括粒度为3～10mm的粗残和粒度为0～3mm的细残，所述粗残占煅后焦组合料重量百分比为4％～10％，所述细残占煅后焦组合料重量百分比为3％～6％。
3.根据权利要求1所述的高性能预焙阳极的制备方法，其特征在于：在配料过程中还加入有生碎，生碎与煅后焦组合料的质量比为1:10。
4.根据权利要求1所述的高性能预焙阳极的制备方法，其特征在于：粒度≤0.075mm的回转窑煅后焦粉料纯度为76％±2。
5.根据权利要求1所述的高性能预焙阳极的制备方法，其特征在于：备料步骤中，石油焦在回转窑中煅烧制备回转窑煅后焦的过程中，通过监测粉末电阻率与1～2mm颗粒料振实密度调整煅烧带温度和煅烧带位置，确保粉末电阻率在480～520μΩ·m之间，1～2mm颗粒料振实密度≥0.86g/cm3。
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