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平开门铝型材预焙阳极焙烧阳极氧化技术解析
更新时间:2019/5/9           点击率2706:


中心提示:本文引见了焦作万方对预焙阳极平开门铝型材焙烧炉控制办法的改良,炉墙缝的合理设置和填充料的正确运用,最终焙烧温度确实定,焙烧曲线的优化,使挥发分能熄灭充沛,降低了重油耗费,产质量量、实收率及外观合格率都得到了大幅进步,平开门铝型材铝电解运用性能良好。火焰挪动周期可从36h缩短到27h,效益显著。

预焙阳极是以石油焦、沥青焦为骨料,煤沥青为黏结剂制造而成,用作预焙铝电解槽作阳极资料。这种炭块曾经过焙烧,具有稳定的几何外形,所以也称预焙阳极炭块,习气上又称为铝电解用炭阳极。用预焙平开门铝型材阳极炭块作阳极的铝电解槽称预焙阳极电解槽,简称预焙槽,这是一种现代化的大型铝电解槽。

我国的敞开式环式焙烧炉是在消化80年代初引进的日轻焙烧技术的根底上开展起来的,平开门铝型材常用的焙烧工艺不能充沛应用挥发分熄灭产生的热量,致使焙烧热能耗费不断较高;挥发分熄灭不充沛,形成烟气净化担负较重;升温速度控制不理想,产质量量较差。

焦作万方54室敞开式阳极焙烧炉设计产能为4.2万吨/年,由三个火焰系统组成,每个炉室有8条火道7个料箱,分6层卧装;平开门铝型材焙烧炉面设备采用机电一体化熄灭架和机电一体化排烟架,DCS自动控制系统;以重油作燃料;所用生阳极为大颗粒配方,沥青用量为17%;于2001年3月投入消费。

经过对焙烧工艺的不时探究和优化,焦作万方在挥发分充沛熄灭、燃料耗费降低、实收率增加、平开门铝型材阳极内在质量及外观合格率进步等方面获得了较好效果。

1. 控制办法的改良

    传统升温曲线普通都是控制每个炉室的每条火道的温度,依据温度状况,用人工调理排烟架风门开度和燃料量停止温度控制。平开门铝型材挥发分开端排出时由于炉室温度低根本不能熄灭,到次高温炉室,炭块挥发分大量排出招致炉室温度超高时,则翻开看火孔透入冷空气降温,平开门铝型材所以挥发分熄灭产生的热量,没有得到充沛应用。

    一种办法是只控制熄灭架加热的高温炉室温度,负压控制完整凭人工经历,保证高温炉室不带正压就行了,低温炉室温度不控制。结果是预热炉室温度跟不上升温曲线,平开门铝型材挥发分根本没有熄灭就排入了烟道,燃料耗费高,产品实收率低。

焦作万方阳极焙烧加热设备采用脉冲式熄灭控制器,DCS自动控制系统,可准确对每条火道的温度和负压停止自动调理,控温精度为:预热段±20℃;加热段±2℃。炉室程度及垂直温差小于30℃。


我们在控制办法上的改良是:对低温和高温炉室停止控温,平开门铝型材挥发分排出炉室自在升温—即只需控制1P、4P、5P、6P炉室温度,2P、3P炉室自在升温。在优化的焙烧曲线下,挥发分排出区域的火道温度可达650℃以上,保证了平开门铝型材挥发分的充沛熄灭,节约了燃料耗费。

2.炉墙缝的合理设置及填充料的正确运用

这里重点要处理的是焙烧氛围和压力的问题。

由于粘结剂合成生成的气体不时地经过制品内部和填充料间隙,使制品内外层和填充料内外层之间都存在着合成气体的浓度梯度,若合成气体浓度低,则合成气体从制品中向外扩散的速度快,平开门铝型材促进了粘结剂热合成反响的停止,使粘结剂的析焦量减少,反之,若合成气体排出速度慢,则析焦量增加。

当焙烧体系到达300-400℃时,粘结剂的合成和缩聚反响同时停止,假如增加体系的压力,反响将向缩聚方向挪动,同时还可减少合成产物的浓度梯度,使第一次反响产物在焙烧体系中延长停留时间,平开门铝型材有利于参与缩聚反响,既可进步析焦量,又有利于中间相小球体的生成[1]

由于多种缘由,焦作炉的炉墙缝散布在2-10mm之间,十分不利于消费,投产初期的质量及实收率都不太理想。我们采取措施,将炉墙缝控制在1-3mm之间,理论证明有益于产质量量的进步及实收率的增加。

关于填充料,原设计为6-3mm的煅后焦。煅后焦一方面价钱贵(1200元/t),另一方面透气率太高,挥发分排出过快,体系压力低。因而我们改用了冶金焦,粒度选为6-1mm,价钱仅330元/t,平开门铝型材能够处理上述两个问题。但由于挥发分在经过填充料的过程中,一局部会被吸收,一局部在热的填充料颗粒外表构成热解炭膜,而新冶金焦的吸附性恰恰较强,会招致析焦量减少,因而在如何运用的问题上,我们的做法是将新冶金焦做掩盖料,防止与阳极直接接触。另外一个措施是在平开门铝型材预热炉室填充料外表掩盖塑料薄膜,一方面减少了负压走漏,能够低负压操作,另一方面也使得挥发分排出速度减慢,增加析焦量。

3. 焙烧曲线的优化

从工艺的角度,平开门铝型材焙烧曲线应思索3个参数:阳极升温梯度,阳极最终焙烧温度和高温保温时间。

3.1 阳极升温梯度

阳极升温梯度主要是控制挥发分大量逸出的中温阶段,这个阶段制品温度为200-700℃之间,此阶段大量排出挥发分,同时粘焦剂逐步焦化,为了进步沥青析焦量,改善制品的各种理化性能,该阶段必需严厉控制升温速率,平开门铝型材特别是200-500℃之间,否则升温过快,会形成裂纹、疏松、孔度增加、体积密度降落。


同时,还要调整好挥发分的熄灭位置,避免挥发分熄灭过快或过慢。普通来说,挥发分熄灭的炉室要离强迫加热区(熄灭炉室)足够远,这样可增大烟气与阳极块之间的温度差,有利于热量的传送;挥发分熄灭区亦要离排烟架足够远,以避免挥发分产生的热量没有被充沛应用就由排烟架排走。因而,挥发分熄灭的位置普通都控制在预热段的中部。

焦作万方阳极焙烧系统投产时附带烘炉职能,采用的是48小时挪动周期,7室运转,制品低温阶段较长,温升只要2-3℃/h,而这个阶段恰恰是粘结剂发作迁移的阶段,是制品产生轴向和径向不平均的一个重要要素,所以平开门铝型材产质量量较差:疏松、外表氧化、强度差,外观合格率很低。

2001年5月,烘炉完成后改为6室运转、36小时挪动周期,产质量量及合格率无本质性变化。

7月份,我们做了屡次实验,初步将1P挪动前目的温度定为594℃,外观合格率逐渐进步到80%。但依据检测数据,挥发分排出位置多数在2P,制品低温阶段升温速度慢,而靠近第一个强迫加热炉室的3P却升温过快(这正是需求放慢升温速度的炉室),沥青析焦量低,平开门铝型材挥发分没有充沛熄灭就被排入烟道,排烟架与环形烟道接口处可见到挥发分的凝固物。

于是我们重新制定了技术计划,在低温阶段恰当进步负压,平开门铝型材尽量使制品升温加快,同时将4P的强迫加热升温速率降低。尔后内在质量得到进步,外观合格率逐渐进步到98.5%以上。

2004年,我们已将火焰挪动周期缩短到28h,由于一些技术手腕的运用,产质量量比36h挪动周期更好。我们方案不久将消费曲线缩短至27h。

27h的实验数据于2002年9月曾经获得,经测试,挥发分的熄灭状况控制良好,熄灭位置都发作在2P-3P之间,即预热段的中间位置,这个阶段的升温速率为6-8℃/h。[2]

图1  27h挪动周期火道及阳极升温曲线

3.2 平开门铝型材阳极最终焙烧温度

焙烧热处置温度高,有利于制品内部微晶生成增长,进步抗氧化性,从而减少铝电解阳极耗费:在850℃~1300℃的温度范围内,阳极焙烧温度每进步100℃,阳极的耗费就减少几个百分点,特别是当升高到1000℃~1100℃范围的时分阳极的抗氧化性会有更大的改善[3];平开门铝型材焙烧热处置温度高能降低阳极比电阻,但同时阳极的化学活性也降低,反电势增大,关于电解来说,耗费的电能增加,当焙烧温度从900℃上升到1270℃,反电势增加0.1V,故阳极比电阻并非越小越好[4]。另一方面,700℃以后,平开门铝型材焦炭烧结开展到热老化过程,强度随温度升高而降落。所以,在到达阳极理化反响、制品性能可以平均分歧的最低条件时,即可进入保温阶段。

焦作万方的火焰最终温度为1180℃,平开门铝型材阳极目的温度控制在1080±20℃。经测试,阳极外表温度为1085℃,中心温度可达1075℃。

需求指出的是,我们做过火焰最高温度为1250℃的消费实验,结果显现理化指标无明显差别,仅电阻率降落了1-2μΩm,重油耗费却增加约10%。


3.3 高温保温时间

平开门铝型材高温保温时间是产品内外质量平均的一个重要要素。从工艺请求的角度来说,阳极温度抵达1080±50℃后,普通应坚持15-20h。测试结果显现焦作焙烧炉该阶段阳极冷热端的保温时间分别为18-35h,满足质量请求。

4. 应用效果

4.1 平开门铝型材炭素制品最难处理的问题是产品的均一性问题,即每一项指标的稳定性及每块阳极之间质量的均一性,此问题已在焦作万方得到很好处理。

4.2 经过对焙烧工艺的不时探究和优化,平开门铝型材预焙阳极质量、合格率均有很大进步:由于沥青析焦量的增大,使得炭块体积密度上升,熟块均匀块重、实收率增加;平开门铝型材耐压强度大幅进步;电阻率有所降落。月累计指标比照状况见表1。

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