异型回转窑生产磷酸的方法技术

一种用回转窑生产磷酸的方法，其特征在于：造球配料时添加有机粘结剂，有机粘结剂有三种；球团采用干燥固结；回转窑窑头抛入固体还原剂；窑身设有若干风机和风管，空气在窑内料层上方沿中轴线通入。本发明专利技术能有效地解决球团强度及窑内温度、气氛控制问题。通过控制窑身风机的供风量，维持回转窑长５０％以上区域料层温度波动不超过±５０℃。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝电解槽用阴极炭块的制造方法，特别是电阻率低、耐电解质溶液浸蚀性能好的半石墨化阴极炭块的制造方法。众所周知，铝电解槽的阴极部分，与铝液和电解质接触部位是用炭质材料构成的。特别是电解槽底部都是用炭块构成的。电解作业过程中，这种炭块常因受热应力和化学浸蚀作用而毁坏造成停工，另外，电解作业中，阴极炭块的电压降也会影响电解工艺的能耗。为此，要求阴极炭块具有良好的抗压、抗拉强度、耐热冲击性，耐电解质溶液浸蚀性能和导电性及耐磨性。目前铝电解槽使用的阴极炭块有普通无烟煤基阴极炭块、半石墨质阴极炭块、半石墨化阴极炭块和石墨化阴极炭块等几种。普通无烟煤基阴极炭块是用经1250～1350℃煅烧后的无烟煤为骨料，以煤沥青为粘结剂，经混捏成型后，再经1300℃左右焙烧而成。构成它的碳基本属于无定形炭，用这种炭块砌筑的铝电解槽阴极，在铝电解过程中受钠离子浸蚀膨胀率大（线膨胀率达1.5%），浸蚀后机械强度大为降低，故使用寿命短，另外，其电阻率较大，一般为（50～60）×10-6Ωm，因而用这种炭块砌成的电解槽阴极压降大，电能消耗高。-->结作用并不强。（2）.窑内料层中难以维持良好的还原气氛，因此容易出现磷蒸汽在料层中氧化并与球团中的氧化钙反应生成磷酸钙，降低了球团中磷的挥发率。（3）.窑身供风系统结构复杂，且难以使窑内氧化区与还原区很好地分开。原因是回转窑窑身周围设置8排共96个风孔，为避免风孔转至料层下方时通入空气而破坏料层中的还原气氛，供风不得不采用周期性操作，从而使系统复杂化了。并且这种径向风孔虽然能有效地利用燃烧空间，但通入的空气容易直接到达料层表面，使氧化区与还原区之间的传质加快，氧化区与还原区就难以很好地分开。本专利技术的目的在于：通过提高球团强度，窑头抛入固体还原剂及采用新的窑身供风系统以对KPA法进行改进。本专利技术的技术解决方案是：磷矿石与硅石、碳质还原剂经磨碎、配料、混匀后造球，造球配料时需添加有机粘结剂，球团采用干燥固结，固结后的球团在回转窑内还原挥发并通入空气使磷蒸汽和一氧化碳氧化燃烧，回转窑窑头抛入固体还原剂，窑身设有若干风机和风管，空气是从窑内料层上方沿中轴线通入。本专利技术的技术解决方案中，添加的有机粘结剂有三种：即腐植酸钠、木质素磺酸钙、亚硫酸盐纸浆废液。使用水溶性腐植酸含量占30～70%的腐植酸钠时，添加量为0.5～4.5%（干基）;使用木质素磺酸钙时，添加量为0.3～3.0%（干基）;使用比重为1.20～1.30的亚硫酸盐纸浆废液时，添加量为2.0～5.0%。本专利技术的技术解决方案中，球团采用干燥固结，固结温度为100～400℃，固结时间为10～60分钟。-->上下温差较大，致使炭块上下部的性能差异较大，整个炭块物化性能均匀度差。本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用来源广、价格低的原料，制造出电阻率低、抗电解质浸蚀性好、物化性能均一的适作铝电解槽用阴极炭块的方法。本专利技术所述的铝电解槽用阴极炭块的制造方法，包括配料与混捏成型、焙烧和半石墨化三步工序。所用原料为：经1250～1300℃煅烧后的无烟煤、冶金焦、少灰焦和石墨碎（或磷片石墨），粘结剂为沥青。各原料的配比（重量百分数）分别为40～50，0～30，0～35，0～10和15～25，原料（除沥青外）的粒度（mm）分布为：+12：＜2%，-12～+4：25±4%，-0.5：40±4%，-0.075：29±3%。将上述原料经常规混捏后，用挤压或振动成型，通常做成截面为420mm×420mm长度为预定长度的块，然后在焙烧炉中，经280～360小时升温并保温至1100～1380℃（最佳值为1250～1350℃），根据情况与条件，焙烧可在环式炉或地窑或倒焰窑中进行。随后将焙烧后的炭块整体移入电阻炉中进行半石墨化处理，半石墨化常在艾奇逊电阻炉中进行，其工艺条件为：通电量2000～3000千瓦小时，通电时间30～45小时，炉中最高温度控制在1800～2300℃（最佳值为1900～2150℃）。使炭块达到完-->全石墨化前的石墨状态。最后将产品加工砌筑成所需阴极形状的成品。用本专利技术的方法制造的阴极炭块具有如下优点与效果：1.原料来源广、价格便宜、易于推广应用;2.产品性能明显优于普通无烟煤基阴极炭块和半石墨质阴极炭块，因其原料颗粒和沥青烧成的焦，全部达到半石墨化，故性能均匀，强度高、韧性好，其主要性能指标为：石墨化指数＞0.8，灰份＜7%，电阻率3×10-6Ωm，抗压强度＞17MPa，真密度＞2.06g/cm3，体积密度1.52g/cm3，电解膨胀率0.5%。用本专利技术的方法制造的半石墨化炭块砌筑的铝电解槽阴极在电解过程中因受钠离子浸蚀产生的膨胀率低，因此减少因向上拱起所产生的断裂，故可延长阴极炭块的使用寿命，同时由于降低了阴极的电压降，故减少了电解过程中的电能消耗。本专利技术的铝电解槽用阴极炭块制造方法的实施例列于表1，产品的物化性能示于表2。-->表1  阴极炭块的制造工艺-->表2阴极炭块的物化性能序号12345石墨化指数0.80.80.820.800.80孔隙率（％）26.4225.9526.3126.2326.49电阻率（10Ωm）23-2821-4518-2322-2620-25抗压强度（MPa）20-2320-2521-2321.320.8体积密度（g/cm）1.551.561.571.561.55抗弯强度（MPa）10-1210-12119.710.3真密度（g/cm）2.122.142.142.122.12电解膨涨率（％）0.440.420.400.450.47灰份（％）6.063.963.874.224.30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解槽用阴极炭块的制造方法，包括配料及混捏成型、焙烧和半石墨化工序，其特征在于：ａ）原料及配比（重量百分数）：经１２５０～１３００℃煅烧后的无烟煤４５～５０，冶金焦０～３０，少灰焦０～３５，石墨碎（或磷片石墨）０～１０，沥青１５～ ２５；ｂ）原料（除沥青外）粒度（ｍｍ）分布：＋１２：＜２％，－１２～＋４：２５±４％；－０．５：４０±４％；－０．０７５：２９±３％；ｃ）焙烧工艺条件：升温和保温时间２８０～３６０小时，最高温度１１００～１３８０℃；ｄ）半石墨化 工艺条件：通电时间３０～４５小时，通电量２０００～３０００千瓦小时，最高温度１８００～２３００℃。

【技术特征摘要】
1、一种铝电解槽用阴极炭块的制造方法，包括配料及混捏成型、焙烧和半石墨化工序，其特征在于：a)原料及配比(重量百分数)：经1250～1300℃煅烧后的无烟煤45～50，冶金焦0～30，少灰焦0～35，石墨碎(或磷片石墨)0～10，沥青15～25；b)原料(除沥青外)粒度(mm)分布：+12：＜2%，-12～+4：25±4%；-0.5：40±4%；-0.075：29±3%；c)焙烧工艺条...

【专利技术属性】
技术研发人员：候拥和，黄焯枢，李丹，梁多衍，
申请(专利权)人：冶金工业部长沙矿冶研究院，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]