一种磷生铁增碳方法技术

一种磷生铁增碳方法，涉及铝电解生产领域，该预焙阳极浇注用增碳球是由按重量百分数计的95.5％～98.5％炭素材料、1.0％～3.5％粘结剂及0.5％～1.0％碳酸盐压制成球团制得，炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，该制备方法简单，制得的增碳球成本低，对磷生铁的增碳效果好；该磷生铁增碳方法是在中频炉中分层加入增碳剂和磷生铁原料，再进行熔炼，该方法的碳吸收率高、增碳效果好，可保证新磷生铁碳含量控制在3.0～3.5％范围内，同时可有效减少磷生铁增碳过程中物料飞扬损失，改善车间环境，且磷生铁水流动性良好，得到的磷生铁满足预焙阳极浇注用磷生铁的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种预焙阳极浇注用增碳球、其制备方法及磷生铁增碳方法
本专利技术涉及一种铝电解生产领域，且特别涉及一种预焙阳极浇注用增碳球、其制备方法及磷生铁增碳方法。
技术介绍
在铝电解生产中，预焙阳极被称为电解槽的“心脏”，预焙阳极是由阳极碳块、铝导杆组成，具体是在铝导杆的钢爪与阳极碳块的碳碗间隙浇注磷生铁水，冷却后阳极碳块和铝导杆结合为一体，磷生铁起到连接和导电的作用。降低预焙阳极Fe-C压降是降低电解铝生产成本的方式之一，而实践表明，调整磷生铁的元素配比是降低Fe-C压降的最佳方式。在磷生铁中，C能改变磷生铁的基本组织，进而改变磷生铁的强度、硬度和流动性，C含量越高，磷生铁水流动性越好，常温冷却的收缩量越小，越有利于降低Fe-C压降。Si是促进石墨化元素，可改变铁液的流动性，减少磷生铁的收缩。P起到增加铁液流动性的作用，可增加磷生铁的冷脆性，有利于减小磷生铁环压脱机的负荷，但若P添加量过多，它将和钢爪反应。Mn是反石墨化元素，增加磷生铁的强度、硬度，使组织致密，降低铁液的流动性，具有脱硫的作用。S能降低铁水的流动性，增加磷生铁热裂。虽然磷生铁中的C、P、S、Si、Mn均具有一定的作用，但在实际生产过程中，回炉磷生铁的C被烧损，P、S富集，导致磷生铁Fe-C压降增高，磷生铁的流动性和导电性减弱，使用性能降低。因此，需要通过对回炉磷生铁中的各元素(C、Si、Mn)含量进行调整，主要是对C含量进行调整，即对重新熔炼的磷生铁进行增碳处理，以达到增强磷生铁流动性和导电性的目的。公开号CN103741009A的中国专利公开了一种合成铸铁的增碳方法，选用经高温、非氧化处理后的优质煅烧石油焦作为增碳剂，增碳剂的加入方法是按配比或碳当量要求，将其放于中频炉底，先加入废钢，融化后再加入回炉料进行熔炼，温度控制在1250～1350℃。该增碳方法中使用优质的煅烧石油焦，成本较高，且该煅后焦是生石油焦在1200～1300℃煅烧而成，粉末电阻率在≤600μΩ.m范围内，石墨化程度不高，石墨晶体结构不够好，导致碳吸收率低，增碳效果差。公开号CN100427626C的中国专利公开了一种铝电解磷生铁增碳方法，该方法是在中频炉中添加粒度为1～5mm的废铝电解残极炭粒，以增加磷生铁中碳当量。该方法选用的阳极炭粒的比重较大，可减轻增碳过程中飞扬损失和环境的污染，但电解残极颗粒主要是电解槽内用剩的残极经破碎、筛分得到的，电解残极因长期受到电解槽内电解质的浸泡，含有大量的电解质，进而导致电解残极颗粒已不纯净，内含有很多电解质颗粒及粉末，而电解质中含有Na、Al、O、Si等元素，这些杂质元素会随增碳剂进入到磷生铁水中，破坏磷生铁化学组成，进而影响磷生铁使用性能。因此，需要一种对磷生铁的增碳效果好、成本低的增碳剂及增碳方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种预焙阳极浇注用增碳球，成本低，对磷生铁的增碳效果好。本专利技术的另一目的在于提供一种预焙阳极浇注用增碳球的制备方法，该方法简单，制得的增碳球成本低，对磷生铁的增碳效果好。本专利技术的另一目的在于提供一种磷生铁增碳方法，使用上述增碳剂对磷生铁进行增碳，碳吸收率高、增碳效果好，同时可有效减少磷生铁增碳过程中物料飞扬损失，改善车间环境。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种预焙阳极浇注用增碳球，其由以下原料制成，按重量百分数计，原料包括95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐，其中，炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，粘结剂由按质量比为1:1.5～2的无机粘结剂和有机粘结剂组成。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，炭素材料所用的阴极铣面粉的真密度为2.02～2.08g/cm3，固定碳含量不小于98.5％粒度在5mm以下。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，无机粘结剂包括碱金属硅酸盐、氟硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐、金属醇盐、氟硅酸镁、氯化铵、磷酸铵、氧化锌、氢氧化铝、硼酸铝中的至少一种。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，有机粘结剂包括淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、钠基膨润土、腐植酸钠、聚四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种。一种预焙阳极浇注用增碳球的制备方法，其包括以下过程：按重量百分数计，准备原料，原料包括95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐，其中，炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，粘结剂由按质量比为1:1.5～2的无机粘结剂和有机粘结剂组成；将有机粘结剂与80～100℃的水按重量比7～10:1混合，在搅拌下加入无机粘结剂，并加入碳酸盐，搅拌0.5～1.0h，自然冷却至室温，得到粘结材料；将炭素材料与粘结材料混合搅拌5～10min，得到增碳糊；将增碳糊在制球机上压制成球团，制球压力指标控制为12～18MPa，得到球团，球团的直径为5～15mm；将球团置于110～180℃的烘箱内干燥0.5～3.0h。一种磷生铁增碳方法，其包括以下过程：将上述预焙阳极浇注用增碳球和磷生铁原料以分层加入的方式置于中频炉中，并进行熔炼。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，增碳球总重量占磷生铁原料总重量的0.8～2.0％。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，磷生铁原料包括回炉磷生铁和元素原料，增碳球和磷生铁原料的加入方法为：先在中频炉底铺设一层增碳球，然后依次铺设多层元素原料和增碳球，最后铺设一层回炉磷生铁。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，按重量百分数计，磷生铁原料包括90.5％～94.0％的回炉磷生铁、0.55％～0.90％的锰铁、5.4％～8.5％的生铁和0.05％～0.10％的硅铁，增碳球和磷生铁原料的加入方法为：先在中频炉底加入一层增碳球，然后依次加入回炉磷生铁、增碳球和锰铁，回炉磷生铁、增碳球和生铁，回炉磷生铁、增碳球和硅铁，最后加入回炉磷生铁。进一步地，在本专利技术较佳实施例中，熔炼温度为1400～1500℃，熔炼过程中不断搅拌；对熔融状态的磷生铁水进行2～3次打渣处理，温度降至1350～1400℃出炉浇注。本专利技术实施例的预焙阳极浇注用增碳球、其制备方法及磷生铁增碳方法的有益效果是：本专利技术实施例的预焙阳极浇注用增碳球是由按重量百分数计的95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐压制成球团制得，炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，该制备方法简单，制得的增碳球成本低，对磷生铁的增碳效果好；本专利技术实施例的磷生铁增碳方法是采用分层加入的方式在中频炉中加入增碳剂和磷生铁原料，再进行熔炼达到增碳的目的，该方法的碳吸收率高、增碳效果好，可保证新磷生铁碳含量控制在3.0～3.5％范围内，同时可有效减少磷生铁增碳过程中物料飞扬损失，改善车间环境，且磷生铁水流动性良好，得到的磷生铁满足预焙阳极浇注用磷生铁的需求。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的预焙阳极浇注用增碳球、其制备方法及磷生铁增碳方法进行具体说明。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预焙阳极浇注用增碳球，其特征在于，其由以下原料制成，按重量百分数计，所述原料包括95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐，其中，所述炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，所述粘结剂由按质量比为1:1.5～2的无机粘结剂和有机粘结剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种预焙阳极浇注用增碳球，其特征在于，其由以下原料制成，按重量百分数计，所述原料包括95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐，其中，所述炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，所述粘结剂由按质量比为1:1.5～2的无机粘结剂和有机粘结剂组成。2.根据权利要求1所述的预焙阳极浇注用增碳球，其特征在于，所述炭素材料所用的阴极铣面粉的真密度为2.02～2.08g/cm3，固定碳含量不小于98.5％粒度在5mm以下。3.根据权利要求1所述的预焙阳极浇注用增碳球，其特征在于，所述无机粘结剂包括碱金属硅酸盐、氟硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐、金属醇盐、氟硅酸镁、氯化铵、磷酸铵、氧化锌、氢氧化铝、硼酸铝中的至少一种。4.根据权利要求1所述的预焙阳极浇注用增碳球，其特征在于，所述有机粘结剂包括淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、钠基膨润土、腐植酸钠、聚四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种。5.一种预焙阳极浇注用增碳球的制备方法，其特征在于，其包括以下过程：按重量百分数计，准备原料，所述原料包括95.5％～98.5％的炭素材料、1.0％～3.5％的粘结剂及0.5％～1.0％的碳酸盐，其中，所述炭素材料为铝用阴极加工过程中产生的阴极铣面粉，所述粘结剂由按质量比为1:1.5～2的无机粘结剂和有机粘结剂组成；将所述有机粘结剂与80～100℃的水按重量比7～10:1混合，在搅拌下加入所述无机粘结剂，并加入所述碳酸盐，搅拌0.5～1.0h，自然冷却至室温，得到粘结材料；将所述炭素材...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁策，汤昌廷，马正清，周平，姜海涛，高盼盼，程鸿鹏，刘瑞然，王力，史春丽，张启东，肖富来，辛涛，房洪杰，祝贞凤，杨丽娟，李威，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：山东,37