一种经改进的电解铝用炭阳极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种经改进的电解铝用炭阳极的制备方法，其特征在于以颗粒比例的石油焦进行配料，并使用粘度为5-30Pa·S和残碳量为30-60％的改性液体树脂结合剂在低于40°C温度下混料，常温混料后采用小块坯体成型方法成型，经150-300℃低温加热固化温度和800-1400℃炭化烧成温度为处理后再将小块配体粘合成电解铝用炭阳极。本发明专利技术提供炭阳极的各项性能明显优于现用的炭阳极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于电解铝制备领域。
技术介绍
铝电解槽是铝炼制工业中的主体设备，生产电解铝用的阳极可分为自焙阳极和预焙阳极两种，其中炭阳极在生产过程中起着十分重要的作用。目前炼铝阳极大多数是以石油焦为原料，以一定颗粒组成进行配料，外加一定量的煤焦油浙青作为结合剂进行加热混料，然后进行热态振动加压成型。成型后，把坯体推入冷水中进行冷却固化。来提高坯体的强度，便于机械运输。然后送入炭化窑进行炭化烧成。一般烧成温度为1100-1300° C，烧成周期要30天左右。这种传统生产炭阳极的方法有以下缺点1)环境污染严重。热混料和成型过程中，产生大量了浙青烟，严重影响了环境，影响了职工的身体健康；2)成本高。主要表现在使用浙青较多，产品收率较低和烧成时间长，能 耗高。能耗高也造成了 C02排放增加；3)产品性能较差。这样制得阳极所用结合剂较多，一般要在16%左右。结合剂残炭量只有40-50%。经过炭化后，结合剂炭化，挥发掉大部分，形成了大量的气孔，因此，这种方法生产的产品的气孔率高达20%以上。并且炭化形成的浙青炭活性较石油焦颗粒高。这部分活性较高的炭形成了基质，填充到石油焦颗粒间隙里。相对而言，焦油和浙青炭化后形成的炭也不如颗粒致密。因此在阳极使用过程中，基质部分首先被氧化，而导致颗粒间隙凹进去，颗粒凸出出来。从而导致阳极的损耗较快；4)因为致密度不够，这也导致了抗氧化性不够和电阻率较高。因此在使用过程中，使用寿命较低和耗电量较高。为了克服用石油焦作为阳极的工艺的缺点，国内外工程技术人员作了许多努力，以克服其中1-2个缺点。例如CN101255571A专利技术专利申请中提供了一种制备铝电解用预焙炭阳极石油焦的处理方法，其特征在于其处理过程将石油焦原料进行筛分，将筛分出的粉状石油焦制团烧结后，再与筛分出的粗颗粒石油焦一同用于电解用预焙炭阳极的制备过程。所述粉状石油焦制团过程是将粉状石油焦与粘结剂按石油焦粉末与粘结剂的混合重量比为I : 0.02-0.3的比例搅拌混合均匀，通过压球机制团的；粉状石油焦制团后是在1150-1300°C温度下，煅烧时间3-24小时。认为以提供的处理方法，有效提高石油焦强度，减少烧损，提高实收率。针对石油焦质量的不断下降，实现优质和劣质石油焦的有效互补，达到石油焦均一、稳定；又有专利技术人提出了炭阳极用石油焦处理方法，例如CN101717968A提出了一种铝用炭阳极用石油焦的处理方法，在处理过程是将生产所用的不同来源的生石油焦的空气反应速率和二氧化碳反应速率进行分析；根据分析数据进行配料，控制配料后的混合石油焦的二氧化碳反应速率为14-28% /min、空气反应速率为0. 1-0. 6% /min。利用该方法，使低品位石油焦在铝用预焙阳极生产过程中得到了合理的应用，拓宽了原料的来源，提高了石油焦资源的综合利用率，同时弥补了低品质石油焦的缺陷，提高了煅后焦的抗氧化性能，进而使用预焙炭阳极的质量更均一、稳定，使电解炭耗和成本进一步降低。也有报道，对制造铝用炭阳极的原料进行石油焦脱硫工艺的研究(CN101144044B)，其特征在于其过程是在生石油焦中加入选自氧化锆、氧化铈和氧化钇中的任意一种脱硫剂进行煅烧的；其配入生石油焦中的脱硫剂粒度小于0. 074mm ;脱硫剂配入量为生石油焦重量的0. 7-5. 0% ;配入脱硫剂的生石油焦是在1270-1500°C温度下，煅烧50-120min。所提供的工艺，操作方便，易于工业实施，通过煅烧可有效脱除石油焦的硫含量，脱硫率达85 %以上，降低了生产过程对环境的污染。 针对以上的分析，本专利技术拟从另一角度作为专利技术构思的切入点提出了。
技术实现思路
本专利技术的目的提供，以克服现有技术存在的缺点。本专利技术了采用改性树脂结合剂，进行常温混料，常温成型，低温热固化，固化和炭化窑内气体回收的工艺技术。专利技术的主要特征是1)采用液体改性树脂结合剂。实现常温混料和常温成型，改善环境污染。液体结合剂的使用导致加入量减少，减少了炭化挥发分，提高了阳极的致密度和降低了电阻率；所用的液体改性树脂结合剂主要是指液体改性浙青结合剂，液体呋喃树脂结合剂或改性浙青与呋喃树脂的混合改性之一种；2)采用小块成型方法。然后组装在一起。成型产品尺寸变小，会导致成型压力增大。单位面积成型压力加大，导致致密度和强度提高，进而炭化后电阻率低，有利于节能。目前一般一块阳极重为800 1000kg,现在为了提高成型坯体致密度，采用重量至少减少50 %，这样就会提高单位面积上的压力，因而提高致密度。以前一个电极块，现在采用至少由两块或更多组装起来；甚至10个小块组装起来；3)成型坯体热固化，提高坯体的强度以利于搬运；4)在固化或炭化设备中添加气体回收过滤装置，实现环保和降低成本。所述的气体回收过滤装置，实际上是一种冷却器。当固化或炭化设备经过加热产生的可燃性气体放出来后，把他导入冷却器，这些较高温度下分解出来的可燃气体，在高温下是气体，当温度降低到常温时，冷却成了液体。把这种可燃性的液体导出储存起来，作为燃料或溶剂再次使用。这种冷却器的大小根据要冷却气体的量和材料的导热性能而设计冷却器的大小。本专利技术是以一定颗粒比例的石油焦进行配料，颗粒组成为8 4mm :10 30%，4 Imm :25 40%，I Omm : 10 25%，余量为细粉(〈O. Imm)，外加改性液体炭素树脂结合剂5 12%。进行混料，混料过程中的加料次序为向混料机内先加颗粒料,搅拌I 2分钟后，添加改性液体炭素树脂结合剂，混合2-5分钟后,然后添加剩余的细粉,混料10-15分钟，出料，即可以进行振动成型炭阳极。成型后的坯体进行低温固化干燥。低温干燥温度为150 300° C。然后在800° C 1400° C进行炭化烧成处理。用上述工艺方法制得炭阳极，电阻率低，密度高和显气孔率低，有利于节能和提高使用寿命。特别是环保，解决了热态生产过程中产生的致癌物质的烟气问题。所述的炭素结合剂为液体结合剂。它的粘度是5 30Pa. S，残炭量为30 60%;所述的炭素结合剂为改性浙青树脂，改性呋喃树脂或两者的混合，加入量为5-12%。所述的振动成型是指的常温加压振动成型，而非加热振动成型；所述的混料是在温度低于40°C条件下进行的，因为我国国土广阔，不同地区常温温度定义不一致，东北部冬天在_30°C以下，夏天也会达40°C ;所以将混料温度低于40°C比较合适的； 所述的低温加热固化，是指加热温度为150 300° C，在最高温度保温12小时以上；所述的炭化烧成是在埋炭的条件下进行的。烧成温度为800° C 1400° C，保温时间为> 24小时。所述的低温加热固化的最佳加热温度为250 280° C，并最佳保温时间为40_45小时；所述的炭化烧成制度，其最佳烧成温度为1000° C 1200° C，保温时间为彡48小时。附图说明图I为本专利技术提供的改进后的工艺流程。具体实施例方式实施例I一种炼铝用炭阳极制造生产方法，包括以下步骤A、按配方量称取各原料组分(表I);B、将颗粒度8-4mm、4-lmm和I-Omm的石油焦,加入到2000型强力式混料机里并混合I分钟，然后加入10%液体改性浙青树脂并混合4分钟，最后添加180目石油焦细粉并混合12分钟；C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经改进的电解铝用炭阳极的制备方法，包括配料、混料、成型、加热固化和碳化烧成，其特征在于 a)以一定颗粒比例的石油焦进行配料,颗粒组成为8 4mm:10 30%,4 Imm 25 40%，I Omm : 10 25%，余量为〈O. Imm的细粉，外加改性液体炭素树脂结合剂5 12%;进行常温混料，常温混料过程中的加料次序为，向混料机内先加颗粒料，搅拌I 2分钟后，添加液体炭素树脂结合剂，混合2-5分钟后，然后添加细粉，混料10-15分钟，出料，进行成型；所述的改性液体炭素树脂结合剂粘度为5-30Pa S，残碳量为30-60% ； b)采用小块坯体成型方法成型，所需的小块坯体的重量至少减少50%； c)成型后的小块坯体低温加热固化的温度为150-300°C，保温12小时以上； d)炭化烧成温度为800-1400°C，保温时间彡2...

【专利技术属性】
技术研发人员：田守信，兰振华，柯美亚，林强，田云鹏，田伟杰，
申请(专利权)人：上海柯瑞冶金炉料有限公司，阳谷信民耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：