低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用的製作方法

2023-05-27 20:40:11

專利名稱：低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及用低灰炭質原料代替部分石油焦原料生產電解鋁用預焙陽極的應 用方法，屬有色冶金領域。
背景技術：
石油焦是生產電解鋁用預焙陽極最主要原料，1噸電解鋁約需耗0. 5噸預焙陽 極，1噸預焙陽極產品需0.95 1.1噸石油焦原料。目前我國電解鋁產量已達IOOO 萬噸以上，是世界上第一大產鋁國，且每年以15%左右的幅度增加產量，現我國鋁
產量接近世界鋁產量的^。由於國際上石油價格一漲再漲，導致煉油廠副產品石
油焦價格快速上漲。因此我國石油焦原料越來越緊張，且價格也越來越高。

發明內容
本發明的目的旨在提供一種用低灰炭質原料代替部分石油焦原料生產電解鋁 用預焙陽極的應用方法。
本發明的目的是通過下述方式實現的
本發明是將低灰炭質原料作為生產預焙陽極的輔助原料，所述的低灰炭質原 料選自低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭、或各種 廢塑料、廢橡膠。
所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭灰分 質量含量不超過2. 8 %，揮發分質量含量不超過20%。
低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭作為生產預 焙陽極的輔助原料，其加入量不超過生產預焙陽極石油焦原料質量的25%，優選為 10-20%。
灰分質量含量不超過2. 5%的竹炭或木炭加入的配料量不超過石油焦原料質量 的15%為佳。
所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭可單 獨煅燒，煅燒溫度800 200(TC，或是摻入石油焦中一併煅燒，煅燒溫度不不低於 1200。C。所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭作為 生產預焙陽極的輔助原料在不經煅燒處理時，其加入量不超過生產預焙陽極石油 焦原料質量的12%，以不超過10%為佳。
各種廢塑料或廢橡膠的灰分質量含量不超過2.8%，揮發分質量含量不超過
60%。
所述的各種廢塑料、廢橡膠單獨摻入石油焦中進入煅燒窯爐煅燒，或是與其 它低灰炭質原料一併摻入石油焦中進入煅燒窯爐煅燒，各種廢塑料或廢橡膠摻入 量不超過佔石油焦質量比例15%，以不超過10%為佳。
摻入普通煅燒爐煅燒的低灰分炭質原料製得的預焙陽極質量指標(與全部用 石油焦原料配料生產的預焙陽極相比較)電阻率增加2%左右，摻入電煅爐煅燒的 低灰分炭質原料製得的預焙陽極電阻率有所下降。灰分含量與所加入輔助原料的 灰分量成正比，其它指標變化不大。
由於生產電解鋁用預焙陽極多年來只使用石油焦一種固體原料，目前石油焦 原料越來越緊張，且價格越來越貴，因而本發明找到的低灰炭質原料替代部分石 油焦原料具有重要意義。
本發明的優點
本發明改變了許多年來預焙陽極生產僅使用一種石油焦固體原料的局面，增 添了來源廣泛且價格較低的多種輔助炭質原料，可緩解生產預焙陽極用石油焦原 料越來越緊張的局面，在保證預焙陽極產品質量的前堤下其生產成本也有較明顯 的下降。另外，由於可大量使用各種廢塑料、廢橡膠代替部分石油焦原料生產預 焙陽極，因此本發明還具有明顯的環保節能重要意義。
本發明製備應用的具體過程為
將低灰炭質原料單獨煅燒(部分少灰炭質原料亦可不經煅燒)，煅燒溫度 800 2000°C，或摻入石油焦中進入煅燒窯爐中一併煅燒，溫度M200'C。各種廢塑 料、廢橡膠可單獨或與部分無煙煤和低灰分低揮發份原料一併摻入石油焦中進入 煅燒窯爐煅燒，煅燒炭化後的低灰殘炭原料可代替部分石油焦原料生產預焙陽極。
單獨煅燒(部分少灰炭質原料亦可不經煅燒)的低灰分炭質原料按中細料和 細粉參加預焙陽極乾料的配方配料。摻入石油焦中煅燒的低灰分炭質原料按原預 焙陽極配料組成配料。以煅燒石油焦為主，摻入低灰分炭質原料進行配料後的乾料，加入混捏鍋幹 混15-25分鐘，然後加入定量煤瀝青進行溼混25-35分鐘，幹混和溼混時，混捏 鍋需保持溫度130-180'C。溼混完成後即得到預焙陽極塑性糊料，然後將其置于振 動成型機模具裡進行振動成型，振動成型後的生坯進入焙燒爐焙燒，溫度不低於 U5(TC。最終即為含有低灰分炭質原料的預焙陽極產品，經檢驗合格後，即可發 往電解鋁廠使用。
具體實施例方式
以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。 實施例l
化學法除灰的無煙煤細粒料，灰分為1.19%,揮發分為3.82%，將其按20%比 例摻入石油焦原料進入煅燒爐窯中一併煅燒。然後按原單一石油焦原料配方進行 配料，經混捏、成型、焙燒工序處理，製得預焙陽極樣品，其真密度2.04克/釐
米3,體積密度1. 55克/釐米3，灰分0. 44%，電阻率56. 2;/Q.m ，抗壓強度39. 3MPa。 實施例2
經1100'C以上高溫煅燒的低灰無煙煤灰分為2. 33%,揮發分為1. 57%，將其破 碎成中、小粒度(〈6mm)，按10%配入煅燒石油焦乾料中。通過配料、混捏、成型、 焙燒工序，製得預焙陽極樣品，其真密度2. 04克/釐米，體積密度1. 54克/釐米3， 灰分0.48%，電阻率57.1//fi.w，抗壓強度36.7MPa。
實施例3
經1800'C以上電煅爐煅燒的低灰無煙煤灰分為1.89%，揮發分為0.09%，將其 破碎成中、小粒度(〈6mm)，按20%配入煅燒石油焦乾料中。通過配料、混捏、成型、 焙燒工序，製得預焙陽極樣品，其真密度2. 05克/釐米，體積密度1. 55克/釐米3，
灰分0.49%，電阻率52.8;/Q.m，抗壓強度37. 3MPa。 實施例4
測得低灰無煙煤灰分為2. 31%,揮發分為3. 6將，將其按10%比例摻入石油焦 進入煅燒爐窯中一起煅燒，然後按原單一石油焦原料配方進行配料。通過配料、 混捏、成型、焙燒工序，製得預焙陽極樣品，其真密度2. 04克/釐米3，體積密度
1.54克/釐米，灰分0.49%，電阻率56.4/zQ./w,抗壓強度35. 5MPa。實施例5
測得煙煤灰分2. 49%，揮發分為14. 7%，將其按10%比例摻入石油焦一起煅燒， 然後按實施例1同樣的工藝處理，製得預焙陽極樣品真密度2.03克/釐米3，體積
密度1.53克/釐米3，灰分0.52%，電阻率56.8/iQ.加，抗壓強度35.9MPa。 實施例6
將含灰量2.41%、揮發分4.8%的竹炭，按10%摻入石油焦一起煅燒，按實施例 1同樣的工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2.02克/釐米3，體積密度1.53 克/釐米3，灰分0.48%,電阻率58.4/iQ.w，抗壓強度34.2Mpa。
實施例7
將含灰量2. 32%、揮發分4. 2%的木炭，按10%摻入石油焦煅燒，按實施例1 工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2. 02克/釐米3，體積密度1. 51克/釐米3， 灰分0.47%，電阻率58. 1//Q*w，抗壓強度32.3Mpa。
實施例8
廢塑料殘炭原料的灰分2.1%,揮發分14. 3%,將此原料按10%摻入石油焦煅燒， 按實施例1同樣的工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2.03克/釐米3，體積密
度1.53克/釐米3，灰分0.48%，電阻率58.4/zQ./n,抗壓強度36. 8MPa。 實施例9
廢橡膠殘炭原料灰分2.48%,揮發分13.2%,將此原料按10%摻入石油焦中煅 燒，按實施例1同樣的工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2.03克/釐米3，體
積密度1.53克/釐米3，灰分0.49%，電阻率58.8/^./ ,抗壓強度37. 4MPa。 實施例10
廢塑料原料灰分2. 01%,揮發分55.3%，將此原料按10%摻入石油焦原料，另 再摻入化學法除灰的無煙煤料(灰分為1.19%,揮發分為3.82%) 10%—並進入煅 燒爐窯中煅燒。按實施例1同樣的工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2.03克 /釐米3，體積密度1.53克/釐米3,灰分0.55%,電阻率59. 3^.附，抗壓強度
36. lMPa。
實施例11廢橡膠原料灰分2. 32%,揮發分41. 4%，將此原料按10%摻入石油焦原料，另 再摻入低灰無煙煤(灰分為2. 31%,揮發分為3. 69%) 5%—並進入煅燒爐窯中煅燒。 按實施例1同樣的工藝處理，製得的預焙陽極樣品真密度2.02克/釐米3，體積密
度1.53克/釐米3,灰分0.58%，電阻率58.6^Q.w,抗壓強度36. 5MPa。
權利要求
1、低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在於將低灰炭質原料作為生產預焙陽極的輔助原料，所述的低灰炭質原料選自低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭；或直接使用各種廢塑料、廢橡膠作為生產預焙陽極的輔助原料。
2、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在於所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭灰分質量含量不超過2. 8 %，揮發分質量含量不超過20%。
3、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在 於低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭作為生產預焙陽極的輔助原料，其加入量不超過生產預焙陽極石油焦原料質量的25%。
4、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在 於所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘 炭單獨煅燒，煅燒溫度80(T200(TC，或是摻入石油焦中一併煅燒，煅燒溫 度不不低於1200'C。
5、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在 於所述的低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘 炭作為生產預焙陽極的輔助原料在不經煅燒處理時，其加入量不超過生產 預焙陽極石油焦原料質量的12%。
6、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在 於各種廢塑料或廢橡膠的灰分質量含量不超過2.8%，揮發分質量含量不 超過60%。
7、 根據權利要求1所述的低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，其特徵在 於所述的各種廢塑料、廢橡膠單獨摻入石油焦中進入煅燒窯爐煅燒，或 是與其它低灰炭質原料一併摻入石油焦中進入煅燒窯爐煅燒，各種廢塑料 或廢橡膠摻入量不超過佔石油焦質量比例15%。
全文摘要
低灰炭質原料在製造預焙陽極中的應用，將低灰炭質原料作為生產預焙陽極的輔助原料，所述的低灰炭質原料選自低灰無煙煤、煙煤、竹炭、木炭、廢塑料或廢橡膠炭化後的殘炭；或直接使用各種廢塑料、廢橡膠作為生產預焙陽極的輔助原料。本發明改變了多年來預焙陽極生產僅使用一種石油焦固體原料的局面，增添了多種價格較低炭質固體輔助原料，在保證預焙陽極產品質量的前堤下生產成本有較明顯的降低。本發明還具有明顯的環保節能重要意義。
文檔編號C25C3/00GK101225530SQ20071003597
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月26日 優先權日2007年10月26日
發明者夏金童 申請人:湖南大學