[发明专利]一种预焙阳极用干料的制备方法

说明书

本发明公开了一种预焙阳极用干料的制备方法，该方法首先将石油焦破碎，筛分出2mm以下的石油焦颗粒，在2mm以下石油焦中配入一定比例的2mm～70mm石油焦(形成X料)，将X料和剩余的2mm～70mm石油焦(C料)分别单独煅烧，控制煅烧条件，使X料煅烧后，真密度比C料煅烧后高0.01‑0.06g/cm³。根据X料煅烧后占全部煅后石油焦的比例和阳极干料配方情况，将X料煅烧后的物料全部或部分用于制备粉料，若有剩余，则用于制备煅后焦骨料颗粒中粒度不大于3mm的部分。C料煅烧后先制备阳极干料配方中所需的煅后石油焦骨料颗粒，多余的部分制备粉料，补充干料配方中粉料的不足部分。该方法可以减少预焙阳极的选择性氧化和掉渣，并改善预焙阳极的强度和电阻率等指标。

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种预焙阳极用干料的制备方法。

背景技术

预焙阳极的生产原料主要是石油焦和沥青。石油焦经过煅烧后，破碎成合适的粒度，再配入少量熟碎、生碎、收尘粉等(有的企业还加入少量残极颗粒)，加入适量的沥青混捏，然后成型得到生坯，生坯经过焙烧得到预焙阳极。预焙阳极从结构组成上来说是由骨料焦粒和粘结基质共同构成。骨料焦粒中大部分为煅后石油焦，还有少量的阳极熟碎、残极颗粒等。粘结基质是煅后焦细粉和煤沥青的混合物焦化后的产物，粘结基质是连续体，它将骨料焦粒粘接在一起。由于结构方面的差异，以及煅后焦颗粒的最高热处理温度高于粘结基质，造成粘结基质的化学活性高于煅后焦骨料颗粒。这就导致预焙阳极在电解槽上工作时，粘结基质被二氧化碳和空气优先氧化，电化学反应过程中，粘结基质也优先被消耗。预焙阳极的选择性氧化导致突出在外的煅后焦颗粒失去依托而脱落，形成炭渣。而铝电解槽中电解质和铝液的冲刷，会加剧阳极掉渣。炭渣对铝电解危害极大，不但使阳极消耗增加，而且严重影响电解槽的稳定运行和铝电解技术经济指标，炭渣还属于危险固体废物，会造成环境污染。

近年来，预焙阳极生产用石油焦原料的粉焦量越来越大，某些石油焦原料中1mm以下的粉焦量可达30％以上，但由于我国适用于铝用炭素的石油焦资源比较紧张，预焙阳极生产企业采购石油焦时的选择余地很少，只能被迫使用粉焦量很大的石油焦生产预焙阳极。

石油焦中大量的粉焦对煅后石油焦的质量造成了不良影响。我国铝用石油焦的煅烧设备主要是罐式炉和回转窑。使用罐式炉煅烧石油焦时，粉焦会由于煅烧过程中挥发分的结焦，粘结在一起产生结块，这种结块有一定的强度，但还比不上正常煅后焦颗粒的强度，煅后石油焦用于阳极生产时，这些粉焦结块会顶替阳极配方中一部分骨料颗粒，生产出的预焙阳极的强度和电阻率等指标会受到影响，预焙阳极在电解槽上使用时，这些强度不高的颗粒在氧化和电解质冲刷作用下容易产生炭渣；使用回转窑煅烧石油焦时，由于重力作用，粉焦容易处于回转窑中物料的最下层，不直接接触高温火焰和烟气，煅烧程度低，石油焦煅烧后用于预焙阳极生产时，经过破碎、筛分、配料、混捏、成型、焙烧等过程，煅烧程度低的粉焦有相当大一部分最终会成为预焙阳极中粘结基质的组成部分，而其较低的煅烧程度会加剧预焙阳极的选择性氧化，导致阳极在电解槽上使用时产生更多的炭渣。

因此有必要探索一种方法，减少粉焦对煅后石油焦和预焙阳极质量的不良影响，减少由于粉焦引起的阳极掉渣。

目前，关于铝用石油焦中粉焦的利用，有研究者将粉焦配入粘结剂成型后进行煅烧，制备粗焦颗粒。专利CN103173258A公开了一种粉焦或粉煤成型的方法，该方法是将粉焦或粉煤与沥青烘干后，把粉焦或粉煤按一定比例与成型剂沥青、喹啉和水混匀，然后压型获得生坯，中温预处理将沥青固化，再高温下烧结成熟炭块。专利CN102491306A公开了一种石油焦粉焦聚团材料及其制备方法，该方法通过将筛分的3-6mm和3mm以下石油焦粉焦以一定比例配比，然后将乳化沥青和/或腐殖酸钠或煤沥青等粘结剂与石油焦粉焦以一定比例混合，然后在一定温度和一定压力下成型，得到石油焦粉焦聚团材料。论文“压力参数对煅后焦质量的影响”(黎志英,张念炳,刘卫.压力参数对煅后焦质量的影响[J].贵州大学学报(自然科学版),2014,31(4):40-42.)探索了将石油焦粉焦在万能试验机上直接压成块，然后煅烧得到块状煅后焦，探讨了成型压力对煅后焦指标的影响。