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全石墨铝阴极炭块的开发及应用.pdf

时间:2023-10-24 09:07:00 点击:236次

(山东邹城炭素厂 ) 摘要:介绍了全石墨正极炭块原材料的选择、生产配方的选择、粘结剂用量的确定及生产工艺技术参数等,并成功研制了全石墨正极炭块堵塞。 石墨铝阴极碳块。 将所得工业试块应用于电解槽实验。 结果表明,工业试验炭块完全达到了开发目标,性能优于国外同类产品,节电效果显着。 关键词:全石墨阴极碳块电阻率电解槽 1、前言 随着我国铝工业的快速发展,铝工业技术发生了革命。 大型中心切削材料的制备。 它取代了以前的小型自烤罐。 这使我国电解铝行业从数量到质量发生了深刻变化。 推广大型预焙槽铝冶炼技术。 ,成为国内铝电解厂快速发展的支柱技术。 阴极炭块是铝电解槽结构的主要部分。 它与铝水和电解液直接接触,具有导电作用。 它是影响电解槽寿命的关键部件。 由于电解槽容量的增大,铝电解过程中的电场、磁场、热场变得更加复杂。 电化学力和机械力对正极材料的侵蚀和侵蚀增加。 电解槽的早期损坏日益突出,铝隧道已分解。 节能锂生活问题已成为国内外铝行业关注的话题。 目前国际上普遍采用高导电率、高石墨化度、低膨胀率的全石墨阴极炭块和石墨化阴极炭块,这使得铝电解槽具有较低的阴极压降,大大降低了铝电解效率。 单位消耗减少,降低成本。

因此,盈钢优质炭块(优质半石墨和全石墨阴极炭块)和石墨化阴极炭块的开发和推广,可以进一步延长电解槽寿命,提高产量,降低电耗,越来越受到铝行业的关注。 采矿技术研究人员在原有半石墨阴极炭块生产工艺的基础上,对全石墨阴极炭块的原料选择、生产配方的选择、生产工艺的调整进行了探讨,成功成功开发出铝用高品质全石墨阴极碳块。 应用于电解槽实验,节电效果显着。 2. 全石墨铝阴极炭块的发展 2.1 全石墨铝阴极炭块的发展目标及主要技术指标 2.1.1 发展目标 根据铝阴极炭块国际标准的技术要求,生产全石墨铝阴极炭块已选择。 石墨锅阴极炭块所用原料为:人造石墨和沥青。 我们开发了高品质的全石墨铝阴极碳块,其防火规格高于 Shan的国内和国际技术标准,以提高碳块的导电性和电阻。 抗压强度和耐钠47蚀刻,降低铝功耗并延长槽寿命。 2.1.2主要技术指标:电阻率,抗压强度,灰分1%,体积密度1.599/cm3,真密度2.109/cm3,开孔率190元 2.2全石墨铝 研制阴极碳块的工艺流程。 生产全石墨阴极炭块的主要工艺流程为:破碎、配料、捏合、成型、焙烧、添加:[。

图1 全石墨铝阴极炭块生产工艺流程图 2.3 主要生产设备及检测方法 主要生产设备为:德国公司强力间歇式混合机; 生产的ZI)C-TF四轴调幅振动成型机:48室带盖环型焙烧炉。 焙烧过程采用+/-H360小时升温曲线。 试验过程中,成型工艺逐片检查生料的外观质量,并测试堆积密度。 焙烧过程:以炉品(24件)为一批,对灰分、容重、真密度、抗压强度、电阻率等质量指标进行取样分析。 1)灰分采用GB/炭材料灰分测定方法; 2)堆积密度采用YB/Yll9碳材料体积密度测定方法; 3)真密度采用GB/碳材料真密度测定方法;。 48.4)抗压强度采用GB/碳材料抗压强度测定方法; 5)电阻率采用YB/T120碳材料电阻率测量方法: 2.4原材料的选择。 铝电解槽的阴极在电解过程中含有电解液。 液体和铝液,在电场、磁场、热场的作用下,这些物质与阴极碳材料发生化学腐蚀和物理机械作用,以及铝液对阴极的磨损。 传统研究表明,以石油焦为基础的碳制品在2300℃以上的温度下石墨化后成为人造石墨。 石墨化程度高,结构致密,粉末比电阻低。 具有优良的耐钠腐蚀性能。 因此,选择抗钠腐蚀能力强的废旧石墨电极块和碎屑作为生产全石墨阴极炭块的固体原料。

人造石墨的技术条件见表1。 表1 人造石墨技术条件 单位指标 总水分 O.5 真密度 g/ca32.20 电阻率 由于改性沥青含有较高的B树脂和合适的甲苯不溶物,具有粘结力强、碳化率高的特点。 用它作为粘结剂可以提高焙烧过程的结焦值,增加炭块的密度,增加炭块的体积密度和抗压强度,提高炭块的导电性和耐钠腐蚀性能,提高炭块的耐钠腐蚀性能。碳块的产量。 因此,选用改性沥青作为粘结剂。 改性沥青技术条件见表2。 表2 改性沥青技术条件\项目指标名称 单位指标 3.0(超过该指标不会失效) 含水率仅作为生产中的控制指标,不作为生产中的控制指标。一个评估依据。 2.5 配方中固体原料最大粒径及粒径用量的测定。 配方中干料的最大粒径和粒径组成是影响产品质量极其重要的因素。 最大粒径和粒度组成的合理性几乎影响到炭素产品的收率和各项性能。 在确定全石墨铝用阴极炭块的最大粒径和粒度组成时,要充分考虑原料石墨块的物理、化学性质对产品性能的影响,同时还要考虑原料二级破碎系统的物料粒度分布保证物料平衡,有利于组织生产。 根据生产规格半石墨铝阴极炭块产品的经验,并考虑到影响振动成型工艺的因素,配方中适当增加小颗粒的用量,以提高其密度和强度。产品。 综合以上因素,调整确定全石墨铝阴极炭块配方中骨料最大粒径为,其粒径级别为A-BIn、B-Omm和粉末。 干料配方如表3所示。

. 49. 表3 干料配方粒度名称 混合百分比/% A--.6 粘结剂用量根据普通半石墨铝生产阴极炭块粘结剂用量经验数据确定,考虑考虑到干料配方的变化、石墨对粘结剂吸附性能的影响等,初步计算出作为粘结剂的煤沥青的比例,然后观察第一锅捏制的膏体颜色来判断是否添加量油适量,然后根据生产经验并根据原晶的热容重,确定全石墨铝阴极碳块粘结剂的用​​量为cd%。 2.7捏合、成型、烘烤工艺的调整。 两种工艺的调整是根据半石墨铝用阴极炭块混炼、成型、焙烧工艺的技术参数,必须充分考虑。 石墨导热系数高、糊料可塑性和流动性变化等因素。在生产试验过程中,对全石墨锅_Hj阴极炭块的干料加热时间和振动成型时间进行了调整。 由于模压生坯中沥青用量的增加,焙烧温升曲线也作了相应调整。 3. 试验结果及应用 3.1试验结果 碳素制品厂于2007年8月进行了全石墨铝阴极炭块试制,第一批试制的全石墨铝阴极炭块原料共计69块。 生料合格率为98.5%,烤锅合格率为100%,机加工产品合格率为92%。 物理和化学性质分析非常好。 ,达到了pre-j弱测试的目的。 理化性能指标分析统计如下表4所示。

表4 全石墨铝阴极炭块理化性能分析结果取样真密度体积密度电阻率抗压强度弯曲强度序号g/cm3g/。 662.121..21O。 822.111..500。 622.131.。 14O。 822.121..30O。 902.131.。 600.922.131.。 080.642.141..60O。 882.121..620.862.141.68 17 41 10.52 O.902.14 1.68 20 40 11.62 最小值 O.66 2.11 1.64 16 32 21 平均 O. 80 2.13 1.67 18 36.7 10.73 标准 O. 3 2.16 1.65 20 27 10 代表 90 年代国际先进水平,5BGN 全石墨铝芯阴极炭块土理化性能指标见表 5 . . 50. 表 55 BGN 全石墨铝阴极炭块主要理化性能 标准 真密度 体积密度 电阻率 抗压强度 弯曲强度 项目 g/cm3g/cm3 UQm MPa MPa 标准 0.3 2.16 1.65 20 27 10 试制 理化对比分析全石墨铝用阴极炭块性能分析结果4及德国良力公司5BGN全石墨铝用阴极炭块主要理化性能指标表5:体积密度、电阻率、抗压强度、抗折强度四强度指标优于5BGN指标,表明配方选择和工艺技术确定已达到最优水平,而灰分和真密度低于德国良力公司5BGN标准。 其原因是所用石墨原料灰分高、真密度低造成的。

这也对生产高品质全石墨铝阴极碳块所用的原材料提出了更高的质量要求。 3.2全石墨铝阴极炭块在电解槽中的应用试验。 在系列电解槽上选用两槽(103#、247#)搭建电解槽炉体。 ,并选取国家普通半石墨阴极碳块进行对比一:工业运行试验。 3.2.1 筑炉及焙烧启动 全石墨铝阴极炭块筑炉所用的碳糊、钢棒糊必须与普通半石墨阴极炭块所用的碳糊、钢棒相配套。 膏体不一样。 只有这样,才有利于稳定和降低碳块、碳块与钢棒之间的阴极压降,增强耐钠腐蚀性能。 在制作全石墨铝阴极碳块炉用碳糊和钢棒糊的过程中,我们重新选择了原材料,调整了成分和工艺条件,生产出了配套的糊。 电解槽建炉过程中,采用与普通半石墨阴极炭块相同的建炉技术、操作程序和方法。 电解槽的焙烧启动会影响电解槽寿命的15-25%。 因此,必须对电解槽的焙烧启动给予足够的重视和重视,合理选择电解槽的焙烧启动方法和工艺技术控制措施。 本次电解槽的焙烧启动是J焦炭粒-石墨粉混合物的电阻焙烧的无效启动。 电解槽焙烧启动过程中,必须严格执行焙烧启动工艺控制和操作规程,确保电解槽焙烧启动正常运行,为提高电解槽寿命奠定坚实的基础。电解池。

电解槽焙烧开始后的铝填充量为16t/台。 3.2.2 生产异常期的管理 生产异常期(即电解槽启动后三个月)的控制和管理必须精心照顾(像照顾婴儿一样),为生产创造良好的先天条件。好1:工艺技术条件良好,聚合物炉结构良好,炉顶组织良好。 只有这样,电解槽才能在正常生产期的后期运行管理中达到事半功倍的效果。 生产异常期电解槽的运行是其寿命中内部矛盾变化最激烈的时期,也是调整工艺和技术条件最关键的时期。 应逐步调整电解槽的初始高温、聚合物比例、高电解液液位等工艺参数以及电解槽运行的内外温差,并定期调整炉温。已确立的。 这一系列技术措施将极大有利于后续生产的稳定性和延长电解槽的寿命,也为电解槽的安全运行奠定了良好的基础。 因此,电解槽在异常生产期间必须严格遵循以下工艺技术曲线。 . 51. (cm) 30 60 90 电解液高度与时间的关系 995 电量 990 溶液 985 温度 980 度 975 970 965 960 955 时间 60 90 120 时间(天) 图3为电解温度与时间的关系。 52. 3.1 2.52.4 3060 90 120 时间(天) 图4 分子比与时间的关系 3060 90 时间(天) 图5 效果系数与时间的关系 3.2.3 全石墨铝正极 2个电池使用炭块(103#、247#)在系列电解槽上。 工业运行试验是在正常运行条件下进行的,并与使用普通半石墨阴极炭块进行比较。

103#、#两罐工业试验中,与对比罐(普通半石墨阴极炭块)相比,全石墨阴极炭块表明罐体工况稳定,多项技术经济指标理想,尤其是炉底电压降更低,试验槽电流效率高于对比槽,功耗低于对比槽。 炉底压降对比见表5,第一、二、三、四次试验的平均值(10谢) 267 266 262 259 261.5 263.5 15l 332 352 324 335.3 131 11缓19 349 336 360 341. 336 119 件 332 353 358 335 344.5 331.6 123 125# 348 345 352 338 345.8 290