石油焦中微量元素与预焙阳极反应性关系1
浅谈影响预焙阳极质量的因素
浅谈影响预焙阳极质量的因素作者:张晓光姚清涛王岩来源:《西部论丛》2019年第04期摘要:在铝电解碳阳极生产过程中,影响预焙阳极质量的有多种因素。
文章通过理论和生产实际相结合,分析了影响阳极质量的主要因素,提出了通过加强原料质量、用量控制、混捏温度对阳极炭块质量的重要性、优化生产配方及工艺,合理焙烧、从而生产优质阳极。
预焙阳极作为铝电解生产的阳极材料,在铝电解生产中起到参与电化学反应和电解导电的重要作用。
预焙阳极质量性能的好坏直接影响着铝电解槽工作状况的保持及原铝质量的提高,预焙阳极的额外消耗(过剩消耗),不仅会增加铝电解生产成本,而且会影响电解槽的正常工作参数,并且电解过程容易形成过量碳渣,进而严重影响原铝生产,给电解铝生产操作带来较大困难。
本文根据多年的实践研究,对影响阳极质量的因素进行分析。
关键词:预焙;阳极;质量;因素一、预焙阳极生产原料的微量元素预焙阳极生产采用煅烧石油焦、沥青和返回料(电解铝厂返回的电解残极、焙烧碎料、生碎料)为原料。
预焙阳极生产大体分为三个过程:原料石油焦的预处理(煅烧),原料经破碎、筛分、配料,生产出生阳极,再经焙烧得到预焙阳极产品。
(一)原材料中的微量元素预焙阳极中微元素的来源。
微量元素主要来源于生产预焙阳极的主要原料石油焦、沥青等所含的灰份.此外还有生产工艺中返回料时进入阳极的灰份以及在生产阳极过程中进入阳极中的灰份。
在这些灰份中所含的微量元素主要包括了铁、硅、碱金属、碱土金属、钒、铬、钛和锰等。
(二)微量元素对预焙阳极危害降低铝成品纯度、机械性能、导电性能。
这类危害微量元素有Si、V 、Ti、Fe、Mn等。
影响炭素制品的质量,使其物理性能下降,这类危害微量元素多为非金属元素,如S、P等杂质含量高的阳极在焙烧过程中脆性增加,阳极发生裂纹。
此外,Na、V、Na等元素虽然对电解质、铝的质量无大危害,但它影响炭阳极的反应性能,在二氧化碳、空气及电化学反应中,对阳极起催化作用,使阳极选择性氧化加剧,造成阳极易掉渣、掉块。
《预焙阳极用煅后石油焦》
《预焙阳极用煅后石油焦》我将为您生成一篇1200字以上的《预焙阳极用煅后石油焦》文章。
请耐心等待片刻。
预焙阳极用煅后石油焦的制备是一个复杂的工艺过程,需要经历沥青细磨、柔性烧结、高温煅烧等步骤。
首先,原油经过蒸馏和深度加工后,得到的渣油通过特定的煤沥青炭化反应制备而成的大颗粒焦炭。
然后,将大颗粒焦炭经过细磨处理,使其粒度更加均匀细小。
接下来,细磨后的焦炭与适量的煤沥青混合,在柔性烧结设备中进行柔性烧结。
柔性烧结是指在一定压力下,将混合物加热至一定温度,使其烧结成块状。
最后,经过柔性烧结的焦炭块通过高温煅烧,去除挥发物和杂质,得到最终的预焙阳极用煅后石油焦。
预焙阳极用煅后石油焦的主要特点之一是高固定碳含量。
固定碳是指在焦炭中不能被燃烧的碳含量,是石油焦的重要指标之一、高固定碳含量使得煅后石油焦具有很好的导电性能,能够作为阳极材料使用。
其次,预焙阳极用煅后石油焦具有低挥发分和低灰分的特点。
低挥发分使得煅后石油焦不易燃烧,而低灰分可以减少阳极材料在冶炼过程中产生的灰渣,延长阳极的使用寿命。
此外,预焙阳极用煅后石油焦也具有低硫含量的特点,这对于一些对硫含量要求较高的冶炼过程尤为重要。
预焙阳极用煅后石油焦的广泛应用在许多行业中发挥着重要作用。
在钢铁冶炼中,预焙阳极用煅后石油焦被用作电炉的主要燃料,其高热值和低挥发分可以提高炉温和炉内冶炼效果,并减少能源消耗。
在有色金属冶炼中,预焙阳极用煅后石油焦作为电解槽的阳极材料,能够提供稳定的电流和高效的冶炼过程。
此外,在化工和碳材料等领域,预焙阳极用煅后石油焦也有着重要的应用。
例如,在化工中作为还原剂使用,可以将金属氧化物还原成金属;在碳材料领域可以用于制备高强度和高导电性的石墨材料。
总的来说,预焙阳极用煅后石油焦是一种重要的材料,在冶金、化工和碳材料等领域中发挥着重要作用。
其高固定碳含量、低挥发分、低灰分和低硫含量等特点使其成为优质的阳极材料。
预焙阳极用煅后石油焦的制备过程复杂,需要经历多个步骤,包括沥青细磨、柔性烧结和高温煅烧等。
影响预焙阳极质量的主要因素
g 2—10 0 0
1 1 ~ 0
P/t x' gg
和沥 青 , 另外 再 加上 返 回的部 分 残 极 。这些 原 影 响 未 来 阳极 的 质 量,
而且 在整个 阳极 的 生 产 过 程 中 不会 轻 易改变 , 会 它 全部 带入 阳极 炭 块 中, 而 影 响到 电解 槽 中阳极 的 进
我 国 目前 生 产 阳 极 炭 块 的 原 材 料 主 要 是 石 油 焦
F. e
T1¨ g . Pb 瑚 g .
●
NEn, ̄ 5  ̄2 o er / o 2 V, a , K, C 日 g 3 ~3 0 0 5
●
g 3 ~ 10 1 -4 0 0 2 0 0 g 5 1 ~ 0 1 0~5 O 2 0~8 0
都含有 数量不 等 的微 量 元 素 , 在生 产 石 油焦 的过 程 中 , 油在分馏 时 , 原 各种金属 元 素及其 盐类 富集到 石 油沥青 中, 油沥 青 焦 化 进 一 步 富 集 到 石 油 焦 中 。 石 在生产 沥青的过 程 中 , 中和煤 蒸 馏 过 程 中产 生 的 为 氯化胺 ( 4 1和氨 水 ( 者 均腐 蚀 运 输 管 道 及 设 NH c) 两
维普资讯
20 0 2年第 4 期
轻
金
属
5 1
・
碳 素・
影 响预 焙 阳极 质量 的 主要 因 素
黄 华
( 城 铝 业 公 司研 究 设 计 院 . 南 郑 州 4 0 4 ) 长 河 5 0 1
摘要 : 主要 栳 述 1 :、 材料 中 的氍 量 元 音 、 油 焦及 残极 的 强 度 、 氧 化 碳 反 应 性 及 空 气 丘 应 性 等 对 阳极 质 量 的 影 1原 石 二
《预焙阳极用煅后石油焦》
《预焙阳极用煅后石油焦》
论述预焙阳极用煅后石油焦的材料特性、焙烧工艺过程以及应用场景。
预焙阳极用煅后石油焦是一种金属焦料,由石油焦、煅后焦、炉渣焦
等组成,它经过煅后处理,其焦点温度大约在950-1080℃,去除其中的
皂基及有机物质,尤其是对相对较低的温度,煅后石油焦具有活性强、熔
点低、稳定性好的特点。
煅后石油焦的材料特性
煅后石油焦是一种无定形分散材料,它是由煅后石油焦、炉渣焦和石
油焦等多种成分组成,材料成分和品质都有一定的标准。
具体含量比如:
煅后石油焦含量超过80%,炉渣焦含量不超过20%,石油焦含量不超过20%,石油焦的宏弹性模量一般在6-7MPa之间,烧失量约为4-5%。
煅
后石油焦的比表面积在这个范围也较大,一般在2000-4000m2/kg。
此外,煅后石油焦具有极好的润滑性和附着性,同时还有良好的热稳定性和耐酸性。
煅后石油焦的焙烧工艺过程
煅后石油焦的焙烧工艺过程包括:材料的烘烤、均质化,即混合、混熔,最后再经过烘烤获得所需的烧结焦。
步骤如下:。
石油焦对预焙阳极质量的影响及控制
砖。
(5)砌体的较小背缝用氮化硅结合碳化硅粉进行填充。
公司开始在10台160kA试验槽上应用了氮化硅结合碳化硅复合侧块,扩容到180kA后,开始在大修中全面推广应用。
生产运行3年多后,通过测量部分槽的炉膛内形和阴极侧部温度梯度,表明槽的炉膛内形比较规整,侧部炭块减薄较少,氧化、破损较轻,侧部钢板温度平均下降18℃左右,保温性能较好。
3结论(1)电解槽槽壳采用船型结构,避免了摇篮架角部的应力集中;加固筋板,增强了摇篮架的刚度和强度;这两次措施有效地解决了槽壳外胀和摇篮架断裂现象。
(2)应用干式防渗料,能加强槽底内衬保温性能,而且防渗效果明显,可延长电解槽寿命。
(3)Si3N4结合SiC侧部炭砖的强度高,抗氧化、耐腐蚀,而且导热性好,易于形成侧部炉帮的保护层。
总之,160kA电解槽扩容后对槽结构及槽内衬的改进,总体上符合大型预焙槽内衬“侧部散热、底部保温”的设计原则,而且优化了槽内衬结构,提高了筑炉工艺水平,延长了电解槽寿命。
扩容后内衬结构改进的投入与产出合理,产能增加显著,经济收益较高。
参考文献:[1]摩勒,G·G.化学冶金学[M].王介淦,罗英豪,译.北京:冶金工业出版社,2002.1引言铝电解用预焙阳极被称为是电解槽的“心脏”,它在电解过程中起两方面的作用,一是导电作用,二是起化学反应,因此,炭阳极的质量对铝电解过程起着重要的作用。
另外炭耗在铝电解的成本中仅次于电耗和氧化铝,约占整个成本的15%左右,如果阳极质量不佳,此比例可上升至25%。
所以提高阳极质量,对电解铝厂降低生产成本、提高经济效益有着很大的意义。
石油焦作为生产阳极的最主要原料,其性质的不同对预焙阳极的各项技术指标影响很大。
近几年由于电解铝行业的迅猛发展,极大地带动了炭素行业的发展,另外炼钢业的扩大,对生产电极用的石油焦的需求量越来越大,从而造成优质石油焦原料的紧缺,因此,分析不同石油焦对预焙阳极质量的影响,从而从原料控制着手对预焙阳极的质量进行有效的控制,对阳极的生产有着重大的意义。
石油焦对铝用阳极质量的影响
阳极 质 量 的影 响 , 有 益 于 阳 极 质 量 的提 高 。
1 阳极 与电解铝 的关 系
阳极在 电解铝 过程的 消耗理论 值 , 在 升 高 , 其空 隙度降低 、 密 度增高 , 空 气 反 应 按 不 同 原 料 不 同 比 例 进 行 配 料 , 使 微 量 元
3 3 3 ~6 6 7 k g / t -A1 , 但 由于 各 方面 的 因素导 性 和 cO, 反应 性 都 随 着 降 低 。 煅后焦 中钠、 致 实 际 生 产 中 阳 极 的 消 耗 量 要 大 于 理 论 值。 因为 阳极 质 量 的 差 异 , 导 致 阳 极 的 净 消 钒、 镍 、 铁 等 杂 质 元 素 对 于 阳 极 的 空 气 与 CO 反 应性 具 有 催 化 作用 , 其 含量 直 接 影 响 空 气 反 应 性 与 C0 反应性。 达到阳极指标稳定 均一。 ( 5 ) 根据煅 后焦的指标情 况 , 还 可 以 加 入生碎和 残极 , 进 一 步提 高 阳极 的 体 积 密 度和耐压强度, 使阳极质量满足客户要求。
铝 用 阳 极 在 电 解 铝 中 起 到 很 重 要 的 作 用, 它 主 要 起 导 电作 用和 化 学 反 应 , 所以 ,
不 同及各种焦子 的粒级不 同, 其 电 阻 率 也
( 1 ) 具备石 油焦微量元素的分析仪器 。 ( 2 ) 按不同厂家、 微 量 元 素分 析 、 常 规 指 标 的不同建立原料信息统计表 。
耗也不相 同。 尤 其 是 过 量 消耗 指 标 在 2 0 ~
1 5 0 k gC /t —A1 范 围内 , 导 致 不同 质量 的 阳极 消耗 差异较大。 阳 极 中微 量 元 素 的 钠 、 钒、 镍、 铁 等 含 量不 同, 导 致 CO 反应性 、 空 气 反 应 性 差 异
影响预焙阳极质量的因素分析
石油 焦是 众多 石油工 业副 产品之 一 。我国是 石油 消耗大
国 ,近 年来 国产石油和 进 口石油基本 各 占总 消耗量 的 5 0%左 右 。国产 石油 含硫 量较低 ,而 进 口石油硫 、钒等 含量 高 ,且
炭 耗 降 低 电 解 生产 成 本 , 也 可 以提 高 阳极 生 产厂 的 市场 竞 争 力 预 焙 阳极 生产 中的 各个 环 节 对 于提 高阳极 质 量均 有 重要 作 用, 本 文主要 从 影 响预 焙 阳极 质 量相 关 因素 对 质量 的 影 响逐 一进 行 分 析探 讨 。 关 键词 : 预 焙 阳极 ; 质量 ; 优化 ; 稳 定 中图 分 类号 : T Q1 2 7 . 1 1 文献 标识 码 : A 文章 编 号 : 1 1 — 5 0 0 4 ( 2 0 1 7) I 2 - ( J ( ) 5 9 — 5
中 国 金 属 通 报
影 响 预 焙 阳 极 质 量 的 因 素 分 析
孪宁 ,王素 生 ,黎文 湘 ,高 守 磊
( 索通 发 展股 份 有 限公 司,山东 临 邑 2 5 1 5 0 0)
摘
要 : 顸 焙 阳极被 称 为铝 电 解槽 的 “ 心脏 ” , 其质 量 和 工作 状 况 对铝 电解 生 产影 响 十分 巨大 。 提 高 阳极 质量 可 以减 少
( 2)同一生产厂家 的石油焦质量波 动也较大 ,如挥发分
波 动 7% ~ 1 7 %。
( 3)球状焦 ,高沥青焦时有出现。 ( 4)l mm 以下 细粉焦 比例不 断增 多 ,个别 含量 高的在
4 0 % 以上 …。 2 . 1 . 2 石 油 焦 对 预 焙 阳 极质 量 的 影 响
预焙阳极中微量元素的控制与生产实践
3 预 焙阳极 中微 ■元素 的控制和 生产实践策 略 预焙 阳极 中的微 量元 素关 系 到铝 的纯 度 ,也 关系 到 电解过
目前 ,通过长期 的数据 调查发现 ,我国的 石油焦 中 Ca、Na、 Si、Fe这 四种重 点控 制 的微 量元 素含 量较 多 ,而 对预 焙 阳极影 响较 强的微量 元素含有量 较少 ,所以相 对于进 口原 料比 ,可 以选 择 我 国 的 石 油 焦 原 材 料 。
铝 用 阳极 作为 炼铝 的重 要材 料 ,在 炼铝 工业 中发 挥 着极 大 的作用 。目前 ,随着 我国 电解 铝的行业 逐步受 到重视 ,铝 用 阳极 产 业也在发展 壮大 中。
随着 生产 需求 的不 断提 高 ,预 焙阳 极作 为铝 用 阳极 中的重 点 ,其 生产工艺 也在不断 进步之中 。因为预 焙阳极 中的微量元 素 关 系到 电解铝 的效率和 环境 问题 ,所 以 ,在生产实践 中人们要 对 预 焙阳极 中的微量元素 含量进行控 制。
焙 阳极 产 生不 同的影 响 ,但 是这 些影 响都 在改变 着 预焙 阳极 的 质 量 。其 中对 阳极氧化速 度最快的是 镍和钒元素 ,他 们的含量 越 高 ,预焙阳极 的氧化程度 就会越重 ,尤 其是钒含量 的增加会 降低 预 焙阳极 的导 电性 ,导致 电解槽的 电流效率减慢 。所以为 了保 证 预 焙阳极 的质量 ,其 中的镍和钒不能 过多 。
1 预 焙 阳 极 中 的 微 ■ 元 素 的 来 源 要 想 对预 焙阳 极 中的微 量元 素进 行控 制 ,必 须要 了解 预焙
石油焦微量元素的来源及对预焙阳极质量影响的分析
石油焦微量元素的来源及对预焙阳极质量影响的分析摘要:通过了解国内石油焦产品质量及产品结构变化,并与铝用预焙阳极行业的原料要求进行对比,分析石油焦微量元素对铝用预焙阳极的影响。
由于加工原油劣质化等因素的影响,国内石油焦产品质量逐年下降;硫含量、挥发分及微量元素含量等指标对阳极产品质量、损耗均有较大影响。
为提高国内石油焦在预焙阳极的适用性,本文通过对预焙阳极中微量元素的来源、危害及控制进行分析和研究,总结了微量元素控制方面的一些生产实践。
关键词: 石油焦;微量元素;来源;影响;控制铝用预焙阳极的主要原料是石油焦和粘结剂煤沥青及回收利用的残极,因而阳极质量与原料质量、制造过程等密切相关。
由于国内原油产量达不到经济快速发展的需要,每年需从国外进口大量原油,由于这些原油来自不同的国家及地区,其性能、硫含量、微量元素含量等差别很大。
并且国内炼油厂在精炼生产时既采用国内原油也使用国外原油,或者混合使用,造成石油焦质量参差不齐,给预焙阳极制造带来许多困难。
当前适于制造预焙阳极的原料越来越少,取而代之的是硫含量越来越高,微量元素变化较大的石油焦。
虽然原料中含有的微量元素数量非常少,但是如果含量超过一定范围,就会对预焙阳极在电解槽内的使用性能产生很大影响,造成了阳极二氧化碳、空气反应性下降,降低电流效率,增大预焙阳极损失给电解生产造成严重影响。
所以我们有必要对原料中的微量元素进行研究,通过分析微量元素反应的机理、确定对预焙阳极质量影响的程度,找到降低微量元素影响的方法。
1 预焙阳极中微量元素来源1.1原料石油焦中的杂质石油焦是以炼油厂精炼石油生产的渣油为原料制取的, 它含有原油的各种成分。
两者差别在于杂质的相对含量不同。
石油焦中的微量元素主要有S、Si、Fe、Al、Mn、Ca、Na、Mg、V、Ti、Ni等。
尽管石油焦中大部分微量元素来源于石油,是原油本身固有的,但有些是在石油焦化、原料储运过程中进入的,其中原油储运中由砂土带入Si、Al,经焦化过程进入石油焦。
石油焦煅烧对阳极反应性的影响ANODE REACTIVITY EFFECT OF COKE CALCINATION LEVEL0905
ANODE REACTIVITY: EFFECT OF COKE CALCINATION LEVEL M. J. Chollier-Brym1, A. Gagnon1, C. Boulanger1, D. Lepage1, G. Savard1, G. Bouchard1, C. Lagacé2, A. Charette21Rio Tinto Alcan, Arvida Research and Development Centre, 1955, Mellon Boulevard, Jonquière (Québec), G7S 4K8, Canada 2Université du Québec à Chicoutimi, 555 boul. de l’Université, Chicoutimi (Québec), G7H 2B1, CanadaKeywords: Coke Calcination, Under-Calcination, Anode Baking, Anode Reactivity, Binding Phase ReactivityAbstractCoke properties and anode performance are affected by the coke calcination level. Predictions of anode performance have traditionally been based on evaluation of coke reactivity. Using these methods, the use of a higher calcination temperature, up to the point where desulphurization occurs, is preferred. Under-calcined cokes have, however, been shown to be beneficial to reduce anode consumption in industry. Changes in coke quality, such as increased sulphur, may affect the optimum calcination level for an individual coke. Improved laboratory techniques are required to define the industrial calcination level that will minimize anode reactivity. In this work, different methods for coke calcination and anode reactivity testing have been investigated. The effect of the coke calcination level on anode reactivity was studied as a function of the anode baking level. A procedure for the evaluation of anodes, which reproduces industrial results, has been developed. The study has also confirmed that, for the coke used, calcination at a lower level will reduce anode reactivity.IntroductionFor many years, the tendency was to seek the highest VBD and therefore the highest anode density as possible. It is known that higher calcination levels improve coke VBD (up to desulphurization). Therefore, high L c targets (27 to 30 Å) were previously set by Rio Tinto Alcan.More high sulphur cokes are available on the market, due to the degradation of coke quality and a tight coke market. The loss of sulphur during the calcination step increases as the calcination temperature and the coke sulphur level increases [1]. Desulphurization leads to creation of porosity which increases the pitch demand and affects the anode reactivity. Current calcination targets may be too high for cokes available on the market. In addition, industrial trials performed with under-calcined coke tend to show that under-calcined coke is beneficial to decrease anode dusting [2].In the following, different calcination methods were evaluated with attempt to reproduce the effect of industrial calcination conditions on coke properties. In addition, the effect of the coke calcination level on coke and anode paste reactivity and microstructure was investigated and compared to that of laboratory anodes.Experimental SectionA high sulphur coke was calcined at different temperatures using different calcination procedures:- Calcination in a semi-industrial rotary kiln,- Flash calcination in a high temperature furnace,- Slow calcination in a laboratory anode baking furnace. Air reactivity measurements related to coke and corresponding anode pastes were performed using a LECO 701 thermogravimetric analyser (TGA). The tests were conducted under isothermal conditions. Samples were protected from oxidation during the heating period (20ºC/min) using argon. Cokes calcined at the semi-industrial scale were used to manufacture the anode pastes. They were prepared by mixingultra-fine coke particles (-450 mesh) and pitch (50/50 wt.%) to simulate the anode binder phase. The green pastes were then baked at 1100ºC and held at this temperature for 19h. Microstructural analysis was conducted using an LEICA optical microscope equipped with a CLEMEX VISION software for image treatment.The coke calcined in the semi-industrial rotary kiln was also usedto manufacture the bench scale anodes. These anodes were manufactured according to a plant recipe, baked in an industrial furnace and submitted to CO2 reactivity tests.ResultsEffect of the Calcination Temperature on Coke PropertiesTable 1 shows the properties of coke calcined at different levels ina semi-industrial rotary kiln. The crystallite size (L c) increases asthe calcination temperature increases, as expected. The sulphur content of the coke decreases very slightly with increasing calcination temperature. VBD increases with increasing temperature up to 1315ºC.Table 1. Properties of Coke Calcined in a Semi-Industrial RotaryKilnCoke CalcinationTemperature (ºC)L c (Å) S (%) VBD(g/cm3) 1060 17.2 3.21 0.8971125 19.8 3.22 0.9011220 24.6 3.15 0.9101315 31.6 3.12 0.9111380 28.4 2.89 0.883Comparison with Industrially Calcined Coke. The distribution ofthe pore volume of the coke calcined in the semi-industrial rotarykiln at 1315ºC is similar to the industrially calcined coke (Figure 1). Porosities were estimated from the VBD values, apparent density and real density (Figure 2). As calcination temperature increases, the microporosity (accessible to He) increases. Besides, one can also observe that the coke industrially calcined (squares) develops essentially the same type of porosity accessible to helium and mercury as the coke calcined at the semi-industrial scale.Light Metals 2009 Edited by: Geoff Bearne TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 20090.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0501.E+011.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06Pore Radius (Å)d V /d l o g R (c m 3/g )Semi-industrial Calcination Industrial CalcinationFigure 1. Distribution of Porous Volume as a Function of PoreRadiusLc [Å]P o r o s i t y [%]Figure 2. Type of Porosity Developed by the Coke Calcined in a Semi-Industrial Rotary Kiln as a Function of the Coke CalcinationLevelLaboratory Calcination. Table 2 summarises the properties of the coke calcined at the laboratory scale. Fast calcination leads to lower VBD and higher sulphur loss than the semi-industrial calcination.The most important desulphurization occurs with slow calcination (sulphur loss = 22.3% at L c = 25.2 Å). In addition, as the particle size of the coke sample decreases, desulphurization becomes more important (Figure 3).These results show that the semi-industrial calcination procedure is the most suitable to reproduce industrial calcination conditions and is a more effective method to be used in the evaluation of cokes.Table 2. Properties of Coke (< -325 meshes) Calcined at theLaboratory ScaleFlash Calcination SlowCalcinationCoke Calcination Temperature (ºC) L c (Å) VBD (g/cm 3) S (%) L c (Å) S(%)900 15.3 0.877 2.96 - -1100 18.6 0.877 2.90 a 22.7 b25.2 a2.87b 2.511200 23.9 0.854 2.85 - -1250 - - - b 35.4 b2.25 1315 29 0.855 2.83 - - 1380 32.9 2.80 - - a b(+4)(-4+8)(-8+65)(-325)Coke Granulomletry (mesh)S (w t . %)Figure 3. Evolution of Sulphur Content as a Function of the Coke Granulometry During Slow CalcinationCoke and anode paste microstructure and reactivityThe air reactivity of cokes and anode pastes was investigated by thermogravimetric analysis. An Arrhenius plot is presented in Figure 4 for cokes calcined at different levels, at the semi-industrial scale. The activation energy was calculated using the linear part of the curve and was found to be comprised between 153 and 176 kJ/mol, which is close to values reported in theliterature for air oxidation of anode-grade coke [3-5].1.321.34 1.36 1.38 1.4 1.42 1.44 1.461000/T (K -1)k (m i n -1)Figure 4. Evolution of the Rate Constant for the Coke-Air Reaction, as a Function of the Oxidation Temperature Expressedas (1/T)Figure 5 shows the evolution of the rate constant for the coke-air reaction, as a function of the coke calcination level. The coke reactivity decreases as the coke calcination level increases, as expected. However, in the testing of anode pastes, the opposite trend is observed (Figure 6): the anode paste reactivity decreases as the calcination level of the coke decreases. This could be explained as follows: the lower the calcination level of the coke is, the more the coke and the pitch are transformed together during the baking, which minimizes the anode paste reactivity.Microstructurtal analysis was performed on cokes and anode pastes in order to verify if a better contact between coke and pitch is achieved when the coke is under-calcined. Microstrucrural analysis reveals that the microstructures of anode pastes prepared with coke calcined at 1060 and 1380°C are quite different (Figure 7 and 8). In the anode paste prepared with a coke calcined at 1380ºC, the coke particles can be distinguished from the pitch. Moreover, the coke particles are not well bonded into the surrounding pitch, so that the exposure to air could lead to preferential oxidation of pitch. On the other hand, the anode paste manufactured with the low calcined coke displays a homogeneous structure, which could minimize the preferential oxidation of pitch.0.010.020.030.040.050.060.07R a t e C o n s t a n t (m i n -1)Figure 5. Evolution of the Rate Constant for the Coke-Air Reaction, as a Function of the Coke Calcination Level(oxidation at T = 460ºC)R a t e Co n s t a n t (m i n -1)Figure 6. Evolution of the Rate Constant for the Anode Paste-AirReaction, as a Function of the Coke calcination Level(oxidation at T = 500 ºC)Figure 7. Microstructure of Anode Paste Manufactured with aCoke Calcined at 1380ºCFigure 8. Microstructure of Anode Paste Manufactured with aCoke Calcined at 1060ºCAnode ReactivityThere have been conflicting reports in the literature regarding laboratory studies related to the effect of coke calcination level on anode performance [6-12]. The anode recipe and the baking level may vary from one study to another, which could affect the conclusions. In the following,In the following, two lots of anodes were manufactured with the coke calcined at 1125 ºC and 1270 ºC, according to the plant recipe and baked into a industrial closed furnace. It was thus possible to have access to different baking levels. These anodes were introduced in the stubholes of industrial anodes at different locations in the pit (Figure 9, black circles). Results related to industrial baking are presented in Figure 10 and 11. It can be seen that under-calcined coke reduces anode dusting in a wide range of anode baking temperatures, which confirms that under-calcined coke is beneficial to decrease the binding phase reactivity as reported by other authors at the plant scale [2]. Moreover, the more the anodes are under-baked, the more the under-calcined coke is efficient to reduce anode dusting.Figure 9. Distribution of Baking Temperatures in a PitCO 2 Reactivity (Dust)975105011001200Equivalent Anode Baking Temperature D u s t (%)(°C)Figure 10. Evolution of the CO 2 Dust as a Function of the AnodeBaking Temperature and Coke Calcination LevelFigure 11. Evolution of the CO 2 Residue as a Function of the Anode Baking Temperature and Coke Calcination Level.ConclusionsIn evaluation of coke, the calcination procedure affects coke properties. Semi-industrial calcination is the most suitable method to reproduce industrially calcined coke properties.Results obtained on cokes and pastes have shown that:- The coke reactivity decreases with calcination temperature (up to desulphurization), as expected,- Under-calcination is beneficial to decrease the reactivity of anode pastes.Microstructural analysis of anode pastes demonstrated that the interaction between pitch and coke is improved and that the structure of the composite is very homogeneous when the coke is under-calcined.Industrial baking of laboratory anodes confirms the reactivity test results obtained on anode pastes, namely that under-calcined coke is beneficial to reduce anode dusting.References1. L. Edwards, K. Neyrey. L. Lossius, A Review of Coke and Anode Desulfurization , Light Metals, (2007), 895-900.2. B. Samanos, C. Dreyer, Impact of Coke Calcination Level and Anode Baking Temperature on Anode Properties , (2001), 681-688.3. K.N. Tran, S. Bhatia, A. Tomsett, Air Reactivity of Petroleum Cokes: Role of Inaccessible Porosity , Ind. Eng. Chem. Res., 46 (2007), 3265-3274. 4. R.J. Tyler, “Intrinsic Reactivity of Petroleum Coke to Oxygen”, Fuel, 65, (1986), 235-240.5. J.F. Rey Boreo., “The Reaction of Petroleum Cokes With Air”, Carbon, 25 (4), (1987), 477-483.6. P. Rhedey, “A Review of Factors Affecting Carbon Anode Consumption in the Electrolysis Production of Aluminium”, Light Metals, (1971), 385-408.7. E. A. Kolodin, V.Ya. Nikitin, Effect of Coke Properties and its Calcination Conditions on Anode Consumption During Aluminum Electrolysis , Tsvet. Met., 8: 44-45, (1982), 365-370.8. Q. C. Nguyen, Properties of Laboratory Green Coke Anodes, Light Metals, (1985), 903-913.9. T. Müftüo ğlu, R. Fernandez, The Effect of Feedstock and Coke Calcination Degree on the Properties of Bench Scale Anodes , Light Metals, (1990), 511-519. 10. D. Belitskus, Effects of Petroleum Coke Calcination Temperature and Anode Baking Temperature on Anode Properties , Light Metals, (1991), 557-563. 11. L. Lavigne, L. Castonguay, Prediction of Anode Performance from Calcined Coke Properties, Light Metals, (1993), 569-573. 12. R. Fernandez, B. Steine, T. Müftüo ğlu, Improving Calcined Coke Quality for Better Anode Performance , Light Metals, (1997), 137-147.AcknowledgmentsThe financial support of CRSNG (ref. RDCPJ 340506-06) and of FQRNT-NSERC (ref 124512) is gratefully acknowledged.CO 2 Reactivity (Résidue)Equivalent Anode Baking TemperatureR és i d u e (%)(°C)Pit columns。
石油焦对预焙阳极质量的影响及控制
是起 化学 反应 ,因此 ,炭 阳极 的质 量 对铝 电解 过 程起 着重 要 的作用 。另 外炭 耗在 铝 电解 的成本 中仅 次于 电 耗和 氧化铝 ,约 占整个 成本 的 1 %左 右 , 5 如果 阳极 质量
值。 目 前世界先进铝厂的电流效率 已达 9%,炭耗在 5
筑炉工艺水平 ,延长 了电解槽 寿命。扩容后 内衬结构 改进的投入与产出合理 ,产能增加 显著 ,经济收益较 高
参 考文 献 :
3 结 论
() 电解槽 槽壳 采 用船 型结 构 ,避 免 了摇 篮 架角 1
部 的应力集 中 ;加 固筋 板 ,增 强 了摇篮 架 的 刚度 和强 度 ;这两次 措施 有效 地 解决 了槽 壳 外胀 和 摇篮 架 断裂
电解 铝行 业 的迅猛 发展 ,极 大 地带 动 了炭 素 行业 的发 展 ,另外 炼钢 业 的扩大 ,对生 产 电极 用 的石 油焦 的需
量 消 耗 平 均 达 到 10kCtA ,与 国 内 国 际先 进 指标 0 g/ 1 —
相 比相差很 大 。
从上 面分 析 可看 出 ,预 焙 阳极 对 于电解 生产 的直
化 技 术 的控 制 措施 。 关键 词 :预焙 阳极 ;石 油 焦 ;质 量 控 制 ;均 化技 术
1 引言
铝 电解 用 预 焙 阳极 被 称 为是 电解 槽 的 “ 脏 ” 心 ,
在 3 3~67k/ A ,但 在 实 际 生产 中 电流 效 率 达 到 3 6 g— 1 t
10 0 %是不 可 能实 现 的 ,所 以炭 的 消 耗 量 要 大 于理 论
20 年第 6 08 期
青 海 斟 技
石 油 焦对预 焙 阳极 质 量 的影 响及 控 制
中国预焙阳极用原料石油焦现状、性能及其应用研究
B a o C h o n g a i ,W a n g Z h i g u o , L i We n x i a n g a n d J i a n g J i n l o n g
t h e b a s i s o f e n h a n c i n g t h e a p pl i c a b i l i t y o f mu h i—v a r i e t y p e t r o l e u m c o k e ,t h e r e so a n a b l e u s e o f r a w ma t e r i a l s i n t h e a n o d e p r o d u c t i o n nd a i mp ov r i n g t h e
・
2 8・
轻
金
属
2 0 1 6年 第 l 2期
・铝用炭素 ・ 来自中国预 焙 阳极 用 原 料 石 油 焦 现 状 、 性 能 及 其 应 用 研 究
高 守磊 , 薛济来 , 郎光辉 , 刘瑞 , 包 崇爱 王 志国 , 黎 文湘 , 蒋金 龙
( 1 . 北京科 技 大 学冶金 与 生态 学院 , 北京 1 0 0 0 8 3 ;
2 . 索通发展股份有限公司, 北京 1 0 0 0 2 9 )
摘 要: 本 文对中国不同产地 、 不同来源的几十种石 油焦品种进行 了性 能检测分析 , 并在 实验 室对部 分石油焦单独煅
烧, 研 究了多品种石 油焦掺 配制备 阳极的性能 , 为提 高多品种原料石 油焦适用性 , 阳极 生产合理使 用原料。 改进性能 、 降 低 成 本提 供 依 据 。 关 键词 : 石 油 焦 品种 ; 性 能检 测 ; 掺 配; 适 用性 ; 预 焙 阳极 中图分类号 :T Q 5 2 2 . 1 文献标识码 :B 文章编 号:1 0 0 2—1 7 5 2 ( 2 0 1 6 ) 1 2— 0 0 2 8—8
技术石油焦灰分指标与微量元素的关系探讨
技术石油焦灰分指标与微量元素的关系探讨在石油焦下游的应用中,预焙阳极用焦约占国内石油焦总消费量的60%。
作为生产预焙阳极的主要原材料,石油焦的质量指标直接影响预焙阳极的质量,从而间接影响铝电解生产的电流效率、直流电耗、产品质量和生产成本。
因此,国内外铝电解行业对石油焦原料提出了比较严格的要求,主要表现在灰分、水分、挥发份、硫分和微量元素等几个方面。
其中灰分和微量元素的高低直接影响预焙阳极及电解铝产品的质量,本文就来探讨这种关系。
按我国石油焦质量标准规定,一般碳素材料生产用石油焦合格品灰分不大于0.5%。
现从山东某铝电解企业进厂石油焦中抽取几个灰分含量不同的石油焦试样,用X-射线荧光光谱分析仪测定其中的微量元素含量,对样品进行如下处理:1.准确称取7.5g经干燥处理后的石油焦细磨试样和1.5g粘结剂进行混合研磨,待充分混合均匀后取适量试样于压片机中进行压片,采取硼酸镶边衬底的制样方式制备成直径约为34mm的样品进行分析,制样时试样的分析表面不得有裂纹、灰尘等影响分析结果的杂质;2.制样条件:经大量实验得出压样机压力在20kN以上,保压时间在25s时强度值处于稳定状态,因此建议压力保持在20kN,保压时间在25s。
注:整个制样过程应避免外界环境对样片造成的污染。
实验结果见下表:石油焦灰分及对应微量元素含量由上表可知,石油焦的灰分指标是否合格,微量元素Na、V、Ni、P的含量变化无明显异常,而Al、Si、Ca、Fe的含量则变化明显。
主要表现为当石油焦灰分合格时,Al、Si、Ca、Fe的含量基本达标;当石油焦灰分不合格时,微量元素Al、Si、Ca、Fe中的一项或几项含量严重超标。
结论:该实验表明微量元素是石油焦灰分的重要组成部分,对石油焦的灰分指标影响较大,其中Al、Si、Ca、Fe的影响尤其明显。
为满足铝电解行业石油焦的使用要求,炭素企业应严格控制Al、Si、Ca、Fe等微量元素的含量,灰分超标的石油焦在使用时应选择优选、定点、定质、定量、掺配的方案,合理搭配使用,使之满足铝电解行业使用要求。
技术高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用(下)
技术高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用(下)上篇文章《高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用(上)》中我们阐述了石油焦中硫含量的变化趋势及高硫石油焦对生产的影响。
本文紧跟上文思路,进一步探究阳极生产中应用高硫焦的基本原则并通过研究试验明晰高、低硫石油焦的掺配比及煅烧问题,供企业参考借鉴。
一在阳极生产中应用高硫焦的基本原则为了解决现阶段石油焦采购困难问题,部分高硫石油焦被允许进入生产线。
但该做法并不一定适合所有铝用阳极生产企业,为了保证阳极质量,相关企业还需充分考虑自身实际情况,立足于原料、工艺等制定符合自身生产要求的对策应对当前局面。
1.在原料采购过程中,可用高硫石油焦应满足挥发分稳定,且始终<12%,灰分≤0.5%,所含微量元素,尤其是钠、钙等能够影响阳极抗氧化性能,以及影响原铝质量品位的铁、硅等应保证≤0.08%,粉焦≤8mm,符合国际要求;2.在使用高硫焦时需注意其理化性能,在掌握硫含量的基础上与其他石油焦配合使用。
例如,高、低硫石油焦配合使用可有效降低混合焦的含硫量;3.专库堆放用来配料的高、低硫石油焦可实现较精确的配料。
二高硫焦与低硫焦的掺配及煅烧出于对石油焦供应量及高硫焦价格优势的考虑,研究人员按一定比例混合掺配了低硫焦,并进行煅烧试验,以确定最佳混合比例。
高、低硫石油焦掺配符合阳极生产中应用高硫焦的基本原则,保证进入罐式煅烧炉的石油焦含硫量<3.0%,经分析实验所获数据可知:1.将平均硫分为4.5%的高硫焦一份与平均硫分为1.2%的低硫焦一份掺和,获得平均硫分为2.85%的石油焦;2.高硫焦的平均挥发分为10%,低硫焦的平均挥发分也为10%,说明煅烧炉使用挥发分处在最佳状态,因此,挥发分不会对配料比例产生影响;3.高硫焦的粉焦量较大,低硫焦的粉焦量较小,若煅后焦粒度出现不平衡现象,可减少高硫焦的掺比含量,增加低硫焦的掺比含量。
如将高、低硫焦的比例从1∶1调整到1∶2,硫分平均值也会从原本的2.85%降至2.30%,一旦出现挥发分过高的情况,可减少排料时间,推迟挥发分溢出,促使挥发分尽可能的燃烧完全,避免煅烧炉面出现大量烟气;4.在进行物料掺配时需考虑多方面问题,不仅要掌握挥发分、石油焦的硫分、粉焦量指标,还要考虑微量元素指标,确保钠、钙含量较低,以提升阳极的抗氧化性;5.专库堆放用来配料的高、低硫石油焦可实现较精确的配料,配料需要在专用场地进行,由抓斗车按比例掺配,在搅拌均匀后,进入格筛,输送至煅前仓,在煅烧过程中,必须密切观察温度,及时调整,确保煅烧炉运行平稳,以保证温度与工艺要求匹配,降低硅砖的侵蚀,延长煅烧炉的使用年限。
改善预焙阳极二氧化碳反应性的研究
2.4混捏热媒系统改造方案
中铝山东分公司现有3台热媒锅炉,1#、2#热媒锅炉并合网运行,主要担负着振 动成型、中间槽保温、混捏锅、糊料输送箱体保温、l#蒸汽发生器等用热,3#热媒锅 炉担负沥青熔化、3#蒸汽发生器等用热。如此运行存在的问题是1#、2#热媒锅炉系 统并网运行,负担的用热设备过多,导热油温度调节很不灵敏。当导热油温度波动时, 混捏温度、糊料输送箱体温度无法及时调整,造成一定量的糊料塑性差,造成生块体积 密度低和气孔率高。因此,必须对混捏热媒系统进行改进,改进方案:改造热媒系统实 现3#热媒锅炉单独负责混捏、糊料输送箱体保温和3#蒸汽发生器用热。在实际操作 中,导热油系统温度可以使用3#蒸汽发生器进行调节,当导热油温度过高,可以加大 蒸汽发生器导热油开度,提高蒸汽产量,消耗多余热量;当导热油温度过低,可以减小 蒸汽发生器导热油开度,减少蒸汽产量,减少热量损耗。另外,由l#、2#热媒锅炉联 网供给其它设备用热。
磨粉系统下料系统的改造,由振动器下料改为皮带下料,同时对控制程序进行优化, 通过变频控制,控制磨粉机内料量,防止出现过磨现象,从而稳定粉料纯度。皮带秤和 下料控制系统主要特点:
(1)皮带秤的性能特点:调速定量给料皮带秤,采用动态给计量方式和计算机变频 控制,设备皮带自动张紧装置、跑偏报警保护及现场控制开关,具有运行稳定、可靠性 高的优点,计量精度高,能在较恶劣的环境下正常工作,适用于散状物料的配料和计量, 是实现自动化控制、稳定产品质量的理想计量设备。
(尤其是出口阳极企业)C02反应性达到了90%以上。为使预焙阳极的C02反应性得到明 显改善,减少阳极脱落度和反应损失比,提高阳极反应剩余率,延长阳极使用周期,中 铝山东分公司电解铝厂实施了《改善预焙阳极C02反应性》科研项目,实施后技术经济 效果显著。
阳极抗氧化性影响因素分析及措施
阳极抗氧化性影响因素分析及措施预焙阳极空气、CO2反应性是影响预焙阳极消耗、电解换极周期的一项重要指标,其对电解过程中预焙阳极消耗量、电解生产操作有着一定的影响。
本文从煅后焦质量、煤沥青质量与用量、粉料配比、煅烧、焙烧工艺控制等方面对影响预焙阳极空气、CO2反应性的因素进行了分析,并提出了降低预焙阳极空气、CO2反应性的措施。
标签:空气反应性;CO2反应性;微量元素搭配1 预焙阳极试样分析方法对预焙阳极进行质量检测分析是保障预焙阳极质量稳定的一项重要行为,科学分析的检验数据也是体现预焙阳极质量的关键凭据;其次通过对检验数据的科学正确分析,对日后预焙阳极质量进行改进提高也有着重要作用。
1.1 预焙阳极空气反应率测定1.1.1 测定原理将试样放入550℃的炉子内,反应一定时间后,在空气气氛中以15℃/h的速率冷却至400℃,再经脱落转筒脱落试样表面的松散颗粒,计算出试样的空气反应率。
1.1.2 引用文件①ISO—12989—1标准;②RDC—151用户手册。
1.1.3 分析条件①压缩空气,H2O99.5%,N2+Ar<0.5% ,H2O<150ppm;②RDC—146预焙阳极CO2反应性测定仪;③RDC—181脱落度转筒。
1.2.4 分析方法①试样尺寸:直径50±1.0mm,长度60±0.1mm;②称重试样(m0),精确至0.1g;③打开设备电源开关,打开CO2气瓶阀门;④炉子开始升温,升至960℃放入已称重的试样,盖上炉盖,按键开始反应;⑤调节CO2流量为200L/h,压力2bar;⑥7小时后反应结束,炉子自动关闭;⑦冷却2小时后,CO2自动关闭;⑧试样冷却至室温后,与收集的粉尘一起称重(m1);⑨将试样放入RDC—181转筒中与50个钢球(Φ6mm)一起转动20分钟;⑩将转筒中试样及钢球一起倒在4mm筛上,捡出钢球,称重试样残体(m2)。
1.2.5 计算方法CO2反应剩余率(反应性残留):CRRwt%= m2/m0×100CO2反应的脱落度:CRDwt%=(m1—m2)/m0×100CO2反应损失率:CRLwt%=(m0—m1)/m0×100m0 试样初始质量;m1 反应后试样及其脱落物的质量;m2 经过脱落转筒磨制后的试样残体质量。
石油焦的成分含量对预焙阳极质量的影响
石油焦的成分含量对预焙阳极质量的影响发布时间:2023-02-17T03:17:48.411Z 来源:《新型城镇化》2022年24期作者:黄东莹[导读] 当前铝工业大型玉焙槽技术已经得到了非常广泛的应用,同时对预焙阳极性能与质量提出了非常高的要求,我国从上世纪八十年代开始从国外引进预焙阳极先进技术,经过多年来的发展,虽然当前阳极生产工艺与生产质量有了非常大的改进,但是和国外先进水平相比,始终存在着巨大差距。
百色皓海碳素有限公司广西百色 533000摘要:科学技术的进步使得电解铝行业得到迅猛的发展,与此同时,也促进了炭素行业的快速发展,除此之外,还带动了炼钢业的发展壮大,使得电极生产必不可少的石油焦需求量极速增大,但是随着国内炼钢行业的快速发展使得国内的优质石油焦原料越来越紧俏,为保障国内炼钢产业的良好发展,针对石油焦的预焙阳极质量进行研究具有非常重要的意义,必须从原材料控制角度着手,有效控制预焙阳极质量,这对阳极生产具有非常现实的意义。
文章从不同角度论述了石油焦对预焙阳极质量的影响因素,供大家参考。
关键词:石油焦;预焙阳极质量;影响因素当前铝工业大型玉焙槽技术已经得到了非常广泛的应用,同时对预焙阳极性能与质量提出了非常高的要求,我国从上世纪八十年代开始从国外引进预焙阳极先进技术,经过多年来的发展,虽然当前阳极生产工艺与生产质量有了非常大的改进,但是和国外先进水平相比,始终存在着巨大差距。
铝电解用预焙阳极被称作是电解槽的“心脏”,在电解过程中它会起到导电和其化学反应两方面作用,因此在铝电解过程中炭耗起到了非常重要的作用,随着炼钢业的不断扩大,对石油焦的需求量不断增大,造成了优质石油焦需求量的紧缺,这种情况下分析石油焦对预焙阳极质量的影响因素进行分析很有必要。
1. 石油焦的物理化学、性质作为炭阳极生产的主要原料,石油焦是用石油提炼后的重质渣油经过加热分解和聚合而成的固体炭质材料。
此类焦炭在实际使用的过程中,灰分化率很低,通常情况下,在1.1%以内。