《【2017年整理】阳极生产工艺及设备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】阳极生产工艺及设备（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1阳极生产工艺及设备2前 言阳极是电解生产的一个重要环节，阳极质量的好坏，直接影响电解的生产，人们称之为电解的心脏。阳极生产按工艺流程可分为以下四个工序：1 石油焦煅烧 2 粉碎.配料.混捏.成型3 阳极焙烧 4 阳极组装一.石油焦煅烧生石焦经过回转窑 11501250温度的煅烧（除去焦碳中的挥发份） ，冷却窑（采用冷却水直接冷却和间接冷却的方式） ，将煅后焦冷却到约 60，然后通过皮带运输机，斗式提升机，送到储仓储存，供成型工序之用。生石油焦煅烧产生的烟气，通过余热锅炉、产生蒸气，驱动汽轮机、发电机组发电。二.粉碎、配料.混捏.成型将生阳极的原料：煅后焦、残极、生碎、沥青、破碎、筛分按不同的
2、粒度要求，煅后焦的粒度分为 126mm、63mm、3mm 以下及微粉；残极的粒度分为123mm、3mm 以下，生碎的粒度 12mm 以下，分别储于配料仓中；沥青也经过破碎，送到沥青溶化器熔化成液体并储于沥青储槽中，待配料之用。根据阳极配方的要求，通过配料称配料，先将煅后焦，残极混和，经四轴预热螺旋预热，温度达到 17010，预热后的干料送到强力混和机，同时加入生碎及液体沥清进行混捏，混捏后的糊料再经过强力冷却机，冷却水直接喷到糊料中，将糊料冷却到 1455，送振动成型机，生产出生阳极，生阳极经过水槽冷却，再经过输送机送到碳块仓库堆垛储存。三.阳极焙烧生阳极由通过生阳极编组装置，由多功 能天车
3、7 块一组的生阳极放入焙烧炉，焙烧温度 11001150，焙烧、冷却后的阳极，由多功能天车从炉中取出，经过阳极解组及清理装置，将焙烧阳极送碳块仓库储存。焙烧的烟气经过重力除尘，冷却，电除尘器处理，达标排放。四.阳极组装将电解使用后返回的阳极（称为残极） ，经过电解质人工清理，残极压脱（破3碎）机、铸铁环压脱机、导杆检测、导杆校直机，修理，导杆清刷、涂石墨和回转浇铸站,生产出合格的阳极供电解车间使用；残极,废生块，废糊经过返回料处理系统（粗碎系统） ，分别存于残极仓，生碎仓供成型车间使用；电解质经粉碎后也储于电介质仓返回电解使用。4第一篇原料和煅烧 第一章 原料生产阳极制品的主要原料是石油焦、煤
4、沥青（改质沥青） ，在实际生产中还有电解用后返回的残极和阳极生产过程中产生的废糊（生碎） 。一.石油焦：石油焦是生产阳极、阳极糊以及各种石墨制品的主要原料。石油焦是石油提炼时的残渣经高温处理而炭化的固体产物。主要有釜式焦化焦和延迟焦化焦。一釜式焦卧式釜焦化的工艺流程：将常减压渣油和热裂化渣油在 250下送入缓冲罐。一部分轻质馏份从缓冲罐顶部逸出,其余用泵打入加热炉加热到 430450，经加热后的渣油流入焦化釜。釜内温度高达 700。经过升温、馏出、烘焦、均热、吹气、拉焦、冷却、清焦等步骤操作 14 个小时之后,完成焦化过程,生成石油焦。二延迟焦延迟焦化的工艺流程.渣油用泵送入加热炉加热至 30
5、0330之后进入分馏塔,将其中轻质馏分由塔顶分馏出去，然后用泵将塔底 370390左右的渣油再送至管式炉辐射室加热至500，经加热的渣油再送入一个数十米高,温度为 455482、压力为 0.77 大气压的焦化塔进行成焦。1、石油焦的特征(1) 灰份含量低，一般小于 1；（2）碳含量高；（3）高温下易石墨化；（4）用其作原料制成的石墨制品有很好的导电导热性及化学稳定性，并具有一定的机械强度。5石油焦质量标准（SH/TO 527）质 量 指 标合 格 品项 目 一级品1A1B 2A 2B 3A 3B硫含量，不大于0.50.50.8 1.0 1.5 2.0 3.0挥发份，不大于 12 12 14 1
6、7 18 20灰 分，不大于 0.3 0.3 0.5 0.8 1.2水 分，不大于 3真密度，g/cm 3 2.082.13 报告粉焦量（8mm以下） ，不大于25报告硅含量，不大于0.08 钒含量，不大于0.015 铁含量，不大于0.08 标准中的一级品和合格品中的 1A 和 1B 焦适用于炼钢工业中的制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝工业中制作铝用碳素。合格品中的 2A 和 2B 焦用于炼铝工业中制作铝用碳素。合格品中的 3A 和 3B 焦用于化学工业中的制作碳化物或作燃料。二。煤沥青煤沥青是碳阳极制品生产中最常用的一种粘合剂。6煤沥青是炼焦工业的付产品，是炼焦时所得煤焦渣经 360蒸馏后
7、的残留物。煤沥青可分中温沥青、高温沥青和改质沥青，最常用的是改质沥青。煤沥青的性质：1、没有明显不变的熔点，而只有从液化到固态的转化温度范围。称之为软化点。2、在凝固点以下，具有流动性，随着温度的升高，粘度降低，流动性增强。 3、凝固时，稍受外力作用就破裂。改质沥青的技术指数指标名称 指标控制软化点（环球法， 0C） ， 100115甲苯不溶物含量（抽提法） ， 28.034.0喹啉不溶物含量， 8.014.0 一树脂含量， 不小于 18.0结焦值， 不小于 57.0灰份， 不大于 0.30水份， 不大于 5.0三、残极电解使用后剩余的阳极称之为残极。阳极在电解槽使用 2832 天以后，通常的
8、残极厚度为 120130 mm。电解使用后返回的残极，经过阳极组装车间的电解质清理、残极抛丸清理、残极压脱机压脱后，再经过粉碎、筛分，作为阳极的原料返回使用。在原料中使用残极，可增强阳极的强度，配入的比例一般为 2035，实际生产中根据残极供应量可适当的增减。但残极上残留的电介质对阳极的质量有其负影响，在清理时必须清理干净。除残极外，焙烧中产生的废块，经过破碎后也返回使用。四、生碎阳极生产中所产生不合格的糊料，以及成型后不合格的生阳极经过破碎后，作为原料返回使用。通常称之为生碎，一般配入量约 35。在生产及运输中千万别将杂质、工业垃圾混入废糊之中，它影响阳极的质量，或使这批废糊不能返回使用而白
9、白浪费。 7第二章 煅烧煅烧是将原料在隔绝空气的条件下高温干馏的过程。各种碳质原料在煅烧的过程中从元素组成到组织结构都发生了一系列变化。碳质原料在煅烧过程中的变化是复杂的,有物理变化,也有化学变化.一、煅烧料的物理变化。一原料中的水份排除当碳质原料的温度达到 130时,其所含的水份通过蒸发的形式基本排除干净。水份从煅烧前的 3-10%减至 0.3%以下。二原料中挥发份的排除。碳质原料在煅烧过程中随温度的升高而排出的可燃性气体叫挥发份。一般碳质原料加热到 200左右其挥友份开始排除,在 400-800范固内挥发份排出量最多，至 1200以上,挥发份排除基本结束.挥发份从煅前的 12-18%，减至
10、煅后的 0.50.3%以下。三原料密度和机械强度的提高。在煅烧的高温作用下,各种不同分子结构的炭氢化合物发生复杂的分解与缩聚反应,分子结构不断变化,焦块体积不断收缩,结果提高了原料的密度和机械强度。见表 1表 1 各种原料煅烧前后性能比较8表 1 各种原料煅烧前后性能比较四原料导电性的提高。随着温度的升高,使碳氢键发生断裂,氢被排除,原子团从结合状态下解放出来,变成自由电子状态,使电阻系数下降,原料的导电性能提高。见表 1五原料的抗氧化性能提高。石 油 焦A B C D沥青焦无烟煤灰份(煅前 ) (%) 0.11 0.15 0.2 0.17 0.38 6.47(煅后 ) 0.35 0.41 0
11、.35 0.54 0.44 10.04体积密度 (煅前) (g/cm 2)0.9 0.82 0.93 0.99 0.8 1.35(煅后 ) 0.97 0.99 1.11 1.13 0.8 1.61真密度(g/cm 2) (煅前)1.61 1.46 1.42 1.37 1.98(煅后) 2.09 2.09 2.08 2.05 2.06 1.77抗压强度 (煅前) (MPa)3.70 3.0 2.29 8.9 11.6(煅后) 5.24 4.16 58.3含硫量 (煅前) 0.51 0.4 0.17 1.09 0.27 0.73(煅后) (%) 0.58 0.57 0.19 1.26 0.25 0
12、.84煅烧后体积收缩(%)13.0 14.6 21.5 28.5 1.25 25.5煅后粉末电阻率( m)511 493 487 480 791 10749一定数量的试料在一定的加热条件下,经过一定时间的氧化损失量叫该试料的氧化能力.不同煅烧温度下的原料的氧化能力见表 2 所示。从图 2 中可以看出,煅烧温度越高,氧化损失量越小,说明抗氧化能力越强。表 2 原料在 CO2气流中氧化能力原料种类及反应温度( OC)石油焦 沥青焦煅烧温度(OC) 900 9500 1000 1050 900 950 1000 10501000 0.14 0.128 0.15 0.115 0.107 0.14412
13、00 0.07 0.108 0.15 0.16 0.05 0.09 0.129 0.1761400 0.07 0.08 0.101 0.114 0.03 0.074 0.134(六) 原料的灰份增加在煅烧过程中挥发份排出,少量碳质氧化,外来杂质的混入,致使灰份增加.见表 1(七) 原料的何种收缩二、煅后焦的质量指标石油焦:固定碳 98.5 挥发份 0.5灰份 0.5 含水份 0.5电阻率 500 mm/m 真密度 2.06 g/cm第三章 煅烧设备石油焦煅烧设备有罐式炉,回转窑和回转床.罐式炉又可分为逆流式和顺流式罐式炉.一 逆流罐式煅烧炉煅烧物料运行方向与加热气流运行方向相反的罐式煅烧炉叫逆
14、流式煅烧炉.二、顺流罐式煅烧炉煅烧物料运行方向与加热气流运动方向一致的罐式煅烧炉叫顺流罐式煅烧炉.10罐式炉煅烧质量稳定,热耗低,碳质烧损少等优点.但产量低,劳动条件差。目前，使用得不多。三. 廻转窑廻转窑的结构简单,生产能力大,基建投资小,操作连续,产品的质量容易控制。在生产中广泛采用。廻转窑所采用的燃料有煤粉,重油和煤气，天然气等,具体使用哪一种燃料要根据所煅烧原料的需要，燃料来源及经济性而定。使用廻转窑煅烧碳质原料,其机理与罐式煅烧炉相同,所不同的只是加热方式不一样.罐式煅烧炉中的物料受到间接加热,而廻转窑中的物料是受火焰直接加热并与空气接触。二廻转窑的结构廻转窑主要有以下几个部分组成：
15、1.窑身廻转窑的窑身是由厚钢板卷成的圆筒并用焊接或铆接而成,内衬用可浇注的耐火材料或耐火砖砌成。窑体按一定的倾角安装在两对以上的托轮上,为了冷却灼红的煅烧料,在廻转窑出料的下方配有一台尺寸稍小的冷却窑。2.窑头窑头是廻转窑的主要组成部分,它的外壳用厚钢板焊接而成,内衬耐火材料。其上有窑门和燃料喷嘴,侧面有一个工作口和二对小轮,小轮安装在铁轨上,便于检修时把窑头拉开.窑头的作用是为了通风、喷入燃料及隔绝炉头端对外界的辐射热.3.托轮、滚圈和挡轮托轮是安装在一定位置上承受窑体重量并能随窑体转动的轮子。滚圈是安装在窑体上的一个钢环，窑体转动时,窑体借助于滚圈廻转于托轮上,在托轮和滚圈的接触面上承受窑体最大应力。在安装托轮时,两个托轮中心相窑体断面中心的连线成60。夹角.两托轮的中心线与窑体的中心线相平衡。为了防止运转时的窑体滑动,在滚圈两侧，安装有能随滚圈转动的轮子,这种轮子叫挡轮。4.传动装置11廻转窑的运转是靠机械传动的。电动机联接减速箱,减速箱联接减速齿轮,减速齿轮联接在窑体的大齿轮上。电动机带动窑体转动.电机可采用电
