全煤質鋁用陰極炭塊的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于煤化工技術領域，特別涉及一種全煤質鋁用陰極炭塊的制備方法的方 法。
【背景技術】
[0002] 我國鋁電解技術近幾年來發展迅速，就電解槽容量來說已趕上了世界先進水平， 但是我國鋁電解槽平均壽命、單位陽、陰極面積的產量和能量效率（電流效率和槽電壓)方 面與國際先進水平差距依然很大。
[0003] 從近20年來國際技術發展的趨勢來看，縮小這種差距的根本措施之一就是采用新 一代的陰極內襯材料，其中最主要的就是陰極炭塊，因此國際鋁業界十分重視高質量的陰 極炭素材料的開發。我國陰極炭素材料的質量長期落后于世界先進水平，國內鋁用陰極炭 塊目前的狀況是，低價劣質的炭塊大大過剩，而能滿足于大型電解槽的高品質炭塊又十分 短缺。這就是我國鋁電解槽平均壽命短以及其它經濟技術指標偏低的主要原因之一。現在 我國鋁工業面臨國際市場愈來愈大的競爭壓力，降低成本以增強競爭力關系到我國鋁工業 的可持續發展和生存，而影響鋁電解技術指標的重要部件一陰極炭塊，可以說是中國鋁工 業發展做大、做強的"軟肋"之一。
[0004] 因此，提高鋁電解技術指標、降低噸鋁成本，是增強我國鋁工業的國際競爭力和實 現可持續發展的必然要求。研究和開發高品質陰極炭塊，特別是節能、長壽、運行穩定的陰 極炭塊，不論從經濟角度還是從中國鋁工業發展戰略的高度來看，都是十分緊迫和必要的。
[0005] 按照目前使用的情況，陰極炭塊分類及特性對比如下： 根據原料和熱處理工藝的不同，國際上現代化鋁電解槽常按工業界分為三大類:第一 類為無煙煤基炭塊(又分無定形和半石墨質炭塊，第二類為石墨質炭塊，第三類為石墨化炭 塊）。無定形炭塊一優點是材質單一，內部結構均質，耐磨抗沖刷能力強，缺點是比電阻高。 半石墨質炭塊一是目前西歐和北美及其他地區大中先進槽型使用最多的一類，應用最廣 泛。石墨質炭塊一綜合性能較好，但由于優質石墨碎資源有限及生產率降低等原因，目前市 場份額不大且原料組成不單一，抗鈉侵蝕不均勻，均質性差。石墨化炭塊一最好的導電、導 熱、抗熱沖擊、抗鈉膨脹和抗電解質腐蝕能力，但由于質軟及極差的抗鋁液沖刷和耐腐蝕能 力、電蝕能力，電解槽壽命較低。
[0006] 結合各類陰極炭塊理化指標及主要特性的對比可以看出，目前這三類炭塊都有自 己不可避免的缺陷。還有就是目前國際金融情況不容樂觀。鋁行業一直處于低迷狀態，鋁價 格不斷下跌。而這三種現用的炭塊由于成本高，價格降幅不大，給鋁行業也造成不小的沖 擊。所以針對現有炭塊的缺陷及市場情況，我們提出新的技術革新，以此來彌補這些缺陷和 滿足市場的要求。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是針對現有鋁用陰極炭塊存在的不足之處，提供一種耐磨抗沖刷能 力強，可使電解槽壽命提高的全煤質鋁用陰極炭塊。
[0008] 本發明利用太西煤特有的低灰、低比電阻性質，經過電煅爐高溫煅燒，得到被部分 石墨化的電煅煤，作為制作全煤質鋁用陰極炭塊唯一的原料。通過配料后，利用特殊的成型 工藝和焙燒工藝，得到低成本高品質的鋁用陰極炭塊。
[0009] 本發明的具體技術方案是這樣的：首先，選用特有的太西煤，經過電煅爐高溫煅燒 后，得到低灰，低比電阻煅煤;再經過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液體 瀝青，經調質、計量后進行充分混捏，成型后經焙燒，得到高質量的鋁用陰極炭塊。
[0010]本發明具有如下顯著效果： 1、全煤質鋁電解用陰極炭塊與現用的石墨質陰極炭塊相比，所用原料單一，內部結構 均質，耐磨抗沖刷能力增強。
[0011] 2、本發明炭塊抗電解質腐蝕能力強，可大大提高電解槽的使用壽命。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明鋁用陰極炭塊的制備工序流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進一步說明。
[0014] 本發明方法的工序包括： (1)無煙煤的選擇:選擇灰分< 3.0%;水分< 3.0%;揮發分7-9%之間的無煙煤。
[0015] (2)煅燒工序:對在電煅爐中煅燒的無煙煤的溫度要求：1700-2200°c之間，持續時 間在24-26小時之間。
[0016] (3)破碎篩分工序:對煅燒后的電煅煤破碎篩分的顆粒度要求是8mm以下。
[0017] (4)配料工序:具體配料就是將各個粒度的電煅料按照比例配好。干料配方見下 列要求。
[0018] 其中的-0.15和-0.075表示的意思是小于這個數值的粒度所占比例。上面這些粒 度的比例要保證最后所占的比例之和為100%。
[0019] (5)混捏工序:混捏工序就是將上面各個粒度的干料和液體瀝青混合好。總的原料 種類就是兩種：電煅煤和液體瀝青。各自所占比例為：電煅重量百分比為78%，液體瀝青所占 重量比例為22%。
[0020] (6)液體瀝青工序:液體瀝青的溫度范圍為160-170°C之間，占其他原料的比例是 22%〇
[0021] (7)調質工序:具體的調質方法就是將廠外購來的瀝青加入到本廠瀝青池后，再加 入焦油，用攪拌機攪拌均勻后，根據加入的焦油來控制瀝青軟化點在80_85°C之間。
[0022] (8)計量工序:干料的計量就是按照各個粒度比例，根據料斗的實際大小，通過料 倉將這些料加入到料斗內，料斗底部有電子稱隨時稱重，控制所加料在規定范圍內。瀝青的 計量就是用栗將瀝青從瀝青池抽到瀝青罐中，通過瀝青罐將瀝青加入到混捏鍋中，與干料 濕混。罐底部也有電子稱來隨時確定瀝青的加入量，保證瀝青按配比加入。
[0023] (9)焙燒工序中，焙燒時間為576小時，在逐步升溫過程中，最后升溫到1230度，傳 遞到產品的溫度為1080度。
[0024] 經過上述工序后，經得到本發明的全煤質鋁用陰極炭塊。
【主權項】
1. 全煤質鋁用陰極炭塊的制備方法，其特征在于，該方法選用特有的太西煤，經過電煅 爐高溫煅燒后，得到低灰，低比電阻煅煤;再經過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序 中加入液體瀝青，經調質、計量后進行充分混捏，成型后經焙燒，得到高質量的鋁用陰極炭 塊。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，選擇在電煅爐中煅燒的無煙煤：灰分< 3.0%;水分< 3.0%;揮發分在7-9%之間。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:在煅燒工序中對煅燒的無煙煤的溫度要 求:1700-2200°C之間，持續時間在24-26小時之間。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:在配料工序中，具體配料就是將各個粒度 的電煅料按照如下配料比例:顆粒度大于或等于8毫米的為1.5-2%，顆粒度在4-8毫米之間 的為20-24%，顆粒度在0.5-4毫米之間的為10-15%，顆粒度在0.075-0.05毫米之間的為33-40%，顆粒度小于0.075-毫米之間的為22-27%，各組分之和為100%。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:混捏工序就是將上面各個粒度的干料和 液體瀝青混合好，電煅煤和液體瀝青各自所占比例為：電煅重量百分比為78%，液體瀝青所 占重量比例為22%，液體瀝青的溫度范圍為160-170°C之間。6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:在焙燒工序中，焙燒時間為576小時，在逐 步升溫過程中，最后升溫到1230度，傳遞到產品的溫度為1080度。
【專利摘要】全煤質鋁用陰極炭塊的制備方法，本發明屬于煤化工領域。該方法選用特有的低灰、低比電阻性質的無煙煤，經過電煅爐高溫煅燒，得到被部分石墨化的電煅煤，作為制作全煤質鋁用陰極炭塊唯一的原料。再經過破碎篩分、混捏程序使其成型。在混捏程序中加入液體瀝青，經調質、計量后進行充分混捏，成型后經焙燒，得到高質量的鋁用陰極炭塊。本發明與現用的石墨質陰極炭塊相比，所用原料單一，內部結構均質，耐磨抗沖刷能力增強。且抗電解質腐蝕能力強，可大大提高電解槽的使用壽命。
【IPC分類】C25C3/08
【公開號】CN105420758
【申請號】CN201510858832
【發明人】曹培峰, 張永斌, 經云
【申請人】寧夏寧平炭素有限責任公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月1日