一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法与流程

本发明属于阳极加工，具体涉及一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法。

背景技术：

1、在铝电解过程中，阳极作为电解槽中的一部分，能够将电能转化为化学能，促进铝氧化物的还原反应，最终生产出金属铝，其性能和状态对铝电解的效率和产物质量具有重要影响。它一般由颗粒骨料和一定比例的黏结剂煤沥青经振动成型或挤压成型而成，再放入高温炉室的空心火道中焙烧硬化。

2、当焙烧阳极生块时，沥青烟在临界温度200～600℃范围之间进行挥发。在这一温度阶段，阳极产生内部压力，而且这一应力能超过阳极承受的限度。

3、现有阳极生块在焙烧时，往往选择在原料中混入添加剂，如石墨粉、呋喃树脂等，降低阳极生块受热时的掉渣率，而当焙烧选择的升温速率太高时，添加剂很难阻碍沥青烟的挥发，阳极生块内部应力作用影响会更大，情况严重时阳极在焙烧中产生裂纹。为此，我们针对培烧曲线，优化阳极生块升温速率，提供一种改善阳极结构性能的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，能够针对阳极生块焙烧曲线，以两倍预热处理时间进行中温处理，降低该阶段的升温速率和阳极生块的内部应力作用，来改善阳极结构性能。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，包括步骤：

4、s1、装设备：建立若干连通的炉室及位于炉室上的观察孔，每个炉室设置至少一个观察孔安装有加热架以及加热架上以重油为燃料的燃烧器，燃烧器上游并排装有燃烧气体鼓风歧管和沥青鼓入管；

5、s2、装料：在每个阳极生块外部均竖向套设一个环状的消耗层，若干个并排绑成一捆，放入炉室的敞开式料箱中；

6、s3、低温预热：通过鼓风歧管喷入重油的燃烧产生烟气和含氧气体，沿燃烧器从炉室之间依次传递，从室温加热到200℃；

7、s4、中温处理：分为四步递增加热，且加热时间是步骤s3预热时间的两倍以上；

8、s5、增稠处理：步骤s4处理温度继续达到300℃以上时，同步打开炉室的沥青鼓入管，吹入足量粉末状沥青；

9、s6、高温处理：加热阳极生块温度达到800～1200℃；

10、s7、冷却下料：步骤s6中高温处理至少30h后，阳极生块硬化形成阳极成品，再缓慢降温，最后下料。

11、本发明，通过步骤装设备、装料、低温预热、中温处理、增稠处理、高温处理和冷却下料，能够针对阳极生块焙烧曲线，以两倍预热处理时间进行中温处理，降低该阶段的升温速率，减轻阳极生块焙烧的内部应力作用，来改善阳极结构性能。

12、所述消耗层的材质为聚酰亚胺树脂、溶剂型树脂、脂肪族树脂之一。

13、每个所述炉室还安装有鼓风架，用于增大炉室气压。

14、所述步骤s4包括：

15、m1：阳极生块在低温预热后继续加热达到200～300℃，其中内部发生游离基反应；

16、m2：加热阳极生块温度继续达到300℃以上，黏结剂煤沥青和消耗层开始分解；

17、m3：加热阳极生块温度继续达到400℃以上，其内部基本结构单位的芳香族在500℃～650℃时，其内部碳环发生聚合反应形成半焦；

18、m4：加热阳极生块温度继续达到700～800℃，其内部芳香族碳核结合的程度提高，逐渐形成焦碳。

19、所述步骤m2中消耗层为多孔网格结构，其孔径不大于0.5cm。

20、所述阳极生块温度达到800℃以上时，其内部正六角形的碳原子网格组成碳青质。

21、所述阳极生块温度在900℃以上时，其内部二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，并形成沥青焦，将阳极中干料颗粒紧密地联结起来。

22、所述步骤s7中阳极成品在800℃以上时自然冷却。

23、所述步骤s7中阳极成品温度到达800℃以下时采用通风的方式强制冷却。

24、所述步骤s7中阳极成品温度最后到达200℃以下时取出。

25、本发明取得的技术效果为：

26、本发明的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，通过步骤装设备、装料、低温预热、中温处理、增稠处理、高温处理和冷却下料，能够针对阳极生块焙烧曲线，以两倍预热处理时间进行中温处理，降低该阶段的升温速率，减轻阳极生块焙烧的内部应力作用，来改善阳极结构性能。

27、本发明的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，加热阳极生块温度继续达到300℃以上，黏结剂煤沥青开始分解，随着温度的上升，黏结剂煤沥青的分解呈现加剧的趋势，利用阳极生块外部的消耗层减缓热量传递，降低阳极升温速率，降低沥青烟的挥发，阳极生块内部应力作用得到缓解，减少阳极生块在焙烧中产生的裂纹；其中，消耗层可以选用多孔网格结构，孔径不大于0.5cm，能够流通烟气，避免完全隔开烟气和阳极生块。

28、本发明的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，步骤s4处理温度继续达到300℃以上时，同步打开炉室的沥青鼓入管，吹入足量粉末状沥青，这些粉末状沥青随烟气飘扬，并受炉室高温环境影响迅速挥发，使该炉室内的沥青烟含量直线升高，最终大于阳极生块内气态沥青烟含量，形成压制作用，减少阳极生块挥发的气态沥青烟；其中，本发明所使用的粉末状沥青，均可尾气处理阶段通过冷凝系统进行捕集和回收，即可避免污染环境，还可以重复利用沥青资源。

29、本发明的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，自然冷却降温速率控制在20～50℃/h以内，以20℃/h最佳，避免发生剧烈的热胀冷却，保证阳极成品完整度。

技术特征：

1.一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述消耗层的材质为聚酰亚胺树脂、溶剂型树脂、脂肪族树脂之一。

3.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：每个所述炉室还安装有鼓风架，用于增大炉室气压。

4.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述步骤s4包括：

5.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述步骤m2中消耗层为多孔网格结构，其孔径不大于0.5cm。

6.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述阳极生块温度达到800℃以上时，其内部正六角形的碳原子网格组成碳青质。

7.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述阳极生块温度在900℃以上时，其内部二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，并形成沥青焦，将阳极中干料颗粒紧密地联结起来。

8.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述步骤s7中阳极成品在800℃以上时自然冷却，自然冷却降温速率控制在20～50℃/h。

9.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述步骤s7中阳极成品温度到达800℃以下时采用通风的方式强制冷却。

10.根据权利要求1所述的一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，其特征在于：所述步骤s7中阳极成品温度最后到达200℃以下时取出。

技术总结本发明属于阳极加工技术领域，具体涉及一种针对培烧曲线优化以改善阳极性能的方法，包括步骤：S1、装设备：建立若干连通的炉室及位于炉室上的观察孔，每个炉室设置至少一个观察孔安装有加热架以及加热架上以重油为燃料的燃烧器，燃烧器上游并排装有燃烧气体鼓风歧管和沥青鼓入管；S2、装料：在每个阳极生块外部均竖向套设一个环状的消耗层，若干个并排绑成一捆，放入炉室的敞开式料箱中；S3、低温预热：通过鼓风歧管喷入重油的燃烧产生烟气和含氧气体，沿燃烧器从炉室之间依次传递。本发明能够针对阳极生块焙烧曲线，以两倍预热处理时间进行中温处理，降低该阶段的升温速率和阳极生块的内部应力作用，来改善阳极结构性能。技术研发人员：李鹏飞,王承纲,周全,林晨受保护的技术使用者：江苏苏菱铝用阳极有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18