影响阳极氧化对尺寸的影响煅后焦振实密度有哪些?

Pn―dingsof2007;China;Imematimlal(口tde…on;ALuminum;Melailm'日,;267;影响煅后焦反应性的因素;杨从国;李少康张甲子肖利峰陈杰;(zh曲华泽铝电有限公司炭素厂,河津043300;摘要:从煅烧宴际生产出发、对4十石油焦厂家[00;关键词:煅后燕;微量元索;c0,和空气反成性;FactorsAffecte
Pn―dingsof2007
China
Imematimlal(口tde…on
ALuminum
Melailm'日,
影响煅后焦反应性的因素
李少康张甲子肖利峰陈杰
(zh曲华泽铝电有限公司炭素厂,河津043300,山西
摘要:从煅烧宴际生产出发、对4十石油焦厂家[00多十混音般唇焦样品的反应性能进行分析.捌蛭了煅后焦微量无霰真密度挥发讣比电阻、堆积毽f麈点火温度等斑豪对慑后焦CO,和空气厦应性的影响。
关键词:煅后燕;微量元索;c0,和空气反成性
FactorsAffectedtheReactivityofCaicinedCoke
YangCunggllo
LiShaokang
ZhangJiazi
XiaoLifeng
ChertJie
A呐l聃n-h删the
(CHALCOShanxiHua髓AluminunlCompany,Hejin043300,Sha肛ij
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Co’咖d
Keywords:calcined
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inCO,ar.d
公司近期采用的4个厂家的石油焦、j00多十混台煅后焦样品进行升析,找出提高煅岳焦质量的建
在觋代大型铝电解生产中,阳扳消耗与电解径.进而提高阳槛质量
工艺参数和阳极质量有关.电解工艺上.由于采
用高温熔融的珠晶石电解质蒗.对阳极有很大侵囊鲫
蚀性.另外为追求电解产能,不断强化电流.提誊舯高了阳极电流密度,也加大了阳极消耗.为了降低阳极悄耗,必须进一步提高阳极质量组成阳
≤60极的主要原料是煅后焦,它占阳极总量的65%一耋50
85%(阳极结构组成见图1),因此煅后焦的反应
国2螭后焦性能对阳极性能的影响
菜公司煅烧回转窑(见图3)足引进美卓公司最
新自动控制技术._I殳计产能为24t/h,它具有产能大、自动化程度高、环保好产品质量较高等优点。在煅
烧宴际生产中.根据工艺要求.将4个f家的原料按
圈1阳槛结构示意图
照一定的比衍』进行混配.经回转岔】350一13鲫℃煅性能赢接影响阳极的质量(煅后焦性能与阳极质烧,取样,采用R&D检测设备进行检测(具体指标
量关系见图2),奉文从缓烧实际生产出发.对禁
见表1).
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2007巾国国际铝冶台技术论虹论文集
嘲3回转窑示意图
表1某公司煅后蒋质量指标
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fNa+raFS舶
1815(Na+Ca)tS列煅后焦CO:反线性的影响
加厂面i磊磊再莓五r――――]
3杂质对煅后焦CO:反应性的影响
石油焦因产她不同,其杂质含量有很大区别.£要杂质包括:承分及挥发分、s、h、Ca、V.Na
2”5[0寺-J
35}+:
20}――百拓――T亩――T茹――爿百――县。
Mg、Si、虬N等微量元素。一些杂匝是躁弛中带人
(如s、V等).还有一些是在原油开采过程中带人。
另外,在炼焦过程中由于冷却水的使用也会带进一部分碱金属和碱土金属,生产过程中会增加些灰分
(如Fe、s?、(=a等)。石油焦经高温煅烧后.水分及
图6S对煅后焦CO,反应t}的影响
作用。这与国内外许多研究结果相同;但随着s含量
的增加,煅后焦CO:反应提高.这与许多研究结果相
挥发分音量稂低.主要杂质为硫及微量元摩,通过跟踪试验表明煅后焦CO:反应速率与相关参数存在以
下关系:CO:。=130773+4.∞2S一0053V+0045Na
一0007Si+0018Fe+n025Ni+00】6Ca+2727挥
反,但这种反常现象国外也有文献报道.RoyA+Cahil]。2认为,在一定范围内,一部分产地石油焦的CO,反应速率随煅烧温度,挥发分,M、Na和s的增加而增加.随st、V的增加而降低;一部分产地石油焦的CO:反应速率随挥投分、ca、Na和h的增加而增加,随煅烧温度、S、Si的增加而减少,Caedon“d。认为,煅后焦c0:反应性存在以下近似关系:
C02H=4
发分一0077比电阻一40450真密度”。随着s、Na、
n、ca.N?,挥发分的增加,煅后捷CO,反应速率提高.随着V、Si、比电阻,真密度的增加.煅后焦CO:反应速率降低(部分微量元素对煅后焦反应速率
的彰响见图4一圉6)Na、ca对煅聒焦反鹿有催化
图4‰+h对般后焦CO,反应性的影响
0+(0041】Na+0
下,S能与Na、ca等碱金属形成化合物,抑制了碱金属的j壬移,固i『ii抑制了它的催化作甩‘;C,ehlbsck和Gee”认为,金属氮化物在高温煅烧期问被分解从而使金属进人催化状态.成为碳氧{艺的催化剂。№可形成碳化物、硫化物,氨化物.而M的化台物在
~定温度和CO:氧围里被还原为Ni,CO,鬣围阻止H-
101Ca)/S一般情况
再氧化,还啄M可能通过两种罐化方式促进C梭氧化。一种是州能为C―CO,反应发生提供?个较低的
Proceedingsof2007ChinaInternationalConference
AluminumMetallurgy
反应能途径。另一种是还原Ni与C反应生成Ni羟基化合物,而与产生的CO结合阻止抑制反应进行。Ti、Zn、Pb与煅后焦CO:反应速率无关。因此为了获得较好的煅后焦CO:反应性能,应控制煅后焦中微量元素含量,据有关研究表明M1:S控制在2.5%左右、
S/Ca=100―150、S/Na=100―150、S/V=70―100
可获得较好的煅后焦co:反应性能。
4杂质对煅后焦空气反应性的影响
通过对煅后焦取样分析表明,煅后焦空气反应速率与其性能存在以下关系:AIR=2.658―0.195S+0.002V+0.002Na一0.001Ni+0.067挥发分一1.080真密度¨】,随着V、Na、挥发分含量增加,煅后焦空气反应速率增加;随着s、Ni、真密度含量的增加,煅后焦空气反应速率降低(部分微量元素与煅后焦空气反应性见图7、图8)。
S对煅后焦空气反应速率的影响
拿o.30
毫o.10
图8Na对煅后焦空气反应速率的影响
5点火温度对煅后焦空气反应性的影响
随着煅后焦点火温度的升高,空气反应性呈下降趋势(见图9)。通过大量数据统计分析表明:煅后焦空气反应速率与点火温度存在以下关
系:AIR=1.0032(%火强度/100)213.171(致火髓/100)
砥火温度/100,℃
图9点火温度对煅后焦空气反应速率的影响
+43.259…,Cardon
Ltd.H1也得到了相似的结论。此
式相关性达到0.99以上,因此可用煅后焦点火温度较为准确地推算空气反应速率。要想得到合适的煅后焦空气反应速率,点火温度应控制在610。C以上。
6煅烧温度对煅后焦反应性能的影响
煅烧温度是影响煅后焦质量的主要因素。煅后焦的性能与煅烧温度及煅烧时间有直接关系。煅后焦在煅烧过程中的变化是复杂的,既有物理变化又有化学变化。原料在低温阶段发生的变化主要是排除水分;而在挥发分的排出阶段,主要是化学变化,既完成原料中的芳香化合物的分解,又完成某些化合物的缩聚,石油焦的挥发分在热的作用下,先后进行了热解、聚合以及碳结构的重排。煅后焦是碳六角网格和线性聚合的碳氢化合物以及氧和氮等缩合原子的混合物,各种炭素原料在煅烧过程中的化学变化的复杂性与其结构上的复杂性有关¨J。一般地说,在500。C以内,石油焦的挥发分是呈油雾的形态逸出;在500―800。C范围内,石油焦的挥发分的排出量最大,挥发分的主要成分是碳氢化合物热解所分解的氢;当温度
继续升高,将会引起碳氢化合物的强烈分解生成热解炭,这种热解炭不断沉积在焦炭气孔壁及其表面,形成一种坚实有光泽的炭膜,使焦炭的抗氧化能力和机械强度大为提高。1100℃以上,挥发分排除基本停
止,体积收缩相对稳定。石油焦煅烧温度一般不低于1200℃,使煅后焦层面直径(£。)增大,层间距减小,层面堆积厚度£。增大,微观结构变得规整,使其强度、密度、导电性及抗氧化性等各种性能得到大幅度提高。随着煅烧温度的提高,煅后焦CO:反应性速率降低,随着煅烧温度的继续提高,CO:反应性速率随之加快。煅后焦空气反应性,随煅烧温度的提高出现两种不同趋势,这种反常现象RoyA.Cahill怛1也
有论证(煅烧温度与煅后焦反应性趋势见图lO、图
图lO煅烧温度对煅后焦空气反应速率的影响
7振实密度对煅后焦反应性的影响
随着煅后焦振实密度的提高,煅后焦反应速率有下降的趋势(见图12、图13)。煅后焦振实密度
貔7Q产―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――一
,。2007中国国际铝冶金技术论坛论文集
图11煅烧温度对煅后焦CO:反应速率的影响
图12煅后焦振实密度对CO:反应性的影响
图13振实密度对煅后焦空气反应性的影响
的提高,一方面导致煅后焦结构较为致密、气孔率较低,能减少与氧化气体接触,提高煅后焦的抗氧化性能。另一方面可能由于石油焦挥发分结焦值增加,导致煅后焦振实密度稍有提高,煅后焦外表裹有致密的结焦层,能提高煅后焦的抗氧化性能,降低反应速率。
8比电阻、挥发分,真密度对煅后焦反应
比电阻、真密度、挥发分的高低能反映原料煅烧程度及其结构变化。根据数据统计分析:CO:=
130.773+4.072S一0.053V+0.045Na一0.007Si+
0.018Fe+0.025Ni+0.016Ca+2.727挥发分一0.077比电阻一40.450真密度…,AIR=2.658―0.195S+0.002V+0.002Na一0.001Ni+0.067挥发分一1.080真密度¨。,随着煅后焦挥发分的增加,反应速率升高;随煅后焦真密度提高,反应速率降低。当真密度大于2.089/era3时,反应速率降低不明显,当真密度
大于2.109/era3时,反应速率基本不变。一般炭素行业要求煅后焦真密度大于2.059/cm'(真密度与煅后焦空气反应速率见图14)。煅后焦比电阻增加,CO:反应速率降低,出现这种反常现象,可能与煅后焦过烧有关,在本次实际生产中煅后焦比电阻控制在350―400p,ll?nl,因此,为保持较好的反应速率,煅后焦比电阻应控制在420.一480pdl?m。
真密度僧?em-3
图14真密度对煅后焦空气反应性的影响
(1)阳极质量与煅后焦性能有直接影响。因此控制煅后焦质量是提高阳极质量的关键。
(2)随着S、Na、Fe、Ca、Ni、挥发分的增加,煅后焦CO:反应速率提高,随着V、Si、比电阻、真密度、振实密度的增加,煅后焦CO:反应速率降低。
(3)随着V、Na、挥发分含量的增加,煅后焦空气反应速率增加;随着S、Ni、真密度、振实密度的
增加,煅后焦空气反应速率降低。
(4)煅后焦点火温度与空气反应性存在以下关
系,AIR=1.0032(%火戤/100)2一13.17l(%火馘/
100)+43.259。
(5)合适的煅烧温度,能获得较好的煅后焦反
总之,控制煅后焦中的杂质含量,保持合适的煅烧温度,提高煅后焦真密度、振实密度,能获得较好
的阳极质量。
l德B阳极生产总结(内部资料)
RoyACahill,C,ehlbachRE,TittleGs.Factorsinfluencing
cart嘲reactivity
ofcalcinedcoke.LightMetals,20001563―568
3R&DCardonLtd.AnodesfortileAluminumIndustry4R&DCardonLtd.AnodeReactivity5
RonnieHawk.煅后焦羟基反应活性的影响因素.青铝科技,
6优质阳极,内部资料
7谢有赞,著.炭石墨材料生产工艺.长沙:湖南大学出版社,
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m“edcalcinal A呐l聃n-h删theohealclnation behaviorovPr pmductionpmclice.madeanalysis∞the~tive c。h dklon s椰pI∞s“pptiedby4昨md㈣cokeubet….如“n酬d*l”F眦Ls盹h“:mIcrod…¨,r划 in出e蝴JcJned叫“mthe…tlⅥIvd Pk¨…lstancc,bulk kmp目ⅢLlm density.Ynlame.slxneifie demsity,ignition a_^ calcinedrokeinCo’咖d in
a“ Keywords:calcinedcnk8;mltrcd…nl;waetivityCO,ar.d 公司近期采用的4个厂家的石油焦、j00多十混台
1引言 煅后焦样品进行升析,找出提高煅岳焦质量的建 在觋代大型铝电解生产中,阳扳消耗与电解 径.进而提高阳槛质量
工艺参数和阳极质量有关.电解工艺上.由于采
用高温熔融的珠晶石电解质蒗.对阳极有很大侵 囊鲫
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低阳极悄耗,必须进一步提高阳极质量组成阳
极的主要原料是煅后焦,它占阳极总量的65%一 耋50
85% 阳极结构组成见图1 ,因此煅后焦的反应 国2螭后焦性能对阳极性能的影响 2煅烧 菜公司煅烧回转窑 见图3 足引进美卓公司最 新自动控制技术._I殳计产能
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