關于鋁用預焙陽極煅燒工藝的研究及應用

陳志剛

摘 要 預焙陽極是鋁電解槽的關鍵結(jié)構(gòu)，因此預焙陽極的質(zhì)量一定程度上決定了鋁電解生產(chǎn)的穩(wěn)定進行和能耗情況。煅燒是預焙陽極生產(chǎn)的關鍵工序，過程的質(zhì)量控制也會對煅燒質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用，是保證預焙陽極質(zhì)量的重要條件。當前電解鋁是除鋼鐵之外的又一大金屬材料，在工業(yè)及其他各個領域中具有普遍的運用，約每噸電解鋁需要消耗500kg的預焙陽極，凈耗大約為430kg左右。本文主要針對鋁用預焙陽極煅燒工藝展開論述，并提出了有關的技術(shù)應用。

關鍵詞 鋁用預焙陽極;煅燒工藝;技術(shù)應用

引言

由于鋁具有十分活潑的化學性質(zhì)，而自然地殼中的鋁大多為礦物質(zhì)形態(tài)，直至20世紀60年代后，鋁金屬的產(chǎn)量才在世界范圍中超越了銅金屬成為產(chǎn)量首位的有色金屬，并在國防、通信、電力等多個領域開始普遍應用。近幾十年來，我國在鋁用碳素材料的生產(chǎn)技術(shù)上獲得了重大突破，但產(chǎn)品工藝和設備以及環(huán)保等方面仍然需要進一步改善，同時為應可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，碳素生產(chǎn)去換需要重點關注焙燒和煅燒爐的排放問題。目前我國氧化鋁、電解鋁、鋁用陽極產(chǎn)量已經(jīng)居于世界前列，這也為鋁用預焙陽極產(chǎn)業(yè)帶來了更為廣闊的發(fā)展空間，但與此同時對于煅燒工藝的要求也越來越嚴格。

1鋁用預焙陽極煅燒工藝

煅燒工藝和成型工藝以及焙燒工藝都是預焙陽極生產(chǎn)期間的關鍵節(jié)點，煅燒工藝作為首要環(huán)節(jié)其重要性不言而喻。將石油焦置于煅燒爐或回轉(zhuǎn)窯中進行高溫處理，通常溫度可以達到1250℃～1380℃之間。煅燒期間需要重點關注以下幾點：其一，排出原料中的揮發(fā)分。延遲石油焦中的揮發(fā)分含量可能會達到15%甚至是更多，石油焦碳化程度能夠以揮發(fā)分含量來判斷。若揮發(fā)分含量較高，那么碳化程度便會較低，二者為反比關系，所以煅燒操作需要減少石油焦中的揮發(fā)分含量，這也能有效保證含碳量。經(jīng)過煅燒，石油焦的物化性能可以得到有效提升，根據(jù)煅燒的溫度特征，石油焦中的揮發(fā)分含量基本都能降低至0.5%以內(nèi);其二，提高原料密度與強度。在煅燒之后，石油焦的體積會減小，密度和機械強度則會得到提高，這是因為煅燒期間揮發(fā)分得到有效排除。延遲石油焦煅燒變?yōu)殪押蠼?，密度能夠提?0%左右，而體積則會降低最高50%，體積密度則提高10%以上，抗壓強度也有了明顯提升;其三，排除原料中的水分。因為延遲焦化法生產(chǎn)出的石油焦會被水沖出，所以水含量一般會較高，通?？梢赃_到10%左右，而經(jīng)過煅燒的石油焦則能夠保證水分的有效排除;其四，加強原料的抗氧化性。由于石油焦在較高溫度的環(huán)境下會不斷排出氫、氧、硫等元素，所以化學活性也會降低，并且石油焦煅燒結(jié)束后，焦子抗氧化性以及化學穩(wěn)定性都能夠得到加強[1]。

2鋁用預焙陽極煅燒工藝的技術(shù)應用

2.1 煅燒水處理技術(shù)

在鋁用預焙陽極煅燒爐運作期間，需要通過冷卻水套來將煅燒爐前的煅后焦進行冷卻，避免煅后焦對排料設備帶來的損壞。但地下水通常含堿量較高，若不進行針對性處理，冷卻水在溫度的作用下會結(jié)垢，大量水垢的形成會對冷卻水套帶來堵塞威脅。某公司在二期煅燒車間一開始采用循環(huán)水處理系統(tǒng)，利用強酸性陽離子交換樹脂和吸附水中鈣鎂離子來完成水處理。在硬度較高的原水進入水處理樹脂罐后會吸附水體中的鈣鎂離子，從而釋放水中的鈉離子，對水體進行軟化。而樹脂在吸附一定量的鈣鎂離子后便會逐漸趨于飽和狀態(tài)，此時通過交換器將水排出，水的硬度會提高，而控制系統(tǒng)會根據(jù)預設的程序?qū)⒏邼舛嚷然c溶液促使樹脂再生，令樹脂能夠再次處于可交換狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂的循環(huán)利用[2]。

2.2 煅燒煙氣脫硫技術(shù)

為貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念，降低大氣污染，某公司煅燒爐系統(tǒng)采用脫硫設備，設備運作較為穩(wěn)定，將煙氣進行處理，保證經(jīng)處理后的煙氣能夠符合有關排放標準。近年來我國對于工業(yè)環(huán)保指標要求越來越嚴格，重點控制化學需氧量（COD）和二氧化硫（SO2）、氨氮（NH3-N）等污染物，因此該公司針對脫硫設備進行改進，將原本的雙堿法轉(zhuǎn)變?yōu)槭沂?石膏法，不僅提高了脫硫率，同時也具備了顯著的除塵效率，確保二氧化硫以及煙塵能夠達到排放標準。石灰石-石膏法最主要的結(jié)構(gòu)便是除塵脫硫塔，包含具有噴霧降溫效果的傾斜煙氣進口和脫硫除塵單元等，通過脫硫循環(huán)泵脫硫液輸送到噴淋層。煙氣經(jīng)過脫硫塔入口先進行降溫加濕，之后去除煙氣中的顆粒物，然后煙氣上升經(jīng)過脫硫除塵強化組織，這一組織主要由外向旋流導流單元與內(nèi)向噴射版構(gòu)成，煙氣通過后噴射脫硫液，保證氣液的充分結(jié)合，提高脫硫除塵效率。

2.3 廠區(qū)污水處理技術(shù)

預焙陽極生產(chǎn)期間不可避免會生成污水，而污水若未經(jīng)處理便排放則會對周邊的水源和土壤帶來嚴重影響，這也嚴重不符可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念。因此需要對廠區(qū)的生產(chǎn)污水進行科學處理，確保污水的排放能夠符合有關標準要求。廢水處理的主要方法便是分離水體中的污染物，或通過化學手段將水體中的污染物質(zhì)分解，變成無污染性的水，實現(xiàn)水質(zhì)的凈化，避免水體夾雜固體污染物或細菌等。在經(jīng)過處理后，污水還可以應用到其他方面實現(xiàn)回收再利用，根據(jù)處理方法的差異，廢水處理通換倉可以劃分物理、化學、生物處理法。其中物理處理法多以沉降和篩濾為主，化學處理法多以離子交換法、吸附法、電滲分析法等。生物處理法主要為活性污泥法、A/O法、A/B法以及SBR法等。如某公司所采用的預曝調(diào)節(jié)+A/O接觸氧化+消毒處理法，A/O法便是以活性污泥法延伸而來的污水處理技術(shù)，通過好氧生物來實現(xiàn)污水的凈化處理，具有較強的適應性和高容積負荷，排泥量較小，并且脫氧效果較為優(yōu)異[3]。

3結(jié)束語

對于預焙陽極生產(chǎn)來說，煅燒工藝及設備具有決定性作用，而煅燒工藝的改進和調(diào)整能夠有效提高煅燒爐的生產(chǎn)效益，提高煅后焦質(zhì)量和預焙陽極的生產(chǎn)質(zhì)量。在煅燒過程中通過煅燒水處理技術(shù)和煙氣脫硫技術(shù)、污水處理技術(shù)的應用能夠進一步改善生產(chǎn)效益，同時提高環(huán)保效益，有效減緩了生產(chǎn)過程的污染問題。

參考文獻

[1] 溫俊華，穆二軍.預焙陽極焙燒爐烘爐新技術(shù)應用實踐[J].炭素技術(shù)，2014（4）：52-56.

[2] 何川.預焙陽極焙燒爐焙燒特性研究[J].引文版：工程技術(shù)，2016 （6）：299.

[3] 王長虹. 鋁用預焙陽極煅燒工藝的研究及應用[D].長沙：湖南大學，2017.