鋁電解炭素工藝教程講解

1、鋁電解預(yù)焙炭素陽極生產(chǎn)工藝前言自 1886 年美國的 Hall 和法國的 Heroult 發(fā)明煉鋁的基本方法 Hall-Heroult 高溫熔 鹽電解煉鋁法以來， 鋁電解工業(yè)無論在工藝技術(shù)水平， 還是在生產(chǎn)規(guī)模以及在自動化程度上 均取得了突飛猛進的發(fā)展；尤其在近 30 年間，鋁電解生產(chǎn)的電流效率由 80多提高到現(xiàn)在 最高水平的 96%，電解直流電耗由過去的 16000 多 kWh/ 噸鋁降低到現(xiàn)在的 13000kWh/ 噸鋁 以下；在生產(chǎn)規(guī)模方面，鋁電解槽由幾仟安培的規(guī)模擴大到現(xiàn)在的 320KA ，甚至 500KA 。 一個多世紀以來， 工業(yè)鋁電解槽經(jīng)歷了由小型預(yù)焙陽極電解槽、 側(cè)插式自焙陽極

2、電解槽、 上 插式自焙陽極電解槽到大型預(yù)焙陽極電解槽的發(fā)展階段； 在自動化控制程度上， 成功地開發(fā) 出了控制精度高、 系統(tǒng)魯棒性好、 具有明顯的增產(chǎn)節(jié)能效果的電解過程控制系統(tǒng)。 全世界年 鋁產(chǎn)量由二十世紀初期的 6000 噸 /年發(fā)展到二十世紀末期的 2000 多萬噸 / 年。這些進展可以 說是基于人們對于 Hall-Heroult 煉鋁法的基本原理有了更加深入的了解和認識。鋁電解生產(chǎn)過程中需要消耗大量的炭素材料， 這些炭素材料因電解槽類型、 電解生產(chǎn)用 途、對其性能要求的不同，其規(guī)格型號有別， 但生產(chǎn)工藝大同小異。鋁電解用炭素材料主要 包括：1）、預(yù)焙陽極2）、底部炭塊3）、側(cè)部炭塊4）、炭

3、縫糊 其中以炭素陽極的消耗量為主，過去（ 10 年前），在預(yù)焙鋁電解生產(chǎn)中炭素陽極的消耗量達 到了 550-600Kg/ 噸鋁，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前預(yù)焙陽極在鋁電解生產(chǎn)中的消耗量降到 了 480Kg/噸鋁以下，有的生產(chǎn)廠家通過技術(shù)革新甚至將陽極炭耗降到了440Kg/ 噸鋁以下。我國鋁電解用炭素陽極的生產(chǎn)始于 1963 年，在鄭州鋁廠（現(xiàn)長城鋁業(yè)公司）試生產(chǎn)成 功。此后我國鋁電解用炭素陽極生產(chǎn)迅速發(fā)展， 白銀鋁廠、 包頭鋁廠、 青海鋁廠、 貴州鋁廠、 平果鋁業(yè)公司、 青海鋁廠二期擴建的配套炭陽極生產(chǎn)車間、 云南鋁廠等陽極生產(chǎn)線的相繼建 成投產(chǎn)， 使我國目前鋁用炭素陽極的年產(chǎn)量較十年前成倍增長

4、， 形成了我國鋁電解用炭素陽 極生產(chǎn)的成熟技術(shù)和規(guī)模，并相繼建立了兩個系列的炭陽極質(zhì)量標(biāo)準：振動成型系列的 GB8741-88 和擠壓成型系列的 YB2809-78 。Hall-Heroult 煉鋁法的典型特點之一是陽極屬于消耗性陽極，陽極的基本設(shè)計型式從整 體上劃分為兩種： 自焙陽極和預(yù)焙陽極。 隨著人們對鋁工業(yè)規(guī)模化、 現(xiàn)代化生產(chǎn)認識的提高 和對環(huán)境保護意識的增強， 預(yù)焙陽極鋁電解槽取代自焙陽極鋁電解槽已成為世界鋁工業(yè)發(fā)展 的必然趨勢。鋁電解生產(chǎn)的基本原理是： 以炭素材料為陽極， 以囿于炭素內(nèi)襯中的鋁液為陰極， 以冰 晶石熔體為電解質(zhì)溶解原料氧化鋁， 通過電解反應(yīng)， 在陰極沉積生產(chǎn)金屬鋁。

5、 其基本反應(yīng)式 為：Al 2O3（diss） +1.5C=2Al （l） +1.5CO2（g）作為陽極生產(chǎn)的主要原料炭素材料，在鋁電解生產(chǎn)過程中，伴隨著金屬鋁的生成 而不斷消耗。 長期的生產(chǎn)實踐表明， 炭素陽極質(zhì)量的優(yōu)劣， 直接或間接影響著鋁電解的各項 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，諸如電流效率、電能消耗、噸鋁陽極炭耗等。因此，炭陽極在電解鋁工業(yè)中 不可避免地處于舉足輕重的地位，一直被業(yè)內(nèi)人士成為鋁電解槽的“心臟” 。第一節(jié) 概述1.1 炭素陽極在鋁電解生產(chǎn)中的重要性首先， 陽極質(zhì)量的好壞直接影響著鋁電解生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)指標(biāo)， 諸如能量效率和電 流效率， 同時也直接影響著鋁電解的生產(chǎn)成本； 其次， 炭陽極質(zhì)

6、量優(yōu)劣與鋁電解生產(chǎn)過程的 穩(wěn)定性和工人的勞動強度緊密相關(guān)； 再者， 炭陽極在工作中對環(huán)境的污染程度已經(jīng)越來越受 到人們的關(guān)注， 其中尤其是針對自焙鋁槽電解生產(chǎn)技術(shù)方面， 國內(nèi)外均采取了一系列甚至是 強制性的措施。 隨著世界鋁電解技術(shù)的快速發(fā)展和環(huán)保意識的增強， 適宜于規(guī)?；僮骱痛?型化生產(chǎn)以及環(huán)境污染相對較輕的預(yù)焙槽電解煉鋁技術(shù)已經(jīng)成為了世界鋁電解技術(shù)的主流。 在我國， 從二十世紀九十年代后期就明確規(guī)定， 要在新世紀初基本停止自焙槽電解煉鋁， 這 標(biāo)志著我國的鋁電解工業(yè)將由過去的自焙槽生產(chǎn)為主體轉(zhuǎn)化為向大型預(yù)焙槽方向快速發(fā)展。 但是， 陽極的“質(zhì)量問題” 仍然是阻礙我國鋁工業(yè)整體水平向世界先

7、進水平靠攏的主要障礙 之一，進一步提高我國陽極生產(chǎn)工藝技術(shù)或者在現(xiàn)有工藝技術(shù)條件的基礎(chǔ)上改善作為預(yù)焙鋁 電解槽“心臟” 的炭陽極的物理化學(xué)和電化學(xué)性能指標(biāo)， 可以達到有效地降低鋁電解的生產(chǎn) 成本、穩(wěn)定鋁電解生產(chǎn)操作和提高鋁電解生產(chǎn)效率的目的，對促進我國鋁電解工業(yè)的發(fā)展， 提高我國鋁工業(yè)在國際市場上的競爭力有著不可輕視的作用。1.2 鋁電解生產(chǎn)生產(chǎn)對炭素陽極的基本要求1）要求陽極具有良好的物理化學(xué)性能，減少陽極對空氣和二氧化碳反應(yīng)活性，以求達到降 低炭耗、延長陽極使用壽命、減少電解槽含炭渣量的目的；2）要求陽極具有良好的電化學(xué)性能，以求達到提高陽極電化學(xué)反應(yīng)活性，降低電解過程中 電能消耗的目的；

8、3）要求陽極雜質(zhì)含量要少，以免在電解過程中進入成品而影響產(chǎn)品質(zhì)量；4）要求陽極質(zhì)量更均勻、更穩(wěn)定，以求達到電解槽穩(wěn)定操作和進一步降低陽極效應(yīng)系數(shù)的 目的。1.3 鋁電解用炭素陽極的基本性能指標(biāo)表 1 國際公認的預(yù)焙陽極性能指標(biāo)項目單位指標(biāo)范圍備注體積密度g/cm31.53-1.58越高越好電阻率 mm/m52-60盡量控制低的電阻率抗壓強度Mpa40-48抗彎強度Mpa5-12熱膨脹系數(shù)10-6/K3.5-4.0導(dǎo)熱系數(shù)W/mK3.5-4.5透氣率Npm0.5-1.5越低越好CO2 反應(yīng)余量% RDC84-92剩余越多越好空氣反應(yīng)余量% RDC70-85剩余越多越好雜質(zhì)： S%1.2-2.4越

9、低越好Vppm80-350越低越好Sippm100-300越低越好Feppm100-500越低越好Nappm250-600越低越好結(jié)構(gòu)沒有掉塊和裂紋表 2 我國現(xiàn)行的電解鋁用（預(yù)焙）炭陽極性能指標(biāo)牌號灰分 （%）電阻率I 抗壓強度體積密度真比重2( · mm/m) (N/mm2)3 (g/cm )3 (g/cm )TY-10.555291.52.0TY-21.263291.52.0第二節(jié) 原料鋁電解預(yù)焙炭素陽極的生產(chǎn)原料包括陽極主體組分（又稱骨料）和粘接劑兩大部分。2.1 骨料1）種類：石油焦。國內(nèi)炭素廠普遍采用延遲石油焦（簡稱延遲焦）。2）來源：煉油廠的煉油渣經(jīng)過高溫加熱，采用延遲

10、焦化工藝所得到的產(chǎn)品。 （焦化工藝分延遲焦化和流化床焦化， 延遲焦化生產(chǎn)的焦因其孔隙度高而特別適用于制備鋁 電解用炭素陽極）3）質(zhì)量評價指標(biāo)：一般用灰分、硫分、 揮發(fā)分和 1300煅燒后的真密度 （真比重） 來衡量， 具體指標(biāo)見表 3 。表 3 我國延遲石油焦的質(zhì)量標(biāo)準項目 一號 二號 三號A級B級A級B級A級B級水分3.03.03.03.03.03.0（不大于）灰分0.30.50.50.50.81.2（不大于）硫分0.50.81.01.52.03.0（不大于）揮發(fā)分101212151618不大于）2.2 粘接劑1）種類：瀝青。電解用炭素陽極一般用煤瀝青做粘接劑。2）來源：是由鋼鐵工業(yè)煙煤制取

11、焦炭時產(chǎn)出的煤焦油經(jīng)高溫分餾后的殘渣，是多種碳氫化 合物的混合體。3）作用：粘接固體炭粒（骨料） ，構(gòu)成具有一定塑性的炭糊，并且在炭糊焦化過程中滲入骨 料之間，使陽極具有足夠的機械強度。4）性能指標(biāo)：包括固定碳、揮發(fā)分和灰分等。（固定碳的定義：瀝青在隔絕空氣的條件下，加熱到800，干餾 3 小時，排除全部揮發(fā)分后殘留的總碳量，也稱結(jié)焦殘?zhí)贾担r青的主要性能指標(biāo)見表 4。表 4 預(yù)焙陽極粘接劑瀝青的性能指標(biāo)項目類別中溫瀝青高溫瀝青軟化點（）75-9595-120揮發(fā)分（%）65-7547-49結(jié)焦殘?zhí)贾?（ %）52-5565-68甲苯不溶物 （ %）17-2544-48第三節(jié) 預(yù)焙炭素陽極的生

12、產(chǎn)工藝及設(shè)備目前炭素廠主要的生產(chǎn)工藝流程如圖1。3.1 原料的準備和煅燒原料的準備 包括內(nèi)容：原料的驗收入庫和煅燒前的準備。 進廠石油焦首先通過帶網(wǎng)格的受料漏斗進行篩選，其中小于300mm 的料進粗碎設(shè)備進行破碎，而大于 300mm 的料需經(jīng)人工打碎后再進漏斗過篩。粗碎設(shè)備：主要有齒式對輥破 碎機或顎式破碎機。其技術(shù)要求是：石油焦破碎完畢后粒度控制在50-70mm 。進廠的瀝青經(jīng)破碎后送入瀝青熔化槽進行熔化， 使其成為液體瀝青。 一般破碎瀝青的設(shè) 備多為環(huán)錘式破碎機。石油焦煅燒1、煅燒的目的：1）、排除原料中的水分和揮發(fā)分；2）、促使單體硫氣化和化合態(tài)硫的分解； 煅燒的結(jié)果：提高原料的真密度、

13、機械強度、導(dǎo)電性和抗氧化能力。2、煅燒的主要技術(shù)參數(shù)控制煅燒帶溫度不低于 1250，不高于 1350。3、煅燒設(shè)備 煅燒設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)窯、罐式煅燒爐、電熱煅燒爐等三種，目前，大多數(shù)炭素廠采用回 轉(zhuǎn)窯，在此重點介紹回轉(zhuǎn)窯。1）回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)能大，生產(chǎn)機械化程度高，投資相對少，容易清掃。 缺點：原料的燒損比較大（一般有 10%左右）。2）回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu) 主體：回轉(zhuǎn)窯和冷卻機組成 回轉(zhuǎn)窯：窯尾裝置、窯體、窯頭裝置、燃燒裝置、二次風(fēng)裝置、引風(fēng)機、除塵設(shè)施及排煙管 路、煙囪等。冷卻機：結(jié)構(gòu)類似于回轉(zhuǎn)窯窯體，但簡單許多，其作用是：一方面冷卻物料，另一方面也可 空氣，節(jié)省熱能。石油焦瀝青

14、粗碎破碎煅燒中碎熔化圖 1 預(yù)焙陽極生產(chǎn)流程簡圖3）物料煅燒程序及工藝參數(shù)原料石油焦 （俗稱生焦） 經(jīng)窯尾流入回轉(zhuǎn)窯， 在窯內(nèi)與逆流的熱空氣接觸加熱，由于窯 體是傾斜轉(zhuǎn)動， 物料隨窯體轉(zhuǎn)動的同時向窯頭移動，并依次經(jīng)過窯內(nèi)的預(yù)熱帶、煅燒帶、冷 卻帶，最后從窯頭流出進入冷卻機。預(yù)熱帶：最高溫度： 800-1100 ，進料口溫度： 500-600 。 熱源：從煅燒帶流過的熱煙氣。物料變化：脫水并排出揮發(fā)分及硫分。 煅燒帶：最高溫度： 1250-1350 ，物料可加熱到 1200 以上。熱源：重油或煤氣燃燒，二次風(fēng)助燃。物料變化：生焦焦化， 石油焦形成碳原子的平面網(wǎng)格， 呈兩維空間的有序結(jié)構(gòu)排列， 達

15、到增加石油焦的物化性能（如電阻率、真密度、機械強度等）的目的。 冷卻帶：窯頭溫度：小于 1000。物料在此段自然冷卻。 冷卻機：采用噴水方式對物料進行強制冷卻。冷卻機出口煅后焦溫度：小于 60。3.2 篩分與配料包括工序：篩分、球磨、配料。篩分1、目的：將煅后焦破碎分成不同粒級，以符合科學(xué)配料的要求。2、篩分設(shè)備：一般在炭素廠多使用震動篩，此外還有回轉(zhuǎn)篩、搖擺篩等。球磨1、目的：將部分煅后焦磨成細粉，以滿足配料要求。2、設(shè)備：球蘑機3、工作原理：采用某種介質(zhì)（如鋼球） ，在筒體內(nèi)與物料一起旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)在運動中將物料磨 碎。配料1、定義：將不同粒級的焦粒（包括粉料）按一定的比例配合。2、目的：為了

16、得到堆積密度較大而氣孔率較小的炭素材料。3、配料技術(shù)參數(shù) 對于預(yù)焙陽極，其生產(chǎn)中的基本配方為： 粗顆粒料（ 6-12mm）：14-20% ； 中顆粒料（ 3-6mm ）：8-10%； 細顆粒料（ -3mm）： 45-54%； 粉料：（ -0。 074mm）： 22-25% ； 殘極： 1-30% ； 生碎： 0-7%； 粘接劑瀝青： 14-17%4、配料設(shè)備：料倉和電子秤。3.3 成型包括工序：預(yù)熱、混捏、成型預(yù)熱1、目的：將各種粒級的骨料混合均勻并加熱，為混捏工序打基礎(chǔ)。2、技術(shù)參數(shù)：要求骨料從預(yù)熱螺旋出口的溫度要達到140-160?；炷?、定義：將各種粒級的骨料與粘結(jié)劑在一定溫度下攪拌、混

17、合，從而獲得塑性糊料。2、目的：1）物料混合均勻；2）不同顆粒達到合理堆積，提高密實度；3）粘接劑滲透到各種骨料的空隙中，提高了物料的粘接性和密實度。3、混捏設(shè)備 雙（單）軸攪拌混捏鍋：是間歇生產(chǎn)方式，比較適合于規(guī)模不大的炭素廠。 雙軸攪拌連續(xù)式混捏機：是連續(xù)生產(chǎn)方式，適合于規(guī)模較大的炭素廠。 目前混捏設(shè)備的加熱方式（熱源）主要是蒸汽或電熱。4、主要技術(shù)參數(shù)該工藝的主要技術(shù)參數(shù)是混捏溫度和混捏時間。混捏溫度應(yīng)該選定比瀝青的軟化點高出50-80 。鋁用預(yù)焙炭素陽極一般選用高溫改質(zhì)瀝青做粘接劑， 其軟化點為 110左右， 則混捏溫度應(yīng)該選擇 160-180 ，且必須達到要求。 因為溫度高，瀝青粘度

18、小，流動性好，浸潤效果好，同時容易滲透到空隙中去；反之，溫度 不夠， 瀝青粘度大， 混捏時攪刀轉(zhuǎn)動費力，粘接劑與骨料難以混合均勻，影響陽極的物理性 能。當(dāng)然，溫度也不能過高，因為溫度太高，瀝青受熱開始變化，部分輕質(zhì)組分逐漸揮發(fā)， 還有部分組分手空氣中氧的作用， 發(fā)生縮聚反應(yīng)， 使糊料的塑性變差， 導(dǎo)致擠壓成型的成品 率降低。 粘接劑瀝青是在加入混捏機前， 必須先經(jīng)過預(yù)熱， 且溫度高于混捏機內(nèi)的物料溫度， 一般要求大于 170。至于混捏時間，一般在 40-60 分鐘范圍內(nèi)，但要視具體情況而定。在實際生產(chǎn)中可遵 循如下規(guī)則：1）瀝青軟化點穩(wěn)定，混捏機溫度穩(wěn)定，混捏配料用量符合工藝要求，混捏時間不應(yīng)

19、延 長或縮短；2）瀝青軟化點變化時，依瀝青粘接劑的軟化點高低適當(dāng)改變混捏時間；3）混捏溫度低時，可適當(dāng)延長混捏時間，反之，則可適當(dāng)縮短。4）混捏細粉料時，可適當(dāng)延長混捏時間；5）加入生碎料時，也要適當(dāng)延長混捏時間；6）混捏過程因故停機，應(yīng)保溫并延長混捏時間；7）若有特殊添加劑的加入， 改變一般常規(guī)產(chǎn)品的混捏制度， 也要考慮混捏時間的變化。成型 1、定義：成型是將混捏好的炭素糊料用加壓設(shè)備壓制成具有一定形狀和具有較高密度的半 成品（生塊） 。2、成型設(shè)備在炭素材料生產(chǎn)中常用的成型方法有擠壓法和模壓法， 還有振動成型法、 等靜壓成型法 和搗固法。鋁用炭素陽極的成型方法多用振動成型法，使用的設(shè)備為振

20、動成型機。3、成型原理利用高速振動（每分鐘達 2000-3000 次，振幅為 1-3mm ）的振動機組，使裝在成型模內(nèi) 的糊料處于強烈的振動狀態(tài)， 使炭糊獲得相當(dāng)大的觸變速度和加速度， 在顆粒間的接觸邊界 產(chǎn)生應(yīng)力， 引起顆粒的相對位移，使糊料內(nèi)部空隙不斷降低， 整體密度逐漸提高， 達到成型 的目的。4、成型工藝及技術(shù)參數(shù)每一塊炭素陽極的成型生產(chǎn)周期包括固定成型模、加料、 振動、 脫模等操作過程。在生 產(chǎn)中常采用一邊加料， 一邊振動的操作方法， 當(dāng)料加到一定的高度即壓上重錘， 同時繼續(xù)振 動，振動時間視陽極規(guī)格的大小而不同。如用于 160KA 預(yù)焙槽的陽極炭塊振動成型時間為 1 分鐘左右。振動

21、時間結(jié)束即脫模，陽極生塊制備完畢。3.3 生塊焙燒焙燒工藝的作用焙燒是影響炭素制品物理化學(xué)性能很大的一道關(guān)鍵工序。 它是將壓型后的炭塊在隔離空 氣的條件下進行熱處理， 使粘接劑轉(zhuǎn)變?yōu)榻固俊?由于生塊中的瀝青牢固地包裹在炭素顆粒之 間的過度層，當(dāng)高溫轉(zhuǎn)化為焦碳后， 就在半成品中構(gòu)成界面炭網(wǎng)格層， 具有搭橋、 加固的作 用。經(jīng)過焙燒的炭素陽極其機械強度穩(wěn)定，并能顯著提高其導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和耐高溫性。焙 燒過程是一個復(fù)雜的過程， 伴隨著許多化學(xué)變化， 影響焙燒工藝的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是焙燒溫度。焙燒過程中的物理化學(xué)變化 一般情況下，在焙燒過程中，預(yù)焙陽極受熱將發(fā)生一系列的變化。該變化大致分為四個階段：第一階

22、段： 當(dāng)陽極加熱到 200250時，由于粘接劑瀝青開始軟化， 導(dǎo)致陽極坯體變軟， 體積增大，但質(zhì)量并不減少；第二階段：隨著焙燒溫度的繼續(xù)增加，粘接劑瀝青中的易揮發(fā)組分揮發(fā)逸出。在溫度 400左右，瀝青的粘結(jié)能力降低；第三階段：在 500-600 時，陽極開始硬化，同時體積收縮，導(dǎo)電性與機械強度增加； 第四階段：焙燒溫度超過 600，揮發(fā)分已基本排出，再繼續(xù)加熱，陽極本身的化學(xué)變 化逐漸停止， 外部與內(nèi)部收縮微弱。但陽極的真密度、氣孔率以及強度、硬度和導(dǎo)電 性繼續(xù)增加，陽極顏色由黑色變?yōu)榛疑?。、焙燒工藝及設(shè)備1、焙燒曲線陽極炭塊的焙燒過程是通過一個從升溫到降溫的溫度制度的實行而完成的。 因此，在

23、焙 燒工序開始前必須制定一個合理的焙燒曲線。確定焙燒曲線的依據(jù)：A 、 焙燒爐型；B、 焙燒產(chǎn)品的規(guī)格；C、 焙燒操作水平。2、焙燒工藝 焙燒工藝因爐型不同而有所區(qū)別，但基本工序包括：裝爐、點火升溫、保溫、冷卻、出爐、清砂、檢測。 上述工序都不難理解，只是對清砂工序稍作解釋。在炭素陽極被焙燒的過程中，因粘接劑瀝青的軟化，有可能使炭素陽極變形，因此，在 生塊入爐時，在其周圍縫隙中填滿一些細顆粒的炭素填充料（稱其為焙砂） 來支撐陽極，同 時，填充料還可以阻止炭塊與空氣接觸， 以免在高溫焙燒過程中被空氣氧化。 在陽極焙燒完 畢出爐時，陽極表面會附著一些填充料顆粒，須對其進行清除才能成為最終的焙燒熟塊

24、。3、焙燒設(shè)備 鋁用炭素陽極的焙燒設(shè)施有隧道窯、導(dǎo)焰窯和多室環(huán)式焙燒爐（也稱為輪窯）等，對于當(dāng)前規(guī)模化、集團化生產(chǎn)的企業(yè)，采用多室環(huán)式焙燒爐比較合算。1）多室環(huán)式焙燒爐的工作特點 多室環(huán)式焙燒爐分封閉式（帶活動爐蓋）和敞開式（不帶爐蓋）兩種。多室環(huán)式焙燒 爐屬于連續(xù)作業(yè)爐，而就每個單體爐室而言是周期性的循環(huán)作業(yè)爐。多室環(huán)式焙燒爐的優(yōu)點是：焙燒產(chǎn)品質(zhì)量較好，熱效率比導(dǎo)焰窯高，裝出爐機械化程 度高，從整爐來看，生產(chǎn)連續(xù)性強，產(chǎn)量高。多室環(huán)式焙燒爐的缺點是：基建投資大，廠房結(jié)構(gòu)要求高，不適合小規(guī)模生產(chǎn)。 多室環(huán)式焙燒爐的爐室數(shù)有： 18 室、 20 室、30 室、 32 室等幾種規(guī)格。例如：廣西平

25、果鋁業(yè)公司炭素廠使用的是 18 室環(huán)式焙燒爐，其中預(yù)熱焙燒 5 室，冷卻 8 室，裝爐、出爐 各 1 室，密封 2 室和檢修 1 室。焙燒爐使用的燃料有煤氣和重油。2）多室環(huán)式焙燒爐的工作原理多室環(huán)式焙燒爐從整體上可劃分為三個帶：預(yù)熱帶、焙燒帶和冷卻帶。如圖 2 所示， 以 32 室環(huán)式焙燒爐為例， 它是由 32 各單獨的爐室彼此串聯(lián)組成， 需要焙燒的炭素陽極裝入 爐室內(nèi)， 用煙氣間接加熱， 為了使煙氣能從一個爐室進入到另一個爐室， 在相連的爐室之間 設(shè)有連接煙道，煙氣通過煙道的順序可以用閘門來控制。圖 2 中的的 32 個爐室按兩排平均布置，每排 16 個，燃燒系統(tǒng)也分為兩組。在第一個 系統(tǒng)

26、中燃料由燃燒裝置引入 9#和 10#爐室，并在此與空氣混合后燃燒。 9#和 10#達到最高溫 度（這樣的爐室稱為火室） 。燃燒的產(chǎn)物并不立即排入煙囪，而是依次通過一系列爐室，即 圖中 11#至 16#爐室，預(yù)熱裝入這些爐室的制品后，以較低的廢氣溫度排出，燃燒氣體所經(jīng) 過的爐室數(shù)量，應(yīng)該使排出的廢氣溫度降到100-150。燃燒所需的空氣，應(yīng)經(jīng)過裝有焙燒制品的各爐室如圖中的5#至 8#進行預(yù)熱，這些爐室剛剛經(jīng)過高溫階段，其中制品溫度接近1000，經(jīng)過這些爐室的空氣既冷卻了制品，有達到了預(yù)熱的效果，使得它們在進入“火室”前已被加熱到 700-800 ，經(jīng)過冷卻后的制品溫 度應(yīng)低于制品的氧化溫度，就可

27、以出爐，即4#、 3#爐室為空爐室，可以進行維護檢修， 1#、2#爐室為裝料爐室。在 9#爐室焙燒結(jié)束后，將燃燒架向前移動一個爐室，即10#與 11# 爐室進入“火室” ，焙燒系統(tǒng)相應(yīng)向前移動一個爐室， 5#爐室充分冷卻后， 又可以與焙燒系統(tǒng)切斷， 進入出料階 段。此時相應(yīng)的排氣煙道也應(yīng)向前移一爐室再通向煙囪。 如此依次按閉路循環(huán)， 連續(xù)向前推 進。同樣的操作也在第二個燃燒系統(tǒng)中完成。從以上操作可以看出， 在環(huán)式焙燒爐的生產(chǎn)操作中既利用了燃燒氣體的熱量， 也利用了 正在冷卻的炭素陽極散發(fā)的余熱， 故熱量的利用率比較合理。 在生產(chǎn)循環(huán)過程中， 炭素陽極 始終處于靜止?fàn)顟B(tài)， 只是帶燃燒系統(tǒng)的火焰架

28、及煙囪抽氣裝置按生產(chǎn)進程移動， 故這種爐又 稱為移動火焰帶的燃燒爐。多室環(huán)式焙燒爐分為三個帶：預(yù)熱帶、焙燒帶和冷卻帶，每個爐室都要依次經(jīng)過煙氣 預(yù)熱、焙燒和最后用助燃空氣慢慢冷卻階段。32 室的焙燒爐共有 25 個爐蓋，除加熱室要加蓋爐蓋外， 開始進入冷卻階段的爐室為了保溫， 提高制品的質(zhì)量也要加蓋爐蓋。 裝卸料與維修的爐室是不需要爐蓋的， 爐蓋可以用車間的起 重天車吊裝。與焙燒爐配套要設(shè)置有煙氣凈化系統(tǒng)， 因為煙氣中除少量粉塵外， 主要含有焦油， 據(jù)測 定焦油質(zhì)生成物含量可達 0.8g/Nm 3 煙氣，這種生成物經(jīng)煙囪排入大氣中冷凝，以焦油滴形 式散落而污染周圍環(huán)境，一臺爐每晝夜可產(chǎn)焦油25

29、0 300 公斤，這些焦油能使周圍周圍植物枯死，焦油的異臭也破壞環(huán)境衛(wèi)生，但焦油又可引入燃燒系統(tǒng)， 作為補充燃料， 因此生產(chǎn) 必須回收焦油， 焦油的回收系統(tǒng)是在煙囪排放煙氣之前加設(shè)用水噴淋的冷卻塔， 大部分焦油 經(jīng)冷卻噴淋回收， 其次再經(jīng)電收塵器， 回收剩余的焦油， 經(jīng)冷卻塔和電收塵器后的煙氣可以 達到排放的要求?？諝?重油燃燒裝置 火焰架 抽氣煙囪1 裝 料2 裝 料3 待 修4 出 料5 冷 卻6 冷 卻7 冷 卻8 冷 卻9 加 熱10 加 熱11 加 熱12 加 熱13 加 熱14 加 熱15 加 熱16 加 熱火焰架圖 2 環(huán)式焙燒爐操作示意圖空氣焙燒爐的溫度是預(yù)先根據(jù)工藝條件確定的

30、， 在制定溫度制度時， 應(yīng)考慮焙燒爐的結(jié)構(gòu)特 點，實現(xiàn)焙燒爐的溫度制度，這是一項相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)，因為必須確定用幾個爐室點火，幾 個爐室預(yù)熱，幾個爐室冷卻。燃燒過程可以這樣進行， 一個爐室通煤氣 （點火） 后面的爐室利用燃燒產(chǎn)物的熱量預(yù)熱， 從冷卻室來得空氣已經(jīng)預(yù)熱， 可以保證煤氣燃燒， 在生產(chǎn)中為了達到焙燒溫度不僅在頭一個 爐室加煤氣燃燒， 也可在第二和第三爐室加煤氣燃燒， 使用重油為燃料時， 還可加入回收的 焦油以節(jié)省燃料消耗。預(yù)熱爐室的數(shù)量通常為 68 室，爐室少，會降低焙燒爐產(chǎn)能， 同時勢必將溫度為 200 以上的煙氣排入大氣，造成浪費，有時安排 10 個或更多的爐室預(yù)熱，但由于從一個火

31、室出 來的載熱體不足，而必須在輔助室點火，結(jié)果會降低熱空氣的利用率，從而降低了熱效率。冷卻爐室為 3 4 個。有時可為 5 個，必須待電極制品溫度冷卻到 300時，才能將此 爐室切斷。對焙燒條件不僅要確定升溫曲線，也要考慮預(yù)熱與冷卻爐室的數(shù)量，增減爐室的數(shù)量， 又會使整個爐子的系統(tǒng)的阻力發(fā)生變化， 繼而引起傳熱條件及進入爐室內(nèi)的煤氣燃燒所需的 空氣量的變化。 一個正在燃燒煤氣的爐室引入多少空氣量， 取決于煙囪或排煙機負壓的大小， 負壓越大， 進入的預(yù)熱空氣量也越多， 增加爐子阻力總會降低負壓， 為了保持焙燒爐中必需 的負壓， 幾乎所有焙燒爐都安裝排煙機， 為了爐室正常運轉(zhuǎn)， 要求爐后負壓達到

32、6mm 水柱， 但實際達到了 3 10 mm 水柱，國內(nèi)某些廠只能達到 0.5mm 水柱。3）焙燒爐的焙燒工藝制度A 、制品的裝出爐 制品裝爐前必須仔細檢查爐況，排除全部缺陷，吹凈孔道，為了避免填充料吸入孔道， 應(yīng)將風(fēng)擋擋嚴，爐室的技術(shù)狀態(tài)對爐內(nèi)的焙燒過程有重要影響。爐室底鋪 50mm 填充料層，其上垂直規(guī)整地裝入制品，制品距爐墻間隔為30 40mm，對于大型制品，其間距還應(yīng)大些，可達100mm 以上，否則會因局部過熱變形而成為廢品，制品間的間距為 2030mm。裝爐制品的頂部覆蓋一層 200 300mm 的填充料。 填充料為冶 金焦，破碎至 2 9mm。爐室冷卻之后進行出爐。 首先用抓斗或風(fēng)動輸送裝置， 除去覆蓋的填充料。 然后， 當(dāng)制 品露頭后，從爐室中取出。再除填充料，露出第二層裝爐制品，以此類推。被取出的填充料 送到填充料加工處，再加工成合格的產(chǎn)品，重復(fù)使用。出爐的制品清除掉粘附其上的填充料， 并用拋光機將制品表面清理干凈。 然后做定性試 驗。包括測定灰分、真比重、機械強度、電阻率等。B、爐室點火 裝好料的爐室需要嚴守規(guī)定時間接入焙燒系統(tǒng)， 同時應(yīng)有一焙燒過的爐室斷火 （準備出 爐），違反了爐室的點火規(guī)程就會破壞工藝制度