電解鋁預(yù)焙陽極炭塊焙燒質(zhì)量分析

電解鋁預(yù)焙陽極炭塊焙燒質(zhì)量分析一、前言我公司焙燒有54爐室和18爐室兩個生產(chǎn)系統(tǒng)，焙燒爐是敞開式、w型環(huán)式爐，分別采用煤氣和重油做燃料進行加熱升溫。54室焙燒爐結(jié)構(gòu)為8火道7料箱，料箱尺寸為：3440X730X4170mm，每爐平裝生塊84塊，有三個火焰系統(tǒng)每個火焰系統(tǒng)為18個爐室。18室焙燒爐結(jié)構(gòu)為9火道8料箱，料箱尺寸為：5330X703X5240mm，每爐立裝生塊192塊，一個火焰系統(tǒng)。兩系統(tǒng)年生產(chǎn)能力達到8萬噸。二、制定合理的升溫曲線焙燒是炭素制品生產(chǎn)中的一個重要工序，生坯炭塊的焙燒是生坯炭塊在專門設(shè)計的加熱爐內(nèi)周圍用填充料隔絕空氣，按一定升溫速度將生坯加熱到1000°C―-1050°C左右的生產(chǎn)工序。在焙燒過程中生坯炭塊主要是進行粘結(jié)劑的分解和聚合反應(yīng)。焙燒的升溫速度、溫度梯度及最高溫度對陽極質(zhì)量都有很大影響。生坯炭塊在焙燒過程中主要是粘結(jié)劑的焦化過程，即是瀝青進行分解、環(huán)化、芳構(gòu)化和縮聚等反應(yīng)的綜合過程。具體生坯炭塊在焙燒爐內(nèi)焦化過程與溫度加熱變化如下表。我公司根據(jù)生坯炭塊在焙燒爐內(nèi)焦化的過程及54室焙燒爐室、18室焙燒爐室的結(jié)構(gòu)和煤氣、重油的熱值計算，分別對54室焙燒爐室和18室焙燒爐室采用了252小時和168小時的加熱炭塊升溫曲線的生產(chǎn)過程。移爐周期分別采用36小時和28小時。低溫預(yù)熱階段200C左右制品粘結(jié)劑開始軟化中溫階段200C--300C制品內(nèi)吸附的水和化合水以及低分子烷烴被排出。400C以上變化最為突出500C--650C碳環(huán)聚合形成半焦高溫?zé)Y(jié)階段700C以上半焦結(jié)構(gòu)分解，逐漸形成焦炭，構(gòu)成亂層堆積結(jié)構(gòu)基本單位的六角網(wǎng)狀平面。900°C以上這種二維排列的碳原子網(wǎng)格進一步脫氫和收縮，以后就變成了瀝青焦。燃料生產(chǎn)大規(guī)格炭塊和炭塊平裝的生產(chǎn)要求，及用重油作為燃料生產(chǎn)大規(guī)格炭塊和炭塊立裝的生產(chǎn)要求，該曲線容易操作又安全，尤其在排出揮發(fā)份階段，排出的揮發(fā)份不但能充分燃燒，焦化反映比較徹底，而且對低溫爐室起到一個很好的預(yù)熱作用，使系熱得到合理利用，煙氣進入煙斗后溫度平均為200C,到凈化系統(tǒng)溫度在60C—130C，達到技術(shù)要求，有利于凈化系統(tǒng)對煙氣的凈化與排放。從產(chǎn)品質(zhì)量取樣結(jié)果分析看，理化指標(biāo)和外觀質(zhì)量都比較好，故我公司54室焙燒爐室采用252小時加熱升溫曲線，18室焙燒爐室采用168小時加熱升溫曲線是合理的。三、炭塊變形破損原因分析及解決生炭塊經(jīng)過焙燒后出下列幾種廢品1．立裝炭塊炭碗塌陷變形18室焙燒爐室立裝炭塊經(jīng)焙燒后炭碗塌陷變形，導(dǎo)致陽極導(dǎo)桿不能安裝。其原因:立裝炭塊在爐室內(nèi)填充料不能將炭碗填實,炭碗內(nèi)有空隙。在焙燒炭塊過程中制品處在軟化階段時,由于炭碗內(nèi)有空隙炭碗處制品塌陷引起變形,造成廢品。1.2生炭塊粘結(jié)劑用量偏高。1.3振動成型壓力較低。我公司現(xiàn)使用紙板將裝滿填充料的炭碗先固定后再裝爐。具體是先將填充料填滿炭碗,再用根據(jù)炭碗結(jié)構(gòu)尺寸制作的紙板將炭碗內(nèi)的填充料固定,使立裝起的炭塊炭碗內(nèi)被填充料填實,在焙燒過程中炭塊炭碗內(nèi)沒有空隙就避免了炭塊炭碗的變形。2．炭塊表面出現(xiàn)裂紋2.1橫裂：橫裂是沿制品方向產(chǎn)生的裂紋，主要是生炭塊質(zhì)量偏低所引起，其原因：2.1.1原料煅燒溫度過低，炭質(zhì)原料得不到充分收縮，揮發(fā)分不能完全排除，原料理化性能達不到穩(wěn)定。在焙燒進程中骨料顆粒產(chǎn)生大的二次收縮，則可能在炭塊表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋（網(wǎng)狀）。2.1.2振動成型進糊料溫度低，振動時間不夠。2.1.3前后糊料的差別較大且結(jié)合不好，振動成型時造成生炭塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)有缺陷，雖然炭塊表面未出現(xiàn)問題，但在焙燒時容易出現(xiàn)橫裂。2.1.4粘結(jié)劑用量偏少。2.1.5升溫過快?；鸬郎?，下溫差大，相鄰兩條火道溫差大，也能造成制品橫裂。縱裂2.2.1生塊裝爐時，靠火道墻太近，導(dǎo)致炭塊局部升溫過快，生塊局部表面的揮發(fā)份分解速度過快，使生炭塊產(chǎn)生不均勻膨脹和收縮，造成炭塊縱裂。2.2.2升溫曲線的制定不合理，揮發(fā)份大量排出階段升溫速度過快，造成產(chǎn)品內(nèi)部與表面溫差過大，炭塊表面已燒結(jié)而內(nèi)部還在繼續(xù)排出揮發(fā)份而引起炭塊表層產(chǎn)生裂紋。2.2.3冷卻階段降溫速度過快，炭塊表層現(xiàn)內(nèi)部收縮不一致也會產(chǎn)生裂紋。上述幾種情況外生炭塊在振動成型時，配料不合理，粘結(jié)劑用量偏少，生炭塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)有缺陷，則在焙燒中產(chǎn)生縱裂的可能性大大增加。粘結(jié)劑用量偏多時,振動成型壓力較低,生坯在焙燒過程中的體積收縮以及生坯內(nèi)粘結(jié)劑的遷移從而也使焙燒廢品產(chǎn)生.變形2.3.1加熱速度緩慢,促成了制品沿直徑方向過大的膨脹,制品沿長度方向下沉導(dǎo)致變形.2.3.2振動成型時出現(xiàn)變形塊（高低塊）2.3.3焙燒天車工裝爐操作不當(dāng)，層間料不平，炭塊底部局部缺料，焙燒后造成炭塊變形。2.3.4填充料含有水分，大小粒度不一，填充不實炭塊四周有局部空區(qū)，焙燒時造成炭塊變形。2.3.5爐室狀況不佳，料箱破損嚴重，也能造成炭塊變形。氧化2.4.1裝爐時填充料沒有填實或焙燒中發(fā)生局部填充料下陷，致使炭塊局部暴露，造成氧化。2.4.2裝爐時炭塊靠火道墻，焙燒后造成氧化。2.4.3出爐時溫度高（出紅塊）造成表面氧化。2.4.4出爐時時間未到就吸出料箱內(nèi)填充料，也會造成炭塊表面氧化。2.4.5火道墻有裂紋，燃料（煤氣）進入料箱接觸炭塊將炭塊燒損。缺陷2.5.1振動成型后炭塊表面搭配不合理，在焙燒過程中能造成缺陷塊。2.5.2機械損傷，由于操作者操作不當(dāng)，下夾具時沒有對正，在裝出爐時，庫房擺塊時，夾具將炭塊切掉一塊。生炭塊在焙燒過程中，由于生產(chǎn)技術(shù)水平的差異，操作者的責(zé)任心的高低，爐室火道的破損、變形、負壓的影響，焙燒實際生溫曲線偏離設(shè)計曲線，保溫時間和冷卻時間不夠各火道間有溫差、火道內(nèi)上、下有溫差，對陽極炭塊的質(zhì)量也都有較大的影響。四、提高焙燒炭塊的質(zhì)量途徑要在原料進口把住石油焦的質(zhì)量并提高煅后焦的質(zhì)量。成型要有優(yōu)質(zhì)的生炭塊來保證焙燒工序的正常運行與生產(chǎn)。焙燒根據(jù)爐室結(jié)構(gòu)和加熱燃料的熱值制定出合理的焙燒升溫曲線和冷卻曲線。在焙燒的各升溫階段過程中，必須嚴格執(zhí)行升溫曲線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。進行崗位技能培訓(xùn)，提高工人的技術(shù)水平和操作水平。避免由于操作引起外觀的損壞及變形塊。五、結(jié)語實踐證明，焙燒出合格的炭塊首先要在原料上把質(zhì)量關(guān)。煅燒嚴格執(zhí)行工藝，確保煅燒的溫度，煅燒過