陽極生產(chǎn)工藝流程及主要設(shè)備簡介

2006.12.28

鋁用陽極生產(chǎn)工藝流程目錄

陽極在鋁電解中的應(yīng)用碳素發(fā)展歷史陽極生產(chǎn)工藝流程及主要設(shè)備陽極在鋁電解中的應(yīng)用在鋁電解過程中，高溫且具有很大侵蝕性的冰晶石熔液直接同陽極接觸。在各種材料中，能夠抵抗這種侵蝕性并能良好地導(dǎo)電而價格低廉的唯有炭素材料,因此目前鋁工業(yè)均采用炭陽極和炭陰極。炭陽極在電解過程中參與電化學(xué)反應(yīng)而連續(xù)消耗，其理論消耗是334kg/t-Al，而大型預(yù)焙槽生產(chǎn)中實際消耗一般為400～500kg/t-Al，這與陽極質(zhì)量、電解技術(shù)條件有關(guān)。降低陽極消耗可以提高鋁廠的電流效率、降低電耗和增加鋁產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，從而提高經(jīng)濟效益。陽極的作用主要有兩種：l導(dǎo)電；l參加電解時的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)。3C+2Al2O3=3CO2↑+4Al鋁電解對陽極的基本要求

1、電阻率低；

2、導(dǎo)熱率高；

3、良好的抗熱沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定性，使陽極能夠在高溫和腐蝕性的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作；

4、灰份含量低，有效降低金屬鋁的雜質(zhì)含量；

5、較高的機械強度，能夠經(jīng)受粗糙的搬運；

6、較高的體積密度和較低的孔隙率，降低氣體滲透率，減少陽極內(nèi)部氧化,減少金屬鋁的浸入.碳素生產(chǎn)的歷史

1、1800年，HumphryDavy把木頭炭化成棒，作為電極產(chǎn)生電弧。2、1876年，Carre把15份純焦炭細粉/5份煅燒過的燈黑/7~8份糖漿，混捏成硬的糊狀物，然后用液壓方法成型，進行焙燒。3、1891年，E．G．Acheson用他的電阻爐，生產(chǎn)了一種碳化硅磨料。

4、1897年，E．G．Acheson生產(chǎn)了第一爐石墨電極。5、1900年，Acheson公司在美國紐約開始建廠，生產(chǎn)石墨電極。

由上可見，碳素生產(chǎn)只有100多年的歷史，和諸多產(chǎn)業(yè)部門相比，歷史是很短的。中國，在解放前沒有碳素工業(yè)。在第一個五年計劃期間從前蘇聯(lián)引進了第一個碳素廠和第一個電碳廠，二者均為當(dāng)時的156項工程之一。1955年吉林炭素廠投產(chǎn)，1958年哈爾濱電碳廠投產(chǎn)。因此中國的炭素工業(yè)才50年。生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)陽極的主要原料：石油焦、煤瀝青。

石油焦是石油經(jīng)過常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油和石油瀝青經(jīng)過500℃炭化而得到的產(chǎn)品。煤瀝青是生產(chǎn)陽極最普通的粘接劑。根據(jù)軟化點的不同，它分為低溫煤瀝青、中溫煤瀝青和高溫煤瀝青。改質(zhì)瀝青是煤瀝青經(jīng)過熱處理后得到的產(chǎn)物。熱處理能除去一部分揮發(fā)份和水分，使芳香族化合物的含量提高，從而提高瀝青的粘接性和殘?zhí)剂俊ｊ枠O生產(chǎn)工藝

石油焦粗碎后入回轉(zhuǎn)窯中煅燒(除去水份、揮發(fā)份、提高真密度、降低電阻率、提高機械強度和抗氧化性)即為煅后焦，經(jīng)破碎、篩分、磨粉，再與經(jīng)破碎、篩分的殘極、生碎等回收料配料后加入液體瀝青進行混捏?；炷蠛玫暮辖?jīng)振動成型機制成生陽極塊，冷卻后送至陽極焙燒爐在1200℃溫度下進行焙燒(提高強度,降低電阻率)。陽極炭塊在陽極組裝工段與導(dǎo)桿組成陽極組。殘極在殘極清理房中清理電解質(zhì)后，回收的電解質(zhì)經(jīng)破碎后送電解車間使用；清理后殘極送至組裝工段，由拋丸清理機清理表面電解質(zhì)、殘極壓脫機壓脫殘極、磷鐵壓脫機壓脫鐵環(huán)。壓脫的殘極經(jīng)破碎后送炭素生產(chǎn)系統(tǒng)重新配料使用；壓脫的磷生鐵清理后送磷生鐵工頻爐配料使用。根據(jù)生產(chǎn)的需要，陽極生產(chǎn)分為四個車間：煅燒車間、制糊成型車間、焙燒車間和組裝車間。

煅燒車間

煅燒是把各種固體炭質(zhì)原料（如生石油焦）在隔絕空氣的條件下進行高溫?zé)崽幚淼倪^程。在煅燒過程中，原料的物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化。一般情況下，煅燒溫度為1250—1350℃。煅燒的目的是：（1）排除原料中的水分；（2）排除原料中的揮發(fā)分；（3）提高原料的理化性能：提高原料的密度和機械性能；提高原料的導(dǎo)電性；提高原料的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性。煅燒工藝流程煙氣凈化系統(tǒng)煅燒系統(tǒng)

軟水站循環(huán)水

導(dǎo)熱油爐

余熱鍋爐

煅后輸送系統(tǒng)煅前輸送系統(tǒng)煅后料倉煅燒回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯主要技術(shù)性能結(jié)構(gòu)尺寸：φ2200×45000（mm）產(chǎn)能：5.5T/h.臺加料塊度：<70mm窯轉(zhuǎn)速：0-3.0無級調(diào)速斜度：30/1000煅燒帶溫度：1150℃-1250℃窯頭負(fù)壓：-5—－15Pa

主驅(qū)動電機：55KW

柴油機功率9.7KW冷卻機冷卻機規(guī)格及性能規(guī)格尺寸：Ф1800×18000（mm）冷卻能力：6.0t/h.臺轉(zhuǎn)速：0-3rpm變頻調(diào)速安裝斜度：30/1000進冷卻機進料料溫：<1000℃出冷卻機出料料溫：<60℃制糊成型車間

混捏是把定量的骨料和粉料與粘接劑在一定的溫度和一定時間內(nèi)混捏成具有良好可塑性糊料的過程。糊料混捏有兩種方式：連續(xù)混捏和間斷混捏。

制糊成型工藝流程煅后石油焦---破碎---篩分-------------粗焦倉----配料稱------

---中焦倉----配料稱------

---細焦倉----配料稱------

磨前倉----磨粉------粉料倉----配料稱------------預(yù)熱------焙燒廢陽極---破碎

組裝殘極---殘極儲倉---破碎---篩分---粗殘倉---配料稱-----

---細殘倉---配料稱-----

生碎料

---破碎---生碎儲倉---破碎---篩分---生碎倉---配料稱---廢生陽極固體瀝青－瀝青熔化－瀝青沉淀裝置－－瀝青高位槽－－瀝青配料稱－

生陽極產(chǎn)品---冷卻輸送---振動成型---冷卻---混捏---振動篩預(yù)熱螺旋混捏機冷卻機配料秤震動成型機

焙燒車間焙燒是炭素生制品在填充料保護下，在加熱爐內(nèi)按照一定的升溫速度進行加熱，使生制品中粘結(jié)劑（煤瀝青）炭化的熱處理過程。煤瀝青炭化后形成焦炭網(wǎng)格，將不同粒度的骨料顆粒牢固的連接成一個整體，從而使焙燒后的制品具有一定的強度并獲得所需要的物理化學(xué)性能。焙燒的目的在于：通過調(diào)節(jié)和控制使制品獲得所需要的外觀和理化性能指標(biāo)。焙燒過程中，生制品將發(fā)生以下變化：1、排除揮發(fā)分使用煤瀝青作為粘結(jié)劑的生制品，經(jīng)焙燒加熱后一般排除約10％的揮發(fā)分。2、粘結(jié)劑焦化生制品按照一定的工藝條件進行焙燒，使粘結(jié)劑焦化，在骨料顆粒間形成焦炭網(wǎng)格，把所有不同粒度的骨料牢固地連接在一起，使制品具有一定的理化性能。在相同條件下，焦化率越高，其質(zhì)量越好。3、固定幾何形狀生制品在焙燒過程中，發(fā)生軟化，粘結(jié)劑遷移現(xiàn)象。隨著溫度的升高，形成焦化網(wǎng)，使制品硬化。4、降低電阻率由于揮發(fā)分的排除，瀝青焦化形成焦炭網(wǎng)格，瀝青發(fā)生分解和聚合反應(yīng)，生成大的六角炭環(huán)平面網(wǎng)等原因，其電阻率大幅度下降。生制品電阻率大約為10000×10－6Ω.m，經(jīng)過焙燒后降至50～65×10－6Ω.m，成為良好的導(dǎo)體。5、體積進一步收縮焙燒后制品直徑收縮1％左右，長度收縮2％左右，體積收縮為2～3％焙燒工藝流程炭塊轉(zhuǎn)運站編組系統(tǒng)焙燒解組編組流程生塊檢驗生塊填充堆垛天車上生塊輸送線送至編組機編組裝爐按照《生陽極外觀檢驗標(biāo)準(zhǔn)》對陽極進行復(fù)檢填充料填至碳碗的2/3處7塊/組交錯排列，碳塊上下間距錯位不大于30mm火道墻與碳塊距離大于50mm，填充料要搗實爐面多功能天車裝爐排煙架(預(yù)熱區(qū))加熱架(加熱區(qū))冷卻區(qū)加熱3個周期，28h/周期由重油站系統(tǒng)供油多功能天車出爐預(yù)熱3個周期，28h/周期冷卻8個周期，28h/周期解組流程多功能天車吸料出爐至解組機解組機解組解組輸送機送至轉(zhuǎn)運站堆垛天車對焙燒塊下線庫存吸出的料通過螺旋輸送機入斗提后進料倉解組時產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過除塵器收攏后可外賣創(chuàng)收煙氣凈化系統(tǒng)焙燒煙氣凈化預(yù)除塵器冷卻噴淋塔電捕焦油器排煙風(fēng)機(一運一備）經(jīng)環(huán)形煙道煙囪除去大量可吸附粉塵將煙氣降溫到90~100℃吸附煙氣中的焦油、硫份等,使排放達到環(huán)保要求焙燒爐多功能天車堆垛天車炭塊編組機組煙氣凈化系統(tǒng)組裝車間組裝車間的主要任務(wù)是將電解返回的殘極經(jīng)殘極清理、殘極壓脫、磷鐵環(huán)壓脫后，在陽極組裝工區(qū)用中頻爐熔化的磷生鐵將焙燒來的新陽極和導(dǎo)桿鑄成一體后成為陽極組裝塊供電解使