一種利用無煙煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用無煙煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法，利用低灰無煙煤制備煅后無煙煤，用得到的煅后無煙煤替代部分煅后石油焦作為鋁用預(yù)焙陽極骨料，與煅后石油焦配料干混后，加入預(yù)熱的粘結(jié)劑濕混形成糊料，糊料經(jīng)成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極；其中，所述低灰無煙煤的灰分含量小于4wt%，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的1wt%-40wt%，其余骨料為煅后石油焦。本發(fā)明拓寬了制備鋁用預(yù)焙陽極原料來源，降低了預(yù)焙陽極的生產(chǎn)成本，同時為無煙煤的高附加值利用開辟了新的途徑。
【專利說明】一種利用無煙煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電解鋁領(lǐng)域，具體涉及一種利用低灰無煙煤替代石油焦制備鋁用預(yù)焙陽極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解陽極傳統(tǒng)生產(chǎn)原料是石油焦，其原料成本約占電解鋁生產(chǎn)成本的14%，是電解鋁生產(chǎn)中成本較高的關(guān)鍵組成部分。石油焦作為鋁用炭陽極傳統(tǒng)生產(chǎn)的主要原材料，生產(chǎn)一噸炭陽極約需要石油焦一噸左右。由于近年來我國鋁工業(yè)的快速發(fā)展，石油焦資源持續(xù)緊張以及其品質(zhì)亦呈不斷下降的趨勢，目前石油焦費(fèi)用占陽極生產(chǎn)成本50~55%。另外，陽極生產(chǎn)過程中石油焦內(nèi)的硫約有30%轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2中排出，污染環(huán)境。因此，尋找可替代石油焦的原料生產(chǎn)預(yù)焙陽極，對降低陽極生產(chǎn)成本、提高電解鋁的成本競爭力以及降低SO2排放都具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用無煙煤煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法，以解決石油焦資源供應(yīng)短缺的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種利用無煙煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法，利用低灰無煙煤制備煅后無煙煤，用得到的煅后無煙煤替代部分煅后石油焦作為鋁用預(yù)焙陽極骨料，與煅后石油焦配料干混后，加入預(yù)熱的粘結(jié)劑濕混形成糊料，糊料經(jīng)成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極；其中，所述低灰無煙煤的灰分含量<4wt%，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的lwt%-40wt%，其余骨料為煅后石油焦。
[0006]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，所述低灰無煙煤可以是直接開采出的灰分含量<4wt%的無煙煤，或者是經(jīng)過脫灰處理得到的低灰無煙煤，目前常用的脫灰方法有物理法、化學(xué)法以及物理-化學(xué)法，物理法包括摩擦靜電法、選擇性絮凝法和選煤機(jī)多次精選法，可將細(xì)碎至
0.074mm以下的煤粉灰分降至0.67wt%-0.78wt%左右；化學(xué)法包括氫氟酸法、常規(guī)酸堿法、化學(xué)煤技術(shù)等，效果較好時可將灰分降至0.5wt%左右；物理-化學(xué)法包括Otisca-T工藝和油團(tuán)-浮選工藝，也可使灰分降至lwt%左右。
[0007]在本發(fā)明中，可以通過與制備煅后石油焦相同的方式用低灰無煙煤制備煅后無煙煤，具體地，本發(fā)明采用上海微行爐業(yè)有限公司MXX型高溫煅燒實(shí)驗(yàn)爐設(shè)備在1600-1800°C下經(jīng)2-8小時制備得到煅后無煙煤。優(yōu)選地，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的10wt%-40wt%，其余骨料為煅后石油焦；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述低灰無煙煤中灰分含量小于2wt%，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的20wt%-30wt%，其余骨料為煅后石油焦。
[0008]在本發(fā)明中，所述干混是指將破碎后的煅后無煙煤與煅后石油焦混合均勻，比如通過機(jī)械攪拌混合均勻，所述煅后無煙煤破碎后的粒度分布參照現(xiàn)有技術(shù)中骨料全部為煅后石油焦時的粒度分布，以使干混后骨料的粒度分布與現(xiàn)有技術(shù)中骨料的粒度分布大體一致，比如粒度< 0.074mm的粉料占75wt%，粒度為2_4mm的粉料占25wt%。
[0009]優(yōu)選地，所述煅后無煙煤與所述煅后石油焦的干混時間為30_50min，進(jìn)一步優(yōu)選為 35 ~45min。
[0010]在本發(fā)明中，所述濕混是指將粘結(jié)劑與煅后無煙煤和煅后石油焦的混合物混合形成糊料，其中所述粘結(jié)劑為制備預(yù)焙陽極中常用的煤質(zhì)浙青，包括:低溫浙青、中溫浙青、高溫浙青和改質(zhì)浙青，優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述粘結(jié)劑選用的是熱聚法生產(chǎn)的改質(zhì)浙青，以中溫浙青為原料，連續(xù)用泵送入帶有攪拌的反映釜，經(jīng)過加熱反應(yīng)，析出小分子氣體，釜液即為改質(zhì)浙青，用量為所述糊料總重量的14~17wt%，其預(yù)熱溫度為100~130°C ;進(jìn)一步優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑用量為15~16wt%，其預(yù)熱溫度為110~120°C。
[0011]在本發(fā)明中，糊料成型的方式有兩種:振動成型、模壓成型，優(yōu)選地，本發(fā)明的糊料成型方式為振動成型，該振動成型過程中振動時間為5~lOmin，進(jìn)一步優(yōu)選地所述振動時間為6~8min。
[0012]與技術(shù)相比，本發(fā)明利用無煙煤替代煅后石油焦制備陽極，由于無煙煤與石油焦相比價格便宜，可較大幅度地降低陽極材料的生產(chǎn)成本，在提高電解鋁經(jīng)濟(jì)效益的同時，還為無煙煤的高附加值利用開辟了新的途徑。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不限于此。
[0014]以下實(shí)施例中所使用的原料和主要設(shè)備說明如下:
[0015]混捏設(shè)備:南通范氏機(jī)械有限公司生產(chǎn)的TH型混捏機(jī)；
[0016]振動成型設(shè)備:鄭州沃力重工機(jī)械有限公司YG型振動成型機(jī)；
[0017]高溫煅燒實(shí)驗(yàn)爐:上海微行爐業(yè)有限公司MXX型高溫煅燒實(shí)驗(yàn)爐；
[0018]浙青碳化焙燒爐:長沙遠(yuǎn)東電爐廠，額定溫度1600°C，電壓380伏，額定功率8千瓦，加熱室尺寸 300mmX 150mmX 1 20mm ；
[0019]抗壓強(qiáng)度測試設(shè)備:濟(jì)南星火試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)的YES-100型碳素材料抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)；
[0020]電阻率測試設(shè)備:北京中慧天誠科技有限公司ZH1795型炭素制品電阻率測試儀；
[0021]體積密度和真密度:根據(jù)GB6154-1985測定；
[0022]原料無煙煤購自神華準(zhǔn)格爾能源責(zé)任有限公司，其灰分含量為2.28wt% ；
[0023]粘結(jié)劑為改質(zhì)浙青，來自河北華雨煉廠，軟化點(diǎn):100-120°C，甲苯不溶物:28-34wt%,水份< 5wt%,喹啉不溶物:8-15wt%，B-樹脂含量:16，結(jié)焦值:50wt%,灰份^ 0.3wt% ；
[0024]煅后石油焦購自武漢鴻源碳素有限公司；
[0025]實(shí)施例1
[0026]原料無煙煤經(jīng)1600°C隔離空氣加熱得到煅后無煙煤，將所得煅后無煙煤與煅后石油焦以重量比為10:90的比例配料混合均勻，干混30min后，添加預(yù)熱后的粘結(jié)劑濕混，糊料經(jīng)振動成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極。糊料中粘結(jié)劑的含量為17wt%，所述粘結(jié)劑的預(yù)熱溫度為100°C，振動時間為5min，焙燒溫度1200°C。制得的鋁用預(yù)焙陽極:體積密度1.49g/cm3、真密度1.938/0113、電阻率55 4 Ωm、抗壓強(qiáng)度30.5MPa、C02反應(yīng)性殘留率78.5%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]原料無煙煤脫灰至灰分為0.9wt%，經(jīng)1600°C隔離空氣加熱得到煅后無煙煤，將所得煅后無煙煤與煅后石油焦以重量比為10:90的比例配料混合均勻，干混30min后，添加預(yù)熱后的粘結(jié)劑濕混，糊料經(jīng)振動成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極。糊料中粘結(jié)劑的含量為17wt%,所述粘結(jié)劑的預(yù)熱溫度為100°C，振動時間為5min，焙燒溫度1200°C。制得的鋁用預(yù)焙陽極:體積密度1.51g/cm3、真密度1.95g/cm3、電阻率59 μ Ωm、抗壓強(qiáng)度31.5MPa、CO2反應(yīng)性殘留率81.5%。
[0029]實(shí)施例3
[0030]原料無煙煤脫灰至灰分為1.35wt%，經(jīng)1600°C隔離空氣加熱得到煅后無煙煤，將所得煅后無煙煤與煅后石油焦以重量比為20:80的比例配料混合均勻，預(yù)熱干混35min后，添加粘結(jié)劑濕混，糊料經(jīng)振動成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極。糊料中粘結(jié)劑的含量為16wt%,粘結(jié)劑預(yù)熱溫度為110°C，振動時間為7min，焙燒溫度1200°C。制得的鋁用預(yù)焙陽極:體積密度1.53g/cm3、真密度2.0lg/cm3、電阻率56 μ Ωm、抗壓強(qiáng)度33.6MPa、C02反應(yīng)性殘留率82.4%。
[0031]實(shí)施例4
[0032]原料無煙煤脫灰至灰分為1.58wt%，經(jīng)1600°C隔離空氣加熱得到煅后無煙煤，將所得煅后無煙煤與煅后石油焦以重量比為30:70的比例配料混合均勻，預(yù)熱干混40min后，添加粘結(jié)劑濕混，糊料經(jīng)振動成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極。糊料中粘結(jié)劑的含量為15wt%,粘結(jié)劑預(yù)熱溫度為120°C，振動時間為8min，焙燒溫度1200°C。制得的鋁用預(yù)焙陽極:體積密度1.53g/cm3、真密度1.98g/cm3、電阻率58 μ Ωπι、抗壓強(qiáng)度31MPa、C02反應(yīng)性殘留率78.5%。
[0033]實(shí)施例5
[0034]原料無煙煤脫灰至灰分為1.89wt%，經(jīng)1600°C隔離空氣加熱得到煅后無煙煤，將所得煅后無煙煤與煅后石油焦以重量比為40:60的比例配料混合均勻，干混50min后，添加粘結(jié)劑濕混，糊料經(jīng)振動成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極。糊料中粘結(jié)劑的含量為14.5wt%,粘結(jié)劑預(yù)熱溫度為130°C，振動時間為lOmin，焙燒溫度1200°C。制得的鋁用預(yù)焙陽極:體積密度1.50g/cm3、真密度1.93g/cm3、電阻率62 μ Ωm、抗壓強(qiáng)度30.5MPa、C02反應(yīng)性殘留率77.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用無煙煤制備鋁用預(yù)焙陽極的方法，其特征在于，利用低灰無煙煤制備煅后無煙煤，用得到的煅后無煙煤替代部分煅后石油焦作為鋁用預(yù)焙陽極骨料，與煅后石油焦配料干混后，加入預(yù)熱的粘結(jié)劑濕混形成糊料，糊料經(jīng)成型、焙燒制成鋁用預(yù)焙炭陽極；其中，所述低灰無煙煤的灰分含量<4wt%，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的lwt%-40wt%,其余骨料為煅后石油焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的 10wt%_40wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述低灰無煙煤的灰分小于2wt%，所述煅后無煙煤的用量為所述骨料總重量的20wt%-30wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述煅后無煙煤與所述煅后石油焦的干混時間為30-50min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為熱聚法生產(chǎn)的改質(zhì)浙青，其用量為所述糊料總重量的14~17wt%，預(yù)熱溫度為100~130°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑用量為所述糊料總重量的15~16wt%，預(yù)熱溫度為110~120°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，所述糊料經(jīng)振動成型，其振動時間為5~IOmin0
【文檔編號】C25C3/12GK103741168SQ201310741843
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】池君洲, 韓碩, 張鋒, 趙明, 郭昭華, 王永旺, 張一雯, 韓建國 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司