專利名稱：一種自焙鋁電解凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自培鋁電解凈化工藝，屬于有色金屬冶煉工藝環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
目前我國無一完整的自焙槽鋁電解煙氣凈化技術(shù)，世界各國鋁冶煉行業(yè)只有其中一部分。自焙側(cè)插鋁電解煙氣凈化受工藝及煙氣成份的限制，不能單獨采用一般的除塵工藝，這里主要是目前全國自培鋁電解槽的煙氣集氣效率較低，既需減少自焙鋁電解槽生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣量，又需提高集氣效率，對于煙氣成份由于自焙鋁電解生產(chǎn)所產(chǎn)生的煙氣中的瀝青揮發(fā)份和含氟煙氣，兩種物質(zhì)不能單一采用一種凈化工藝。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處而提供的一種既能控制和減少瀝青揮發(fā)份產(chǎn)生，并分離瀝青物和氟化物又能回收含氟煙氣的一種工藝。
本發(fā)明的目的是采取以下措施實現(xiàn)的該工藝采用計算機(jī)控制、自動打殼下料工藝、干式陽糊工藝、干法凈化工藝四步工藝綜合利用來達(dá)到煙氣凈化的目的，其中A計算機(jī)控制為采集各槽槽電壓，當(dāng)電壓大于16伏，計算機(jī)執(zhí)令發(fā)陽極報警信號，在4.15～4.25伏范圍內(nèi)自動調(diào)整極距，一般情況下槽電壓設(shè)定值為4.2伏，控制范圍上限4.5伏，下限3.9伏，調(diào)整范圍上限4.25伏，下限4.15伏，電流控制范圍為上限6.5萬安培，下限5.8萬安培；B自動打殼下料在62KA側(cè)插自焙鋁電解槽上安裝自動打殼加料系統(tǒng)，打殼加料時間間隔為4.5～5分鐘，每次加料為2.9kg，電解技術(shù)工藝參數(shù)為電解槽溫度950～955℃，槽工作電壓4.2～4.3V，電解質(zhì)水平20～21cm，極距4.0～4.05cm，鋁液水平34～35cm，槽底壓降465～475mv，分子比1∶2.7，電流效率88.2％以上；C干式陽極糊陽極糊采用石油焦、瀝青配制而成，固體炭素經(jīng)過破碎、煅燒、中碎、篩分、磨粉、配料與熔化的瀝青混捏成型冷卻后生產(chǎn)出成品；本發(fā)明的特點是以鍛后石油焦和高溫瀝青為主要原料，采用高溫其軟化點在105～115℃瀝青代替中溫瀝青，改大塊糊為顆粒狀糊或向電解槽加熱糊，高溫瀝青經(jīng)熔化脫水后和干料按瀝青為25～26％的比例加入鍋內(nèi)，生產(chǎn)條件為干混15分鐘，濕混35分鐘，出糊溫度170～200℃，軟化點配方是軟化點109℃±3℃(環(huán)球法)，QI＜11％，BI＞32％，結(jié)焦率EC＞58％，揮發(fā)份＜42％，比重≥1.32g/cm，餾份(＜360℃)＜1.5％，灰份＜0.4％，F(xiàn)e＜0.03％，S＜0.05％，NaO＜0.01％，陽極糊瀝青比例24～26％。
D干法凈化即干式黑白法技術(shù)工藝，基本特點是利用氧化鋁吸附氟化氫的特性實現(xiàn)凈化目的，利用炭粉吸附瀝青為黑法凈化；利用氧化鋁吸附含氟煙氣為白法凈化，吸附后的煙氣經(jīng)布袋除塵器或電除塵器實行氣固分離，分離后載氟氧化鋁經(jīng)儲運系統(tǒng)返回電解生產(chǎn)中使用。
本發(fā)明的效果本發(fā)明對側(cè)插自焙鋁電解生產(chǎn)中的煙氣凈化現(xiàn)提出四步工藝方法加以實施，第一步利用微機(jī)控制鋁電解生產(chǎn)工藝，降低煙氣的產(chǎn)生量；第二步實現(xiàn)側(cè)插自焙槽鋁電解生產(chǎn)自動打殼下料，利用現(xiàn)有的煙氣集氣設(shè)施卷吊門或排煙道管道，盡可能的提高煙氣集氣效率，可達(dá)85％，第一步和第二步的目的是提高機(jī)械化自動化水平和加強(qiáng)密閉提高集氣效率。第三步采用改質(zhì)瀝青生產(chǎn)“干式陽極糊”減少含氟煙氣中的瀝青揮發(fā)份，達(dá)到瀝青揮發(fā)份與氟化物氣體分離的目的。第四步采用“干法”凈化技術(shù)對含氟煙氣進(jìn)行凈化，效率可達(dá)98％，上述四步工藝連續(xù)實施后，側(cè)插自焙鋁電解生產(chǎn)環(huán)境可達(dá)清潔工廠標(biāo)準(zhǔn)，煙氣排放濃度等低于國家標(biāo)準(zhǔn)，并為該槽的發(fā)展及煙氣凈化開辟新途徑。
附圖及圖面說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明中計算機(jī)控制的工藝流程圖；圖3為本發(fā)明中“干糊”生產(chǎn)工藝流程圖；圖4為本發(fā)明中“干法”凈化技術(shù)工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進(jìn)一步詳述一、微機(jī)控制鋁電解的方法利用微機(jī)控制自焙鋁電解生產(chǎn)是盡可能的降低煙氣產(chǎn)生量，提高集氣效率必不可少的條件。包頭鋁廠60KA側(cè)插自焙陽極鋁電解生產(chǎn)計算機(jī)控制技術(shù)，其功能主要是采集各槽槽電壓，當(dāng)槽電壓大于16伏，計算機(jī)執(zhí)令發(fā)陽極報警信號，在4.15～4.25伏范圍內(nèi)自動調(diào)整極距，并打印槽號、槽電壓、平均電流、陽極上升、下降和效應(yīng)次數(shù)。為保持電解槽良好的工作狀態(tài)，實現(xiàn)電解槽的最佳熱平衡，計算機(jī)接電解槽內(nèi)極距以槽內(nèi)阻為主要控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其數(shù)學(xué)槽型為 在一般情況下，槽電壓設(shè)定值為4.2伏，控制范圍上限4.5伏，下限3.9伏，調(diào)整范圍上限4.25伏，下限4.5伏，電流控制范圍為上限6.5萬安培，下限5.8萬安培。其次實現(xiàn)對電解槽生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測控制，主要是顯示出鋁，轉(zhuǎn)換陽極、自動、手動功能，槽異常等狀態(tài)以及顯示槽電壓、系列電流，電壓小時數(shù)值等。第三為生產(chǎn)指揮者提供各種生產(chǎn)參數(shù)報表，主要是分析鋁電解生產(chǎn)中的各種狀態(tài)，供指揮者對生產(chǎn)指揮作出相應(yīng)的決策。所以利用微機(jī)控制鋁電解生產(chǎn)是降低鋁電解生產(chǎn)煙氣量，提高集氣效率的最佳有效途徑之一。
二、側(cè)插自焙鋁電解生產(chǎn)的自動打殼下料工藝方法在降低爐面的前提下包頭鋁廠在62KA側(cè)插自培鋁電解槽上安裝自動加料系統(tǒng)。大大的提高了側(cè)插自培槽的機(jī)械化、自動化程度，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。由于采用自動打殼系統(tǒng)，電解槽的爐簾可不必打開，槽內(nèi)煙塵外逸量大大減少，工作環(huán)境得到改善，自動打殼下料工藝?yán)碚搮?shù)為自動打殼加料系統(tǒng)以廠房內(nèi)壓縮空氣作動力，打殼加料時間間隔為4.5～5分鐘，每次加料量為2.9kg。
電解技術(shù)工藝參數(shù)為電解槽溫度950～955℃，槽工作電壓4.2～4.3V，電解質(zhì)水平20～21cm，極距4.0～4.05cm，鋁液水平34～35cm，槽底壓降465～475mv，分子比1∶2.7，電流效率88.2％以上。
這一工藝經(jīng)幾年的實踐，經(jīng)國內(nèi)有關(guān)專家鑒定認(rèn)為
1.自動打殼加料系統(tǒng)能夠滿足自焙槽的正常要求，實現(xiàn)了定時、定量打殼加料。
2.自動打殼加料系統(tǒng)代替了人工機(jī)械打殼和人工加料，大幅度的減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了自焙槽的自動化、機(jī)械化程度。
3.實現(xiàn)了自動打殼加料后，電解槽密閉率顯著提高，槽內(nèi)煙氣的逸出大幅度減少，改善了勞動環(huán)境，提高了集氣效率，為今后側(cè)插自焙鋁電解槽煙氣凈化提供有力的條件。
4.該工作試驗經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較好，電流效率達(dá)到88.2％，直流電耗為14600度/噸鋁，氟化鹽消耗也有所降低。
5.該技術(shù)成果達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，為側(cè)插自焙槽實現(xiàn)自動打殼加料，為該槽型改造開辟了新途徑。
上述工藝后自焙插鋁電解生產(chǎn)就煙氣凈化而言集氣效率達(dá)到85％以上，為煙氣凈化創(chuàng)造先決條件。
三、利用改質(zhì)瀝青制造“干式陽極糊”完成了自動打殼加料后，應(yīng)再想辦法縮短陽極工作時間(主要是縮短爐簾開起時間、加強(qiáng)密閉)，陽極糊是側(cè)插自培鋁電解做導(dǎo)電陽極用的重要材料，所產(chǎn)生的陽極糊采用石油焦，瀝青現(xiàn)制而成，固體炭素經(jīng)過破碎、煅燒、中碎、篩分、磨粉，配料與熔化的瀝青混捏成型冷卻后生產(chǎn)出成品。在鋁電解生產(chǎn)過程中，在電解槽950℃多度下焙燒成電極，在此過程中陽極糊中瀝青揮發(fā)進(jìn)入煙氣之中，給利用氧化鋁吸附煙氣中的氟帶來較大困難，為此，分離煙氣中的瀝青揮發(fā)物質(zhì)是成功的進(jìn)行凈化的重要一步。利用高溫瀝青代替中溫瀝青是降低電解煙氣中瀝青表面揮發(fā)份最佳方案，采用高溫瀝青后需改大塊糊為顆粒狀糊或向電解槽加以熱糊，(即“干糊”生產(chǎn))。干糊生產(chǎn)是鋁用炭素制品的新技術(shù)，與普通糊相比煙氣中粉塵含量，瀝青揮發(fā)份含量下降約50％，陽極消耗減少約2％，電流效率也有提高，更為主要的是在鋁電解生產(chǎn)含氟煙氣中降低了瀝青揮發(fā)份含量，為煙氣凈化提供了前提條件，同時減少了管道內(nèi)壁的粘結(jié)物。不易使管道堵塞。為第四步“干法”凈化創(chuàng)造了條件，同時也使干法凈化返回電解槽的氧化鋁含炭量不致過高，為綜合利用提出了可能性。我廠研制的干糊生產(chǎn)以煅后石油焦和高溫瀝青為主要原料。對煅后石油焦的要求和普通糊一致。高溫瀝青經(jīng)熔化脫水后和干料按一定比例加入鍋內(nèi)，其特點是瀝青配比較低25～26％，二是采用揮發(fā)份較低的高溫(軟化點105～115℃)瀝青。一般情況下中溫瀝青糊的瀝青揮發(fā)份為50％左右，在電解中揮發(fā)量約為25％左右，高溫瀝青的瀝青揮發(fā)份45％，在電解過程中揮發(fā)份為20％。本發(fā)明研制成功并經(jīng)中國有色金屬工業(yè)總公司鑒定通過的干糊大顆粒硬瀝青成份，軟化點配方比例為軟化點 109℃±3℃(環(huán)球法)QI ＜11％BI ＞32％結(jié)焦率EC ＞58％揮發(fā)份 ＜42％比重 ≥1.32g/cm3餾份(＜360℃)＜1.5％
灰份 ＜0.4％Fe ＜0.03％S＜0.05％Na2O＜0.01％陽極糊瀝青的比例 24～26％生產(chǎn)條件為干混15分鐘，濕混35分鐘，出糊溫度170～200℃，采用這種由高溫瀝青配制是配比較低的“干糊”，就60KA電解槽而言，其電解煙氣瀝青揮發(fā)物量約為0.42～0.5kg/臺時，只有采用這種“干糊”凈化系統(tǒng)返回的氧化鋁，才能滿足生產(chǎn)工藝的要求。
四、“干法”凈化工藝側(cè)插自焙鋁電解生產(chǎn)計算機(jī)控制和自動打殼下料后，降低了煙氣產(chǎn)生量，提高了集氣效率，并采用高溫瀝青使煙氣中瀝青揮發(fā)份大大降低，為下一步利用“干法”凈化工藝制造了有利條件。
鋁電解生產(chǎn)煙氣“干法”凈化是利用氧化鋁吸附氟化氫的特性而實現(xiàn)凈化的目的。
氧化鋁吸附氟化氫屬于氣相吸附反應(yīng)，通常是指固氣吸附，是指當(dāng)氣體分子由于而郎運動接近固定表面時，受到固體表面層分子剩余價力的吸引其化學(xué)反應(yīng)式為
吸附又分為物理吸附和化學(xué)吸附，在鋁電解行業(yè)利用炭粉吸附瀝青煙稱為“黑法”凈化，屬于物理吸附。而利用氧化鋁吸附含氟煙氣稱之為“白法”凈化，屬于化學(xué)吸附。采用工業(yè)氧化鋁作吸附劑是最合理、經(jīng)濟(jì)的選擇。它不僅符合氧化鋁的物理、化學(xué)條件，而且反應(yīng)生成的含氟氧化鋁還能返回電解生產(chǎn)中使用。吸附后的煙氣經(jīng)布袋除塵器或電除塵器等實行氣固離，分離后載氟氧化鋁經(jīng)儲運系統(tǒng)返回電解生產(chǎn)中?！案煞ā眱艋到y(tǒng)具有流程簡單，吸附劑采用電解原料氧化鋁，捕集的氟可直接返回電解生產(chǎn)中使用，適合北方地區(qū)，不產(chǎn)生二次污染。
本發(fā)明經(jīng)以上四步工藝后，側(cè)插自焙鋁電解煙氣達(dá)到凈化的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點是降低能源消耗，改善了勞動條件，提高了機(jī)械化、自動化程度，煙氣排放濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)，并為煙氣凈化開辟了途徑。
權(quán)利要求
1一種自焙鋁電解凈化工藝，其特征在于該工藝采用計算機(jī)控制、自動打殼下料工藝、干式陽極糊工藝、干法凈化工藝四步工藝綜合利用來達(dá)到煙氣凈化的目的，其中A計算機(jī)控制為采集各槽槽電壓，當(dāng)電壓大于16伏，計算機(jī)執(zhí)令發(fā)陽極報警信號，在4.15～4.25伏范圍內(nèi)自動調(diào)整極距，一般情況下槽電壓設(shè)定值為4.2伏，控制范圍上限4.5伏，下限3.9伏，調(diào)整范圍上限4.25伏，下限4.15伏，電流控制范圍為上限6.5萬安培，下限5.8萬安培；B自動打殼下料在62KA側(cè)插自焙鋁電解槽上安裝自動打殼加料系統(tǒng)，打殼加料時間間隔為4.5～5分鐘，每次加料為2.9kg，電解技術(shù)工藝參數(shù)為電解槽溫度950～955℃，槽工作電壓4.2～4.3V，電解質(zhì)水平20～21cm，極距4.0～4.05cm，鋁液水平34～35cm，槽底壓降465～475mv，分子比1∶2.7，電流效率88.2％以上；C干式陽極糊陽極糊采用石油焦、瀝青配制而成，固體炭素經(jīng)過破碎、煅燒、中碎、篩分、磨粉、配料與熔化的瀝青混捏成型冷卻后生產(chǎn)出成品；本發(fā)明的特點是以鍛后石油焦和高溫瀝青為主要原料，采用高溫其軟化點在105～115℃瀝青代替中溫瀝青，改大塊糊為顆粒狀糊或向電解槽加熱糊，高溫瀝青經(jīng)熔化脫水后和干料按瀝青為25～26％的比例加入鍋內(nèi)，生產(chǎn)條件為干混15分鐘，濕混35分鐘，出糊溫度170～200℃，軟化點配方是軟化點109℃±3℃(環(huán)球法)，QI＜11％，BI＞32％，結(jié)焦率EC＞58％，揮發(fā)份＜42％，比重≥1.32g/cm，餾份(＜360℃)＜1.5％，灰份＜0.4％，F(xiàn)e＜0.03％，S＜0.05％，NaO＜0.01％，陽極糊瀝青比例24～26％。D干法凈化即干式黑白法技術(shù)工藝，基本特點是利用氧化鋁吸附氟化氫的特性實現(xiàn)凈化目的，利用炭粉吸附瀝青為黑法凈化；利用氧化鋁吸附含氟煙氣為白法凈化，吸附后的煙氣經(jīng)布袋除塵器或電除塵器實行氣固分離，分離后載氟氧化鋁經(jīng)儲運系統(tǒng)返回電解生產(chǎn)中使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自熔鋁電解凈化工藝，屬于有色金屬冶煉工藝環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。該工藝分為采用計算機(jī)控制鋁電解生產(chǎn)工藝、實現(xiàn)側(cè)插自焙槽鋁電解生產(chǎn)自動打殼下料、采用改質(zhì)瀝青生產(chǎn)“干式”陽極糊、采用“干法”凈化四步工藝綜合利用，來達(dá)到煙氣凈化的目的。同時又能降低能消耗，改善勞動條件，提高機(jī)械化，自動化程度，使得煙氣排放濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)，并為自焙鋁電解生產(chǎn)煙氣凈化開辟了新途徑。
文檔編號C25C3/06GK1128303SQ94119508
公開日1996年8月7日 申請日期1994年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月21日
發(fā)明者史九寬, 王立軍 申請人:包頭鋁廠