我国电极糊的研究现状

2020-01-09牛艳娥贺生明

云南化工 2019年12期

关键词：铁合金电石电炉

李宁，牛艳娥，高波，贺生明

（榆林职业技术学院，陕西榆林 719000）

电极糊作为矿热炉自焙电极的材料，在铁合金和电石等行业有着广泛的应用[1]。近年来，随着矿热电炉不断向大型化、高功率化、节能环保、经济合理等方向发展，对电极糊质量和需求量均提出更高要求，电极糊价格呈上升趋势，随之原料成本也不断增高。

从近几年的文献中及一年一度炭素会议内容可以反映出电极糊材料的研究，主要围绕原料配方、生产工艺、质量标准及应用方面的研究。

1 研究现状

1.1 原料配方

传统电极糊生产的原料配方主要以无烟煤、冶金焦、石墨碎、石油焦和沥青焦等为原料，以沥青及煤焦油为黏结剂进行生产。但是随着我国电石、铁合金等行业快速发展，对电极糊提出更高要求和更高质量的同时，造成优质原料的紧缺和价格上涨，如何保证质量、降低成本就成为电极糊行业所关注的热点。很多电极糊企业都采用废旧炭素材料或者低成本材料来代替传统原料的方法来降低成本。刘炳宇等人[2]采用残阳极替代石油焦制造电极糊在6.3MVA 电石炉中进行试验应用，电极糊指标保持正常。严欣等人[3]也进行了残极添加试验，结果表明整体性能较好。唐先庆[4]分析研究了利用矿热炉自焙电极断头经破碎制粒，添加废弃电极糊粉粒和黏结剂冷压造球来制造电极糊球团替代一定量新的电极糊用于铁合金生产，实现了资源化高效回收利用。高川等[5]人通过改变沥青加入量及使用不同添加剂来研究其对电极糊塑性的影响。李少楠[6]从环保的角度考虑，认为蒽油替代危废品煤焦油作为黏结剂来降低电极糊的软化点是可行的。

1.2 工艺及设备

电极糊生产传统工艺主要由原料煅烧、破碎、筛分、磨料、混捏和成型组成。电极糊是自焙电极的原料，其焙烧阶段是在矿热电炉中完成，所以其工艺不包括焙烧及之后的石墨化工艺，如图1 所示。

图1 电极糊生产工艺

近年来，铁合金、电石用矿热电炉逐渐走向大型化，同时环境保护要求也日益提高，这些对电极糊企业的生产工艺及设备也提出越来高的要求，为了解决这些问题，电极糊生产企业探索着进行技术改造。包头明天科技[7]为了节约能耗，减少污染，对煅烧所产生的余热进行了回收利用，从而也减少了成本。云南铝业[8]通过对铝用炭素。

生产工艺进行优化及局部改造升级，实现了炭块生产与电极糊生产共用一套生产系统同步生产，值得推广。方立霞等[9]人也对典型电极糊输送机进行了优化与设计分析，为电极糊生产相关设备的改造研究提供了思路。

1.3 质量标准

我国生产企业对于电极糊性能质量主要关注灰分、挥发分、电阻率、耐压强度、体积密度等传统指标。随着近年来“软断”、“硬断”质量事故的屡屡发生，加之环保的要求、落后产能的调控政策以及大型密闭矿热炉高速发展，部分电石、铁合金生产企业对电极糊质量的要求逐步不局限于传统指标。一些企业技术专家及学者[5,10-13]结合部分国外企业电极糊质量标准，对一些其他关键技术如塑性、流动性、软化度、抗热震等性能指标进行了探讨评价。我国于2015 年4 月开始执行了新的矿热炉自焙电极糊行业标准(表1)[14]。新标准的制定有利于推动我国电极糊行业的不断进步，也有利于各生产企业结合自身不同的矿热炉情况，选定适用的电极糊。但我们也要同时看到，我国相较于国外电极糊检测标准项目仍然偏少，从而还不能全面反映电极糊的使用性能，国际竞争力还不够强。

表1 YB/T 4448-2014 矿热炉用自焙电极糊理化指标

1.4 应用

作为自焙电极重要原料的电极糊目前主要用于电石、铁合金等矿热电炉的生产使用中，在黄磷及其他冶炼行业也有应用，但占比较少。经过几十年的发展，我国矿热电炉逐步走向密闭化、大型化，一些炉型小，能耗高、效率低的矿热带怒逐步淘汰。电石行业，新建企业目前基形成本以40.5MVA 密闭电石炉为主炉型的发展格局，81MVA 密闭电石炉也有建成投产[14]。普通铁合金行业，新建企业矿热电炉容量普遍在25MVA以上，72MVA 镍铁炉、75MVA 铬铁炉等在我国均已建成投产。然而，随着炭电极的发展，有关于炭电极取代电极糊作为矿热炉的原料被普遍讨论。曹培峰等人[15]对矿热炉用炭电极与自焙电极进行了详细的分析对比，认为两者都在各自所用的电热炉上取得了良好的效果，将长期共存，最终的选择在于产品品种、成本的博弈。