关于铝用预焙阳极煅烧工艺的研究及应用

陈志刚

摘 要 预焙阳极是铝电解槽的关键结构，因此预焙阳极的质量一定程度上决定了铝电解生产的稳定进行和能耗情况。煅烧是预焙阳极生产的关键工序，过程的质量控制也会对煅烧质量起到决定性作用，是保证预焙阳极质量的重要条件。当前电解铝是除钢铁之外的又一大金属材料，在工业及其他各个领域中具有普遍的运用，约每吨电解铝需要消耗500kg的预焙阳极，净耗大约为430kg左右。本文主要针对铝用预焙阳极煅烧工艺展开论述，并提出了有关的技术应用。

关键词 铝用预焙阳极;煅烧工艺;技术应用

引言

由于铝具有十分活泼的化学性质，而自然地壳中的铝大多为矿物质形态，直至20世纪60年代后，铝金属的产量才在世界范围中超越了铜金属成为产量首位的有色金属，并在国防、通信、电力等多个领域开始普遍应用。近几十年来，我国在铝用碳素材料的生产技术上获得了重大突破，但产品工艺和设备以及环保等方面仍然需要进一步改善，同时为应可持续发展战略，碳素生产去换需要重点关注焙烧和煅烧炉的排放问题。目前我国氧化铝、电解铝、铝用阳极产量已经居于世界前列，这也为铝用预焙阳极产业带来了更为广阔的发展空间，但与此同时对于煅烧工艺的要求也越来越严格。

1铝用预焙阳极煅烧工艺

煅烧工艺和成型工艺以及焙烧工艺都是预焙阳极生产期间的关键节点，煅烧工艺作为首要环节其重要性不言而喻。将石油焦置于煅烧炉或回转窑中进行高温处理，通常温度可以达到1250℃～1380℃之间。煅烧期间需要重点关注以下几点：其一，排出原料中的挥发分。延迟石油焦中的挥发分含量可能会达到15%甚至是更多，石油焦碳化程度能够以挥发分含量来判断。若挥发分含量较高，那么碳化程度便会较低，二者为反比关系，所以煅烧操作需要减少石油焦中的挥发分含量，这也能有效保证含碳量。经过煅烧，石油焦的物化性能可以得到有效提升，根据煅烧的温度特征，石油焦中的挥发分含量基本都能降低至0.5%以内;其二，提高原料密度与强度。在煅烧之后，石油焦的体积会减小，密度和机械强度则会得到提高，这是因为煅烧期间挥发分得到有效排除。延迟石油焦煅烧变为煅后焦，密度能够提高30%左右，而体积则会降低最高50%，体积密度则提高10%以上，抗压强度也有了明显提升;其三，排除原料中的水分。因为延迟焦化法生产出的石油焦会被水冲出，所以水含量一般会较高，通常可以达到10%左右，而经过煅烧的石油焦则能够保证水分的有效排除;其四，加强原料的抗氧化性。由于石油焦在较高温度的环境下会不断排出氢、氧、硫等元素，所以化学活性也会降低，并且石油焦煅烧结束后，焦子抗氧化性以及化学稳定性都能够得到加强[1]。

2铝用预焙阳极煅烧工艺的技术应用

2.1 煅烧水处理技术

在铝用预焙阳极煅烧炉运作期间，需要通过冷却水套来将煅烧炉前的煅后焦进行冷却，避免煅后焦对排料设备带来的损坏。但地下水通常含碱量较高，若不进行针对性处理，冷却水在温度的作用下会结垢，大量水垢的形成会对冷却水套带来堵塞威胁。某公司在二期煅烧车间一开始采用循环水处理系统，利用强酸性阳离子交换树脂和吸附水中钙镁离子来完成水处理。在硬度較高的原水进入水处理树脂罐后会吸附水体中的钙镁离子，从而释放水中的钠离子，对水体进行软化。而树脂在吸附一定量的钙镁离子后便会逐渐趋于饱和状态，此时通过交换器将水排出，水的硬度会提高，而控制系统会根据预设的程序将高浓度氯化钠溶液促使树脂再生，令树脂能够再次处于可交换状态，能够实现树脂的循环利用[2]。

2.2 煅烧烟气脱硫技术

为贯彻可持续发展战略理念，降低大气污染，某公司煅烧炉系统采用脱硫设备，设备运作较为稳定，将烟气进行处理，保证经处理后的烟气能够符合有关排放标准。近年来我国对于工业环保指标要求越来越严格，重点控制化学需氧量（COD）和二氧化硫（SO2）、氨氮（NH3-N）等污染物，因此该公司针对脱硫设备进行改进，将原本的双碱法转变为石灰石-石膏法，不仅提高了脱硫率，同时也具备了显著的除尘效率，确保二氧化硫以及烟尘能够达到排放标准。石灰石-石膏法最主要的结构便是除尘脱硫塔，包含具有喷雾降温效果的倾斜烟气进口和脱硫除尘单元等，通过脱硫循环泵脱硫液输送到喷淋层。烟气经过脱硫塔入口先进行降温加湿，之后去除烟气中的颗粒物，然后烟气上升经过脱硫除尘强化组织，这一组织主要由外向旋流导流单元与内向喷射版构成，烟气通过后喷射脱硫液，保证气液的充分结合，提高脱硫除尘效率。

2.3 厂区污水处理技术

预焙阳极生产期间不可避免会生成污水，而污水若未经处理便排放则会对周边的水源和土壤带来严重影响，这也严重不符可持续发展战略理念。因此需要对厂区的生产污水进行科学处理，确保污水的排放能够符合有关标准要求。废水处理的主要方法便是分离水体中的污染物，或通过化学手段将水体中的污染物质分解，变成无污染性的水，实现水质的净化，避免水体夹杂固体污染物或细菌等。在经过处理后，污水还可以应用到其他方面实现回收再利用，根据处理方法的差异，废水处理通换仓可以划分物理、化学、生物处理法。其中物理处理法多以沉降和筛滤为主，化学处理法多以离子交换法、吸附法、电渗分析法等。生物处理法主要为活性污泥法、A/O法、A/B法以及SBR法等。如某公司所采用的预曝调节+A/O接触氧化+消毒处理法，A/O法便是以活性污泥法延伸而来的污水处理技术，通过好氧生物来实现污水的净化处理，具有较强的适应性和高容积负荷，排泥量较小，并且脱氧效果较为优异[3]。

3结束语

对于预焙阳极生产来说，煅烧工艺及设备具有决定性作用，而煅烧工艺的改进和调整能够有效提高煅烧炉的生产效益，提高煅后焦质量和预焙阳极的生产质量。在煅烧过程中通过煅烧水处理技术和烟气脱硫技术、污水处理技术的应用能够进一步改善生产效益，同时提高环保效益，有效减缓了生产过程的污染问题。

参考文献

[1] 温俊华，穆二军.预焙阳极焙烧炉烘炉新技术应用实践[J].炭素技术，2014（4）：52-56.

[2] 何川.预焙阳极焙烧炉焙烧特性研究[J].引文版：工程技术，2016 （6）：299.

[3] 王长虹. 铝用预焙阳极煅烧工艺的研究及应用[D].长沙：湖南大学，2017.