一种利用无烟煤制备铝用预焙阳极的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用无烟煤制备铝用预焙阳极的方法，利用低灰无烟煤制备煅后无烟煤，用得到的煅后无烟煤替代部分煅后石油焦作为铝用预焙阳极骨料，与煅后石油焦配料干混后，加入预热的粘结剂湿混形成糊料，糊料经成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极；其中，所述低灰无烟煤的灰分含量小于4wt%，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的1wt%-40wt%，其余骨料为煅后石油焦。本发明拓宽了制备铝用预焙阳极原料来源，降低了预焙阳极的生产成本，同时为无烟煤的高附加值利用开辟了新的途径。
【专利说明】一种利用无烟煤制备铝用预焙阳极的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电解铝领域，具体涉及一种利用低灰无烟煤替代石油焦制备铝用预焙阳极的方法。
【背景技术】
[0002]铝电解阳极传统生产原料是石油焦，其原料成本约占电解铝生产成本的14%，是电解铝生产中成本较高的关键组成部分。石油焦作为铝用炭阳极传统生产的主要原材料，生产一吨炭阳极约需要石油焦一吨左右。由于近年来我国铝工业的快速发展，石油焦资源持续紧张以及其品质亦呈不断下降的趋势，目前石油焦费用占阳极生产成本50~55%。另外，阳极生产过程中石油焦内的硫约有30%转变为SO2中排出，污染环境。因此，寻找可替代石油焦的原料生产预焙阳极，对降低阳极生产成本、提高电解铝的成本竞争力以及降低SO2排放都具有重要意义。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用无烟煤煤制备铝用预焙阳极的方法，以解决石油焦资源供应短缺的问题。
[0004]为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种利用无烟煤制备铝用预焙阳极的方法，利用低灰无烟煤制备煅后无烟煤，用得到的煅后无烟煤替代部分煅后石油焦作为铝用预焙阳极骨料，与煅后石油焦配料干混后，加入预热的粘结剂湿混形成糊料，糊料经成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极；其中，所述低灰无烟煤的灰分含量<4wt%，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的lwt%-40wt%，其余骨料为煅后石油焦。
[0006]根据本发明所述的方法，所述低灰无烟煤可以是直接开采出的灰分含量<4wt%的无烟煤，或者是经过脱灰处理得到的低灰无烟煤，目前常用的脱灰方法有物理法、化学法以及物理-化学法，物理法包括摩擦静电法、选择性絮凝法和选煤机多次精选法，可将细碎至
0.074mm以下的煤粉灰分降至0.67wt%-0.78wt%左右；化学法包括氢氟酸法、常规酸碱法、化学煤技术等，效果较好时可将灰分降至0.5wt%左右；物理-化学法包括Otisca-T工艺和油团-浮选工艺，也可使灰分降至lwt%左右。
[0007]在本发明中，可以通过与制备煅后石油焦相同的方式用低灰无烟煤制备煅后无烟煤，具体地，本发明采用上海微行炉业有限公司MXX型高温煅烧实验炉设备在1600-1800°C下经2-8小时制备得到煅后无烟煤。优选地，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的10wt%-40wt%，其余骨料为煅后石油焦；进一步优选地，所述低灰无烟煤中灰分含量小于2wt%，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的20wt%-30wt%，其余骨料为煅后石油焦。
[0008]在本发明中，所述干混是指将破碎后的煅后无烟煤与煅后石油焦混合均匀，比如通过机械搅拌混合均匀，所述煅后无烟煤破碎后的粒度分布参照现有技术中骨料全部为煅后石油焦时的粒度分布，以使干混后骨料的粒度分布与现有技术中骨料的粒度分布大体一致，比如粒度< 0.074mm的粉料占75wt%，粒度为2_4mm的粉料占25wt%。
[0009]优选地，所述煅后无烟煤与所述煅后石油焦的干混时间为30_50min，进一步优选为 35 ~45min。
[0010]在本发明中，所述湿混是指将粘结剂与煅后无烟煤和煅后石油焦的混合物混合形成糊料，其中所述粘结剂为制备预焙阳极中常用的煤质浙青，包括:低温浙青、中温浙青、高温浙青和改质浙青，优选地，在本发明中，所述粘结剂选用的是热聚法生产的改质浙青，以中温浙青为原料，连续用泵送入带有搅拌的反映釜，经过加热反应，析出小分子气体，釜液即为改质浙青，用量为所述糊料总重量的14~17wt%，其预热温度为100~130°C ;进一步优选地，所述粘结剂用量为15~16wt%，其预热温度为110~120°C。
[0011]在本发明中，糊料成型的方式有两种:振动成型、模压成型，优选地，本发明的糊料成型方式为振动成型，该振动成型过程中振动时间为5~lOmin，进一步优选地所述振动时间为6~8min。
[0012]与技术相比，本发明利用无烟煤替代煅后石油焦制备阳极，由于无烟煤与石油焦相比价格便宜，可较大幅度地降低阳极材料的生产成本，在提高电解铝经济效益的同时，还为无烟煤的高附加值利用开辟了新的途径。
【具体实施方式】
[0013]以下将结合实施例对本发明做出进一步的说明，但本发明并不限于此。
[0014]以下实施例中所使用的原料和主要设备说明如下:
[0015]混捏设备:南通范氏机械有限公司生产的TH型混捏机；
[0016]振动成型设备:郑州沃力重工机械有限公司YG型振动成型机；
[0017]高温煅烧实验炉:上海微行炉业有限公司MXX型高温煅烧实验炉；
[0018]浙青碳化焙烧炉:长沙远东电炉厂，额定温度1600°C，电压380伏，额定功率8千瓦，加热室尺寸 300mmX 150mmX 1 20mm ；
[0019]抗压强度测试设备:济南星火试验机有限公司生产的YES-100型碳素材料抗压强度试验机；
[0020]电阻率测试设备:北京中慧天诚科技有限公司ZH1795型炭素制品电阻率测试仪；
[0021]体积密度和真密度:根据GB6154-1985测定；
[0022]原料无烟煤购自神华准格尔能源责任有限公司，其灰分含量为2.28wt% ；
[0023]粘结剂为改质浙青，来自河北华雨炼厂，软化点:100-120°C，甲苯不溶物:28-34wt%,水份< 5wt%,喹啉不溶物:8-15wt%，B-树脂含量:16，结焦值:50wt%,灰份^ 0.3wt% ；
[0024]煅后石油焦购自武汉鸿源碳素有限公司；
[0025]实施例1
[0026]原料无烟煤经1600°C隔离空气加热得到煅后无烟煤，将所得煅后无烟煤与煅后石油焦以重量比为10:90的比例配料混合均匀，干混30min后，添加预热后的粘结剂湿混，糊料经振动成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极。糊料中粘结剂的含量为17wt%，所述粘结剂的预热温度为100°C，振动时间为5min，焙烧温度1200°C。制得的铝用预焙阳极:体积密度1.49g/cm3、真密度1.938/0113、电阻率55 4 Ωm、抗压强度30.5MPa、C02反应性残留率78.5%。
[0027]实施例2
[0028]原料无烟煤脱灰至灰分为0.9wt%，经1600°C隔离空气加热得到煅后无烟煤，将所得煅后无烟煤与煅后石油焦以重量比为10:90的比例配料混合均匀，干混30min后，添加预热后的粘结剂湿混，糊料经振动成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极。糊料中粘结剂的含量为17wt%,所述粘结剂的预热温度为100°C，振动时间为5min，焙烧温度1200°C。制得的铝用预焙阳极:体积密度1.51g/cm3、真密度1.95g/cm3、电阻率59 μ Ωm、抗压强度31.5MPa、CO2反应性残留率81.5%。
[0029]实施例3
[0030]原料无烟煤脱灰至灰分为1.35wt%，经1600°C隔离空气加热得到煅后无烟煤，将所得煅后无烟煤与煅后石油焦以重量比为20:80的比例配料混合均匀，预热干混35min后，添加粘结剂湿混，糊料经振动成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极。糊料中粘结剂的含量为16wt%,粘结剂预热温度为110°C，振动时间为7min，焙烧温度1200°C。制得的铝用预焙阳极:体积密度1.53g/cm3、真密度2.0lg/cm3、电阻率56 μ Ωm、抗压强度33.6MPa、C02反应性残留率82.4%。
[0031]实施例4
[0032]原料无烟煤脱灰至灰分为1.58wt%，经1600°C隔离空气加热得到煅后无烟煤，将所得煅后无烟煤与煅后石油焦以重量比为30:70的比例配料混合均匀，预热干混40min后，添加粘结剂湿混，糊料经振动成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极。糊料中粘结剂的含量为15wt%,粘结剂预热温度为120°C，振动时间为8min，焙烧温度1200°C。制得的铝用预焙阳极:体积密度1.53g/cm3、真密度1.98g/cm3、电阻率58 μ Ωπι、抗压强度31MPa、C02反应性残留率78.5%。
[0033]实施例5
[0034]原料无烟煤脱灰至灰分为1.89wt%，经1600°C隔离空气加热得到煅后无烟煤，将所得煅后无烟煤与煅后石油焦以重量比为40:60的比例配料混合均匀，干混50min后，添加粘结剂湿混，糊料经振动成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极。糊料中粘结剂的含量为14.5wt%,粘结剂预热温度为130°C，振动时间为lOmin，焙烧温度1200°C。制得的铝用预焙阳极:体积密度1.50g/cm3、真密度1.93g/cm3、电阻率62 μ Ωm、抗压强度30.5MPa、C02反应性残留率77.3%。
【权利要求】
1.一种利用无烟煤制备铝用预焙阳极的方法，其特征在于，利用低灰无烟煤制备煅后无烟煤，用得到的煅后无烟煤替代部分煅后石油焦作为铝用预焙阳极骨料，与煅后石油焦配料干混后，加入预热的粘结剂湿混形成糊料，糊料经成型、焙烧制成铝用预焙炭阳极；其中，所述低灰无烟煤的灰分含量<4wt%，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的lwt%-40wt%,其余骨料为煅后石油焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的 10wt%_40wt%。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低灰无烟煤的灰分小于2wt%，所述煅后无烟煤的用量为所述骨料总重量的20wt%-30wt%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述煅后无烟煤与所述煅后石油焦的干混时间为30-50min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为热聚法生产的改质浙青，其用量为所述糊料总重量的14~17wt%，预热温度为100~130°C。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘结剂用量为所述糊料总重量的15~16wt%，预热温度为110~120°C。
7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于，所述糊料经振动成型，其振动时间为5~IOmin0
【文档编号】C25C3/12GK103741168SQ201310741843
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】池君洲, 韩硕, 张锋, 赵明, 郭昭华, 王永旺, 张一雯, 韩建国 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准能资源综合开发有限公司