预焙阳极在焙烧过程中增加碳碗保护工序的措施建议.doc

预焙阳极在焙烧过程中增加碳碗保护工序的措施建议众所周知，预焙阳极是在保护介质填充料（我厂采用的是煅后焦小于6mm以下），隔绝空气保护下进行整个焙烧过程的。下面分别对填充料在焙烧过程中的作用和填充料在焙烧加热过程中对焙烧产品质量的影响进行阐述：一、 填充焦的作用：1、 隔绝空气防止氧化：在400以上，如制品直接与火焰接触，就会使制品烧损氧化，由于填充料覆盖在制品上起到了隔绝作用，避免了制品与火焰直接接触。从而达到了防止氧化的作用。2、 阻止制品在热塑性阶段弯曲、变形：制品中的煤沥青在受热温度达到其软化点时，就要软化，并在其自重作用下，发生流态变化，此时处于塑性阶段，但由于周围填充料的挤压保护作用，使制品保持原来形状。3、 传导热量，使制品均匀受热：焙烧是对制品间接加热过程，是热源把热量通过填充料传导给制品的，由于填充料粒度均匀，所以传导的热量也是均匀的。这样可保证同一梯度的制品受热均匀。4、 使挥发物得以排除，又不使正在分解的可结焦的物质随挥发物顺利排出：由于填充料包围制品，则阻碍挥发物的顺利排除，同时因填充料空隙存在又可使挥发物慢慢排出，从而保证了可析焦物能最大量的在制品中析焦，使制品各配方颗粒之间形成了更有效的有机结合体，达到提高制品强度，使制品抗氧化性提高，降低制品电阻率的目的。二、 填充料在焙烧加热过程中对焙烧产品质量的影响：在350以后粘结剂开始分解聚合，挥发物排出量逐渐增加，制品也不断膨胀并同时收缩，这时填充料的可压缩性、透气性、吸附性体现出重要的作用，制品内热解产物形成径向力的作用产生膨胀是随着填充料可压缩性的降低而降低，有利于粘结剂残炭率的提高。如果填充料一定，就取决于填充料的粒度组成，如果填充料粒度过细，大规格的制品挥发物难排除，导致裂纹；过粗填充料造成制品残炭率低；所以，填充料的吸附性和透气性要有一个适宜的范围，以达到既能最大提高残炭率，又能促使制品径向膨胀力与制品的机械强度达到动平衡状态，当然这种动平衡状态与升温速度有关，达到以上两方面，才能有效的提高焙烧产品的机械强度和密度。从而使制品的抗氧化性提高；降低其电阻率。经过近三年来，我厂生产的实践，在生产过程中，因预焙阳极碳碗蹋陷、与填充料的粘结、碳碗缺陷，所造成的阳极废品大于整个焙烧过程中废品率的百分之五以上。这将造成碳块生产成本的增加，从而也就导致了每吨铝生产成本的增加。“阳极是电解的心脏”，电解过程中，阳极工作质量的好与坏，将直接影响到电解槽的槽状态和工艺状态，严重时将会造成病槽。下面就预焙阳极碳碗缺陷，对下道工序组装和电解使用过程中的危害做简单的阐述：1、 首先对组装工序浇铸有影响，造成组装时钢爪与碳块不能水平摆放接触，从而将造成导杆偏移，不在二块组装碳块的正中间。如果这样的组装块进入到电解使用，将会造成阳极极掌面不水平，造成本组碳块之间二块碳块的极距分别与铝水极距不一样，从而导致由同一根铝导杆通入的电流分配到二块阳极时，电流分布的不均匀，这样将会造成另一块碳块电流负荷增大，严重时将会导致另一块碳块钢爪发红、加速磷铸铁氧化，造成阳极碳块脱落等现象。导致整组碳块报废，不得不进行临时更换阳极。使电解成本增加。不利益电解槽工艺状态的平稳和保持。2、 使组装磷铁浇铸的工艺难度增加，使磷铁浇铸铁水不能均匀的浇铸在整个阳极碳碗底面或侧部，增加磷铁水的用量，造成组装成本的增加。同时这样浇铸磷铁水不均匀的碳块，将会造成电解使用过程中、阳极导杆钢爪与阳极碳块联接之间的过电压，降低了导电率，从而会降低电解的电流效益。踪上所述，造成以上二个方面预焙阳极缺陷的原因，都是阳极碳碗缺陷引起的。为了更有效的提高预焙阳极的质量，降低阳极生产和电解铝生产成本；减少和避免预焙阳极焙烧过程中碳碗废品和缺陷的产生，可采取以下的措施和方法。一、首先采用碳碗底部加垫纸壳的方法：1、 建议首先做这一实验：就是在碳块焙烧前，用废弃的包装纸箱，做成与碳块棒吼模相同直径的园形底壳板，放入焙烧块的四个棒吼模内，然后再装入焙烧炉内，进行填充料的装填后，再进行碳块焙烧。这样做的目的，主要是避免填充料直接与焙烧块接触，从而可避免煤沥青在其软化点温度和挥发物排出时引起的填充料与碳块棒吼模之间的粘结，从而减少碳碗缺陷和出炉后碳碗清焦工作，避免清焦过程中人为的损坏碳碗造成废块的发生。有利于减少清焦难度。2、 考虑到焙烧装炉为碳块立式放置的工艺，可在碳碗内放置隔离填充料与碳碗接触纸底板时，在纸底板上涂抹相应的环氧树脂（乳胶），使之与碳碗粘结在一起，不至于在装炉时掉落出来。一切有机的物质焦化后，所形成的最终物质成份为炭。所以这样做并不会造成填充料和碳块本生的任何污染。3、 由于采用的是废弃的包装箱纸壳，做为焙烧碳块碳碗与填充料隔离层，故此在焙烧温度400以前，隔离纸壳早已经在此温度下自行焦化，形成一层具有良好透气性松软的炭膜。从而不会影响到在400以上时碳块在焙烧过程中的焦化过程。而隔离纸壳所形成的松软炭膜此时正好有效的避免了碳碗与填充料的粘结。同时在填充料应力挤压下，能承受和适应生阳极在整个膨胀过程中的各径向膨胀应力。并且纸壳焦化后，所形成的炭并不会污染到我们所使用的填充料。且纸壳生成的炭在整个填充料中来说，所占的量，相当的少。从理论上讲也不至污染到填充料成份。结论：预焙阳极生制品焙烧之前，在各碳碗内增加一层保护隔膜。从而能起到有效隔离填充料与碳碗的粘结，能有效的提高焙烧块碳碗的质量，避免碳碗缺陷的产生，减少清焦难度和清焦时的人为废品。避免因碳碗缺陷给下道工序，组装带来工艺操作的困难。提高钢爪与碳块之间的结合面，使钢爪与碳块在磷铸铁的作用下，结合得更加的牢靠，降低其过电压。有利于电解槽工况的稳定，降低阳极生产成本和每吨铝的生产成本。如果上述实验应用到实践后，证明是可行的，对提高预焙阳极质量有显著效果，能有效的避免焙烧过程中因碳碗缺陷而产生的废品。那么我们可将进行下一步。将全碳碗隔离与填充焦进行焙烧的实施工作，其图片和棒吼模设计图纸一并附上：二、碳碗和棒吼模图片：图一图二图三图一、图二、图三是为其亚铝厂生产的碳块碳碗模形和棒吼模形。 图四 图五 图六图四、图五、图六为我厂现用碳块碳碗模形和棒吼模形。三、棒吼模设计图纸（请用AutoCAD程序打开）：图七：图七：为棒吼模设计图纸四、设计构想：在实际生产过程当中，我们可以根据各种棒吼模不同的形状，先制造出相应的，碳碗焙烧保护套模具的阴模和阳模。阴模的设计要求考虑到保护套放入碳碗时的适合程度，应比实际碳碗小1mm；由于保护套必须具有一定的厚度，在焦化后才能形成相应厚度的松软炭保护层；固此，阳模的设计间隙应比阴模小35mm。然后，利用注压技术就可以方便，大量的生产出预焙阳极碳块碳碗，在焙烧过程中所需的碳碗保护套；将此碳碗保护套底部稍稍涂抹上环氧树脂（乳胶），在预焙阳极生块，进入焙烧炉焙烧之前，放置在各碳碗内，隔离阳极碳碗在整个焙烧过程中直接与填充料的接触，而保护套在400之前就早已炭化，其炭化所生成的松软质炭，可以很好的隔离碳碗与填充料的粘结，从而起到了保护作用，避免了碳碗与填充料之间的粘结。便于出炉后的碳碗清焦，也就避免了清焦时人为损坏废品的产生，同时降低了碳碗的清焦难度。达到了碳碗的保护目的。五、材质选择和生产商的寻找：1、 材质选择的原则：、要求制做碳碗保护套的材质，必须是在400以前易于焦化的物质；、这种物质最终焦化后的产物，不会污染填充料；、便于注压，来源广泛，易于寻找，经济低廉。2、 几种材质的供选：、纸浆（劣质纸张）；、锯木粉（面）；、稻草、小麦秸杆；、生产一次性快餐盒、鸡蛋保护转运箱，各类小型电器运输保护盒的有机注压材料；等等其它价廉的有机复合材料。3、 生产厂商：、本公司碳环厂开发自行生产；、注塑压铸件厂；、生产一次性纸杯、饭盒厂家、包装纸箱厂；、造纸厂；4、 成本估算：、初期制造注压模具：设计、制造费用估计在3万到5万之间；、我厂使用的是四孔块、如果选用的是以上材料制作的保护套，估计每个保护套成本加售价在0.5元。每块碳块材料成本增加2元人民币左右。六、应运前景：由于目前各碳素厂预焙阳极焙烧时，未对阳极碳碗，采取实质性独立的保护措施，更没有专门的，根据其碳碗形状放置碳碗保护套后，进行焙烧这一工序。而预焙阳极在焙烧过程中，总是或多或少的出现碳碗缺陷废品，同时无可避免的会发生填充料与碳碗之间的粘结；粘结后给清焦带来一定难度，从而又增加了人工清焦时，碳碗的损坏和造成碳碗缺陷。由于以上原因，是导致焙烧合格率降低的一个因素，同时碳碗缺陷的后果和影响，在文前已做了详尽说明。为此，极有必要开发一种成本低廉、实用性强、效果明显的碳碗保护技术。以降低预焙阳极焙烧