阳极生产工艺流程及主要设备简介

2006.12.28

铝用阳极生产工艺流程目录

阳极在铝电解中的应用碳素发展历史阳极生产工艺流程及主要设备阳极在铝电解中的应用在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同阳极接触。在各种材料中，能够抵抗这种侵蚀性并能良好地导电而价格低廉的唯有炭素材料,因此目前铝工业均采用炭阳极和炭阴极。炭阳极在电解过程中参与电化学反应而连续消耗，其理论消耗是334kg/t-Al，而大型预焙槽生产中实际消耗一般为400～500kg/t-Al，这与阳极质量、电解技术条件有关。降低阳极消耗可以提高铝厂的电流效率、降低电耗和增加铝产量，降低生产成本，从而提高经济效益。阳极的作用主要有两种：l导电；l参加电解时的化学反应和电化学反应。3C+2Al2O3=3CO2↑+4Al铝电解对阳极的基本要求

1、电阻率低；

2、导热率高；

3、良好的抗热冲击性和化学稳定性，使阳极能够在高温和腐蚀性的环境下长期稳定工作；

4、灰份含量低，有效降低金属铝的杂质含量；

5、较高的机械强度，能够经受粗糙的搬运；

6、较高的体积密度和较低的孔隙率，降低气体渗透率，减少阳极内部氧化,减少金属铝的浸入.碳素生产的历史

1、1800年，HumphryDavy把木头炭化成棒，作为电极产生电弧。2、1876年，Carre把15份纯焦炭细粉/5份煅烧过的灯黑/7~8份糖浆，混捏成硬的糊状物，然后用液压方法成型，进行焙烧。3、1891年，E．G．Acheson用他的电阻炉，生产了一种碳化硅磨料。

4、1897年，E．G．Acheson生产了第一炉石墨电极。5、1900年，Acheson公司在美国纽约开始建厂，生产石墨电极。

由上可见，碳素生产只有100多年的历史，和诸多产业部门相比，历史是很短的。中国，在解放前没有碳素工业。在第一个五年计划期间从前苏联引进了第一个碳素厂和第一个电碳厂，二者均为当时的156项工程之一。1955年吉林炭素厂投产，1958年哈尔滨电碳厂投产。因此中国的炭素工业才50年。生产工艺

生产阳极的主要原料：石油焦、煤沥青。

石油焦是石油经过常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油和石油沥青经过500℃炭化而得到的产品。煤沥青是生产阳极最普通的粘接剂。根据软化点的不同，它分为低温煤沥青、中温煤沥青和高温煤沥青。改质沥青是煤沥青经过热处理后得到的产物。热处理能除去一部分挥发份和水分，使芳香族化合物的含量提高，从而提高沥青的粘接性和残碳量。阳极生产工艺

石油焦粗碎后入回转窑中煅烧(除去水份、挥发份、提高真密度、降低电阻率、提高机械强度和抗氧化性)即为煅后焦，经破碎、筛分、磨粉，再与经破碎、筛分的残极、生碎等回收料配料后加入液体沥青进行混捏。混捏好的糊料经振动成型机制成生阳极块，冷却后送至阳极焙烧炉在1200℃温度下进行焙烧(提高强度,降低电阻率)。阳极炭块在阳极组装工段与导杆组成阳极组。残极在残极清理房中清理电解质后，回收的电解质经破碎后送电解车间使用；清理后残极送至组装工段，由抛丸清理机清理表面电解质、残极压脱机压脱残极、磷铁压脱机压脱铁环。压脱的残极经破碎后送炭素生产系统重新配料使用；压脱的磷生铁清理后送磷生铁工频炉配料使用。根据生产的需要，阳极生产分为四个车间：煅烧车间、制糊成型车间、焙烧车间和组装车间。

煅烧车间

煅烧是把各种固体炭质原料（如生石油焦）在隔绝空气的条件下进行高温热处理的过程。在煅烧过程中，原料的物理化学性质和结构均发生变化。一般情况下，煅烧温度为1250—1350℃。煅烧的目的是：（1）排除原料中的水分；（2）排除原料中的挥发分；（3）提高原料的理化性能：提高原料的密度和机械性能；提高原料的导电性；提高原料的化学稳定性和抗氧化性。煅烧工艺流程烟气净化系统煅烧系统

软水站循环水

导热油炉

余热锅炉

煅后输送系统煅前输送系统煅后料仓煅烧回转窑回转窑主要技术性能结构尺寸：φ2200×45000（mm）产能：5.5T/h.台加料块度：<70mm窑转速：0-3.0无级调速斜度：30/1000煅烧带温度：1150℃-1250℃窑头负压：-5—－15Pa

主驱动电机：55KW

柴油机功率9.7KW冷却机冷却机规格及性能规格尺寸：Ф1800×18000（mm）冷却能力：6.0t/h.台转速：0-3rpm变频调速安装斜度：30/1000进冷却机进料料温：<1000℃出冷却机出料料温：<60℃制糊成型车间

混捏是把定量的骨料和粉料与粘接剂在一定的温度和一定时间内混捏成具有良好可塑性糊料的过程。糊料混捏有两种方式：连续混捏和间断混捏。

制糊成型工艺流程煅后石油焦---破碎---筛分-------------粗焦仓----配料称------

---中焦仓----配料称------

---细焦仓----配料称------

磨前仓----磨粉------粉料仓----配料称------------预热------焙烧废阳极---破碎

组装残极---残极储仓---破碎---筛分---粗残仓---配料称-----

---细残仓---配料称-----

生碎料

---破碎---生碎储仓---破碎---筛分---生碎仓---配料称---废生阳极固体沥青－沥青熔化－沥青沉淀装置－－沥青高位槽－－沥青配料称－

生阳极产品---冷却输送---振动成型---冷却---混捏---振动筛预热螺旋混捏机冷却机配料秤震动成型机

焙烧车间焙烧是炭素生制品在填充料保护下，在加热炉内按照一定的升温速度进行加热，使生制品中粘结剂（煤沥青）炭化的热处理过程。煤沥青炭化后形成焦炭网格，将不同粒度的骨料颗粒牢固的连接成一个整体，从而使焙烧后的制品具有一定的强度并获得所需要的物理化学性能。焙烧的目的在于：通过调节和控制使制品获得所需要的外观和理化性能指标。焙烧过程中，生制品将发生以下变化：1、排除挥发分使用煤沥青作为粘结剂的生制品，经焙烧加热后一般排除约10％的挥发分。2、粘结剂焦化生制品按照一定的工艺条件进行焙烧，使粘结剂焦化，在骨料颗粒间形成焦炭网格，把所有不同粒度的骨料牢固地连接在一起，使制品具有一定的理化性能。在相同条件下，焦化率越高，其质量越好。3、固定几何形状生制品在焙烧过程中，发生软化，粘结剂迁移现象。随着温度的升高，形成焦化网，使制品硬化。4、降低电阻率由于挥发分的排除，沥青焦化形成焦炭网格，沥青发生分解和聚合反应，生成大的六角炭环平面网等原因，其电阻率大幅度下降。生制品电阻率大约为10000×10－6Ω.m，经过焙烧后降至50～65×10－6Ω.m，成为良好的导体。5、体积进一步收缩焙烧后制品直径收缩1％左右，长度收缩2％左右，体积收缩为2～3％焙烧工艺流程炭块转运站编组系统焙烧解组编组流程生块检验生块填充堆垛天车上生块输送线送至编组机编组装炉按照《生阳极外观检验标准》对阳极进行复检填充料填至碳碗的2/3处7块/组交错排列，碳块上下间距错位不大于30mm火道墙与碳块距离大于50mm，填充料要捣实炉面多功能天车装炉排烟架(预热区)加热架(加热区)冷却区加热3个周期，28h/周期由重油站系统供油多功能天车出炉预热3个周期，28h/周期冷却8个周期，28h/周期解组流程多功能天车吸料出炉至解组机解组机解组解组输送机送至转运站堆垛天车对焙烧块下线库存吸出的料通过螺旋输送机入斗提后进料仓解组时产生的粉尘经过除尘器收拢后可外卖创收烟气净化系统焙烧烟气净化预除尘器冷却喷淋塔电捕焦油器排烟风机(一运一备）经环形烟道烟囱除去大量可吸附粉尘将烟气降温到90~100℃吸附烟气中的焦油、硫份等,使排放达到环保要求焙烧炉多功能天车堆垛天车炭块编组机组烟气净化系统组装车间组装车间的主要任务是将电解返回的残极经残极清理、残极压脱、磷铁环压脱后，在阳极组装工区用中频炉熔化的磷生铁将焙烧来的新阳极和导杆铸成一体后成为阳极组装块供电解使