预焙阳极焙烧工艺的优化与实践

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1、预焙阳极焙烧工艺的优化与实践王喜春　高翔　李东根焦作万方铝业股份有限公司，河南,焦作454171摘要：本文介绍了焦作万方对预焙阳极焙烧炉控制方法的改进，炉墙缝的合理设置和填充料的正确使用，最终焙烧温度的确定，焙烧曲线的优化，使挥发分能燃烧充分，降低了重油消耗，产品质量、实收率及外观合格率都得到了大幅提高，铝电解使用性能良好。火焰移动周期可从36h缩短到27h，效益显著。关键词：预焙阳极；焙烧工艺；优化；挥发分；充分燃烧；质量提高我国的敞开式环式焙烧炉是在消化80年代初引进的日轻焙烧技术的基础上发展起来的，常用的焙烧工艺不能充分利用挥发分燃烧产生的热量，致使焙烧热能消耗一直较高

2、；挥发分燃烧不充分，造成烟气净化负担较重；升温速度控制不理想，产品质量较差。焦作万方54室敞开式阳极焙烧炉设计产能为4.2万吨/年，由三个火焰系统组成，每个炉室有8条火道7个料箱，分6层卧装；焙烧炉面设备采用机电一体化燃烧架和机电一体化排烟架，DCS自动控制系统；以重油作燃料；所用生阳极为大颗粒配方，沥青用量为17%；于2001年3月投入生产。经过对焙烧工艺的不断探索和优化，焦作万方在挥发分充分燃烧、燃料消耗降低、实收率增加、阳极内在质量及外观合格率提高等方面取得了较好效果。1.6控制方法的改进传统升温曲线一般都是控制每个炉室的每条火道的温度，根据温度情况，用人工调节排烟架风

3、门开度和燃料量进行温度控制。挥发分开始排出时由于炉室温度低基本不能燃烧，到次高温炉室，炭块挥发分大量排出导致炉室温度超高时，则打开看火孔透入冷空气降温，所以挥发分燃烧产生的热量，没有得到充分利用。一种方法是只控制燃烧架加热的高温炉室温度，负压控制完全凭人工经验，保证高温炉室不带正压就行了，低温炉室温度不控制。结果是预热炉室温度跟不上升温曲线，挥发分基本没有燃烧就排入了烟道，燃料消耗高，产品实收率低。焦作万方阳极焙烧加热设备采用脉冲式燃烧控制器，DCS自动控制系统，可精确对每条火道的温度和负压进行自动调节，控温精度为：预热段±20℃；加热段±2℃。炉室水平及垂直温差小于30℃。

4、我们在控制方法上的改进是：对低温和高温炉室进行控温，挥发分排出炉室自由升温—即只需控制1P、4P、5P、6P炉室温度，2P、3P炉室自由升温。在优化的焙烧曲线下，挥发分排出区域的火道温度可达650℃以上，保障了挥发分的充分燃烧，节约了燃料消耗。2．炉墙缝的合理设置及填充料的正确使用这里重点要解决的是焙烧气氛和压力的问题。由于粘结剂分解生成的气体不断地通过制品内部和填充料间隙，使制品内外层和填充料内外层之间都存在着分解气体的浓度梯度，若分解气体浓度低，则分解气体从制品中向外扩散的速度快，促进了粘结剂热分解反应的进行，使粘结剂的析焦量减少，反之，若分解气体排出速度慢，则析焦量增加

5、。当焙烧体系达到300－400℃时，粘结剂的分解和缩聚反应同时进行，如果增加体系的压力，反应将向缩聚方向移动，同时还可减少分解产物的浓度梯度，使第一次反应产物在焙烧体系中延长停留时间，有利于参与缩聚反应，既可提高析焦量，又有利于中间相小球体的生成[1]由于多种原因，焦作炉的炉墙缝分布在2－10mm之间，非常不利于生产，投产初期的质量及实收率都不太理想。我们采取措施，将炉墙缝控制在1-3mm之间，实践证明有益于产品质量的提高及实收率的增加。对于填充料，原设计为6-3mm的煅后焦。煅后焦一方面价格贵（1200元/t），另一方面透气率太高，挥发分排出过快，体系压力低。因此我们改用了

6、冶金焦，粒度选为6-1mm6，价格仅330元/t，可以解决上述两个问题。但由于挥发分在通过填充料的过程中，一部分会被吸收，一部分在热的填充料颗粒表面形成热解炭膜，而新冶金焦的吸附性恰恰较强，会导致析焦量减少，因此在如何使用的问题上，我们的做法是将新冶金焦做覆盖料，避免与阳极直接接触。另外一个措施是在预热炉室填充料表面覆盖塑料薄膜，一方面减少了负压泄漏，可以低负压操作，另一方面也使得挥发分排出速度减慢，增加析焦量。3.　焙烧曲线的优化从工艺的角度，焙烧曲线应考虑3个参数：阳极升温梯度，阳极最终焙烧温度和高温保温时间。3.1　阳极升温梯度阳极升温梯度主要是控制挥发分大量逸出的中温

7、阶段，这个阶段制品温度为200－700℃之间，此阶段大量排出挥发分，同时粘焦剂逐渐焦化，为了提高沥青析焦量，改善制品的各种理化性能，该阶段必须严格控制升温速率，尤其是200－500℃之间，否则升温过快，会造成裂纹、疏松、孔度增加、体积密度下降。同时，还要调整好挥发分的燃烧位置，防止挥发分燃烧过快或过慢。一般来说，挥发分燃烧的炉室要离强制加热区（燃烧炉室）足够远，这样可增大烟气与阳极块之间的温度差，有利于热量的传递；挥发分燃烧区亦要离排烟架足够远，以防止挥发分产生的热量没有被充分利用就由排烟架排走。因此，