最终焙烧温度对阳极理化性能的影响分析及缩短焙烧周期的探讨
浅谈影响预焙阳极质量的因素
浅谈影响预焙阳极质量的因素作者：张晓光姚清涛王岩来源：《西部论丛》2019年第04期摘要：在铝电解碳阳极生产过程中，影响预焙阳极质量的有多种因素。
文章通过理论和生产实际相结合，分析了影响阳极质量的主要因素，提出了通过加强原料质量、用量控制、混捏温度对阳极炭块质量的重要性、优化生产配方及工艺，合理焙烧、从而生产优质阳极。
预焙阳极作为铝电解生产的阳极材料，在铝电解生产中起到参与电化学反应和电解导电的重要作用。
预焙阳极质量性能的好坏直接影响着铝电解槽工作状况的保持及原铝质量的提高，预焙阳极的额外消耗（过剩消耗），不仅会增加铝电解生产成本，而且会影响电解槽的正常工作参数，并且电解过程容易形成过量碳渣，进而严重影响原铝生产，给电解铝生产操作带来较大困难。
本文根据多年的实践研究，对影响阳极质量的因素进行分析。
关键词：预焙；阳极；质量；因素一、预焙阳极生产原料的微量元素预焙阳极生产采用煅烧石油焦、沥青和返回料（电解铝厂返回的电解残极、焙烧碎料、生碎料）为原料。
预焙阳极生产大体分为三个过程：原料石油焦的预处理（煅烧），原料经破碎、筛分、配料，生产出生阳极，再经焙烧得到预焙阳极产品。
（一）原材料中的微量元素预焙阳极中微元素的来源。
微量元素主要来源于生产预焙阳极的主要原料石油焦、沥青等所含的灰份.此外还有生产工艺中返回料时进入阳极的灰份以及在生产阳极过程中进入阳极中的灰份。
在这些灰份中所含的微量元素主要包括了铁、硅、碱金属、碱土金属、钒、铬、钛和锰等。
（二）微量元素对预焙阳极危害降低铝成品纯度、机械性能、导电性能。
这类危害微量元素有Si、V 、Ti、Fe、Mn等。
影响炭素制品的质量，使其物理性能下降，这类危害微量元素多为非金属元素，如S、P等杂质含量高的阳极在焙烧过程中脆性增加，阳极发生裂纹。
此外，Na、V、Na等元素虽然对电解质、铝的质量无大危害，但它影响炭阳极的反应性能，在二氧化碳、空气及电化学反应中，对阳极起催化作用，使阳极选择性氧化加剧，造成阳极易掉渣、掉块。
预焙阳极焙烧工艺的优化与实践
预焙阳极焙烧工艺的优化与实践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；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. 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℃。
《2024年锰铁催化剂的制备及其NO中低温催化氧化性能研究》范文
《锰铁催化剂的制备及其NO中低温催化氧化性能研究》篇一一、引言随着环境问题日益严峻，工业尾气处理及减少氮氧化物（NOx）排放已成为当前研究的热点。
锰铁催化剂因其良好的催化性能和较低的成本，在NOx催化氧化中得到了广泛的应用。
本文旨在研究锰铁催化剂的制备方法及其在NO中低温催化氧化性能，为实际应用提供理论依据。
二、锰铁催化剂的制备1. 原材料的选择锰铁催化剂的主要原材料为锰、铁以及载体（如氧化铝、二氧化硅等）。
本文选取纯度较高的锰、铁元素及高比表面积的载体进行实验。
2. 制备方法（1）溶胶凝胶法：将锰、铁盐溶液与载体混合，经过溶胶凝胶过程，形成均匀的催化剂前驱体。
（2）焙烧：将前驱体在特定温度下进行焙烧，形成锰铁氧化物催化剂。
（3）成型：将焙烧后的催化剂进行破碎、筛分、成型等处理，得到所需的催化剂形状。
三、催化剂的表征与性能评价1. 催化剂的表征采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂的晶体结构、形貌等进行表征。
2. 性能评价通过模拟工业尾气条件，评价催化剂在NO中低温（如200-300℃）催化氧化性能。
采用固定床反应器进行实验，以NO转化率为评价指标。
四、结果与讨论1. 制备条件对催化剂性能的影响（1）焙烧温度：焙烧温度对催化剂的晶体结构及催化性能有显著影响。
适当提高焙烧温度有利于提高催化剂的结晶度和比表面积，从而提高催化性能。
（2）锰铁比例：锰铁比例影响催化剂的氧化还原性能和NO 吸附能力。
适当调整锰铁比例可优化催化剂的催化性能。
2. 催化剂的NO中低温催化氧化性能实验结果表明，制备的锰铁催化剂在NO中低温催化氧化中表现出良好的性能。
在特定条件下，NO转化率可达到较高水平。
同时，催化剂具有良好的稳定性和抗硫性能。
五、结论本文研究了锰铁催化剂的制备方法及其在NO中低温催化氧化性能。
通过调整制备条件和优化锰铁比例，成功制备出具有较高NO转化率的锰铁催化剂。
阳极焙烧过程中的温度分布及挥发分逸出行为
第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020阳极焙烧过程中的温度分布及挥发分逸出行为冯明杰，郭奕，毛成(东北大学冶金学院，辽宁沈阳，110819)摘要：在构建阳极挥发分逸出模型基础上，以Fluent15.0为计算平台，采用数值模拟方法研究阳极在整个焙烧过程中的温度分布和挥发分的逸出行为。
研究结果表明：料箱内的温差难以彻底消除，处于不同位置的阳极的温度分布存在显著差异，上层温度高于下层温度，右侧温度高于左侧温度；但对于单块阳极，其上下温差或水平温差都不大；随着焙烧进行，低温区向火焰流动方向移动；随着加热过程的进行，阳极内的挥发分残余量逐渐减少，但处于料箱内不同位置的阳极即使是在同一时刻，其残余量也各不相同，当加热完成时，残余量差异会变得很小。
关键词：阳极；焙烧炉；挥发分；温度场；逸出行为中图分类号：TF803文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）06-1481-08Temperature field and volatiles release behavior of anodeduring bakingFENG Mingjie,GUO Yi,MAO Cheng(School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang110819,China)Abstract:On the basis of volatile release sub-model,the temperature field and volatile release behavior of anode during baking were numerically simulated by use of Fluent15.0software.The results show that it is difficult to eliminate the temperature difference in the pit completely.The temperature distribution has significant difference for the anodes at different locations in the pit.The temperature in the upper anodes is higher than that in the lower anodes,and the temperature in the right anodes is higher than that in the left anodes,but the temperature difference is small relatively for a single anode.The low temperature zone gradually moves toward the flame flow direction during baking.The residual amount of volatiles in the anodes decrease gradually during the heating process,but the values are different for different anodes at the same time.This difference becomes very small when the heating is completed.Key words:anode;baking furnace;volatile matter;temperature field;release behavior预焙阳极是铝电解槽的重要组成部分，并直接参与氧化铝的还原反应[1−5]。
铝用炭阳极焙烧工艺优化与实践
81. 2
20 07 06 平均
1. 56
55
1. 56 7
54
4 9. 8 5 1. 4
82. 2 81. 9
20 07 08
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5 0. 9
79. 6
20 07 09 1 80 h
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平均
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20 08 01
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The op t im iz in g an d p ra ct ices of ca r bon an ode ba k in g p r ocess
ZHU Sh i - fa1 , LUO Ying - tao2 , XU J ian - hua1 , CHEN Kai - b in2 , GUO R u i - m in2 and YAN G Hong - jie2
85. 9
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20 08 07
1 优化焙烧升温曲线
焙烧工 艺首 先要确保煤沥青产生最大的析焦 量 ,其次是要使坯体受热均匀 ,煤沥青产生的反应应
©
关于焙烧曲线
优化焙烧曲线，提高质量降低能耗194 优化焙烧曲线，提高质量降低能耗炭素厂李波摘要：焙烧升温速度、阳极最终温度和阳极保温时间对预焙阳极的理化性能指标和成品率有着重要的影响，通过制定科学合理的焙烧曲线和提高焙烧温度的控制精度，可以有效的提高预焙阳极质量，同时也可达到提高炉室热工效率降低焙烧炉能耗和延长焙烧炉使用寿命的目的。
关键词：焙烧曲线、升温速率、阳极最终温度、保温时间、能耗Optimize Banking Curve for Improving Anode QualityAnd Reducing Energy ConsumptionAbstract:Performance and rate of finished product of prebaked anode was effected importantly by heating rates of banking curve、final temperature of anode and holding time. The prebaked anode quality has been improved effectively by drawing more scientific and reasonable banking curve and improving control precision of banking temperature, and at the same time, the efficiency of heat engineering of anode baking furnace was improved and energy consumption has been reduced, the lifetime of anode baking furnace was extended.Key Word: banking curve、heating rates、final temperature of anode、holding time、energy consumption一、前言焙烧是预焙阳极生产中很重要的热处理工序，通过对焙烧温度的控制，使生阳极中煤沥青发生热解缩聚反应转变成黏结焦，形成结构均匀、致密的预焙阳极，因此焙烧曲线的合理性和焙烧温度的控制精度在很大程度上决定着预焙阳极的理化性能指标。
焙烧温度对LiMn0.98Mg0.02PO4
A 600℃ ,B 700℃ ,C 800℃ ,D 850℃
图 1 不同烧结温度合成的 LiMn0.98Mg0.02PO4/C 的 XRD 谱
表 1 不同烧结温度下 LiMn0.98Mg0.02PO4/C 的晶格参数
温度 (℃ )
a(Å)
b(Å)
c(Å)
V(Å3)
600
10.447
6.101
4.7436
2 实验与表征 2.1 锂离子电池正极材料合成及电池制备
将 Mn(CH3COO)2·4H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、
收稿日期 ：２０２３－０４ 基金项目 ：国家重点研发计划课题（２０１９ＹＦＣ１９０４２０４）资助。 作者简介 ：张朝波，男，云南昭通人，工学学士，工程师，研究方向 ： 湿法 冶金。 通信作者 ：陈波，男，云南会泽人，工程师，研究方向 ： 铅锌湿法冶金技术。
使用 Land CT 2001A 电池测试系统进行充放电测试。 所制备电池在 25℃下、2.7~4.3V vs.Li+/Li 电压范围内循环 （0.5C），理论比容量设置为 180mAh/g。电池倍率性能测试 采用的倍率为 0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C，各循环五周。
影响焙烧阳极性能的因素
图10：混捏能与阳极焙烧体积密度 沥青加入：对于给定混合焦和干骨料配方，优化沥青加入量可获得最高的生阳极干料密 度。观察到焙烧阳极抗弯强度随沥青的加入量增加而增加（图11）。无论是二氧化碳反应性 脱落和空气反应性脱落都随沥青加入量的增加而降低（图12,13）。反应性脱落低是可取的， 因为它有助于保持电解槽中炭渣处于可控状态。
表3：主要工艺和设备参数
调查结果与讨论 焦子特性 振实体积密度（VBD）：EMAL公司有两个煅后焦料仓，每个容量25000吨。具有较高VBD 的CP焦储存在A料仓（表4），而VBD正常的煅后焦存储在另外一个料仓B。根据料仓内煅后焦 的密度水平，煅后焦按表4中所示的比率混合。
表4：焦子混合比例
因为焦子以不同的比例混合，进入阳极厂混合焦的VBD按照焦子类型和混合比而变化。 图1和图2所示发现混合焦VBD与沥青加入量之间，生阳极干料密度与焙烧阳极密度之间的相 关性。
参考文献 1. D. Belitskus, D.J.Danka, “A Comprehensive Determination of Effects of Coke Properties on Aluminium Reduction Cell Anode Properties”, Light Metals, 1989 2. R.Perruchoud, M.Meier and W.Fischer,“Survey of Worldwide Prebake Anode Quality”, Light Metals, 2004 3. Kristine L.Hulse,“Anode Manufacture Raw Materials Formulation and Processing Parameters”, R & D Carbon Ltd., ISBN 3-9521028-7 (2000) 4. Les Charles Edwards, Keith J. Neyrey, Lorentz Petter Lossius, “ A Review of Coke and Anode Desulphurization”Light Metals, 2007 5. Christian Dreyer, Bernard Samanos, “An Approach to Complete Evaluation of a Material to Thermal Shock (Part1): Applying to the Case of Anodes and Cathodes”, Light Metals, 1997. 6. N.Ndjom, M.Malik, Al.Almarzouqi. T.Sahu & S.Rabba , “Improving Baked Anode Density and Air Permeability through Process Optimization and Coke Blending”, Light Metals, 2013 7. Binuta Patra, R.K.Barila, “Studies on the Impact of Calcined Petroleum Coke from Different Sources on Anode Quality”, Light Metals, 2012 8. Hameed Abbas, Khalil Khaji, Daniel Sulaiman, “Desulphurization Control During Baking: Its Impact on Anode Performance and Operational Cost- ALBA’s Experience”, Light Metals, 2010 9. L.Lossius, M.Lubin, L.Edwards and J.Wyss, “Relationships Between Coke Properties and Anode Properties – Round Robin 19”, Light Metals, 2013
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大程 度上取决于高温烧结 阶段 ，特别 是最终焙烧温 度 。青海铝业公 司阳极焙烧在 ５ ４室敞开式焙烧炉 中
进 行 ，采用 发生 炉煤 气 为燃料 ，焙 烧 曲线 为 １０ ，生 ８ｈ 产 过 程 中 ，实 际 升温 曲线 一 直滞 后 于设 计 曲线 ，从 阳
极质量和使用情况来看 ，实际升温曲线能够焙烧出合 格 的阳极 ，但 由于负压 不足 、煤气质 量波动大等原 因，实际调温操作处于 “ 赶温度 ”的状态 ，且存在违
焙烧是在隔绝空气和介质保护下 ，将压制的生制 品按一定的升温速率进行加热 的热处理过程 ，焙烧的
目的是 ： １ 排除生 制品 内的挥发分 ；（）保 证生制 品 （） ２ 有 固定 的几何 形状 ；３ （）保证 生制 品有 良好 的导 电性 和 均 质性 ；４ （）保 证生 制 品有 较 好 的强 度 。要 在看 不 见 、 摸 不着 的焙烧 炉 内通 过热 处理 过 程 获取 优 质理 化 性 能
积 ，如 ６ ７ ％～ 级 ０ ４级 ３ ％。 ０
济指标优劣差异的原因 ７ ％ 由阳极在理化性能方面 ０是
有 明显 影响 。
４ 晶粒度测定
国家标 准 《 Ｂ ６９－ ２ ０ Ｇ ３４ ０ ２金属 平均 晶粒度 测
定》 中 ，规定 测量 晶粒度 的方 法 有 比较 法 、面积法 和 截 点 法等 ，生产 检验 中常用 比较法 。
为： Ｎ ２＋ ＝ ｃ ３ （） １
式 中 ， ：给 定面 积 内晶粒数 。
４３ 截点 法 ．
截点 法是 统 计在 给 定 长度 测试 线 段上 的晶 界截 点 数测 定 晶粒度 ，其 换算 式 为 ：
Ｇ 一 ． ７ — ． ３ｇ ３ ＝ ３２ ７ ６ ４ １ ８ ６ Ｌ （） ３
最低值 ，其强度没有太大的变化 ；
（） 当制 品温 度 达 到 １０℃时 ，粘 结焦 的焙烧 程 ２ １０
度接近骨料煅烧程度 ，使 阳极二氧化碳反应消耗率迅 速降低 ，而这一指标的降低对减少阳极在电解过程 中 掉渣 、氧化及保证正常的电解生产技术条件 、降低 阳 极消耗有非常重要的意义 ；
焙烧周期 、降低 能耗及提高产能进行了探讨 。
关键词 ：焙烧 曲线 ；焙烧温度 ；阳极 ；理化性能 ；缩短焙烧周期 ；探讨
１ 前 言
炭质阳极作 为铝 电解槽 的核心 ，其理化性能和工 作状况对铝 电解 生产技术条件 的正常保持及 电流效 率 、电能消耗 、阳极消耗等经 济技术指标 的影响 巨 大 。优质的炭质阳极能带来 ９％的电流效率 ，直流电 ５ 耗降至 １００ Ｗ・ ｔ１ ３０ ｋ ｈ Ａ 以下，阳极消耗可下降至 ３ ０ ／ ５～
晶粒不 低 于视 场 面积 的 ９ ％时 ，则 只记 录一 种 晶粒 的 ０
［］ １刘天佑． 钢材质量检验［ ］北京 ：冶金工业 出版社 ，２ ０ ． Ｍ． ０７ ［］ ２ 石德 珂． 材料 科学 基础 ［ ． Ｍ］北京 ：机 械工 业 出版社 ，１９ ９９
１ — ３ ７８ ２１ ．
级别指数 ，否则应 同时记录两种晶粒度及其所 占的面
（） 当制 品温 度达 到 １０ ￣时 ，高 温使 粘结 焦进 ３ ２０
４ １ 比较 法 ．
比较法简单直观 ，适用于评定等轴 晶粒的完全再
结 晶或铸态 的材料 。
４ ２ 面积 法 ．
面积 法是 通 过统 计 给定 面 积 内 晶粒数 来 测定 晶粒
度 ，其换算式为 ：
Ｇ＝ ３ ３３ １ＮＡ 一 ＋ ．２ ｇ （） ２
比较法 是 在 １０倍 显 微镜 下 与标 准 评 级 图对 比来 ０ 评 定 晶粒 度 。标 准 图是按 单位 面 积 内 的平 均 晶粒 数来 分 级 的 ，晶粒 度 级 别 指 数 Ｇ和 平 均 晶粒 数 Ⅳ 的关 系
式中 ， Ⅳ：放大 １０ 时每 ｍｎ 面积内的晶粒数 ，晶 ０倍 ｌ ２
粒 越 细 ，Ⅳ越 大 ，则 Ｇ越 大 。
式中， ， ：晶粒 的平均截距。 截点法是常用的方法 ，速度快 、精度高 ，一般进 行五次测量 即可得到满意的精度 ，所 以在有争议 时 ， 截点法可作为仲裁方法 。
２１ 年第 ５ ０１ 期
青海斟技
最 终 焙 烧 温度 对 阳极 理 化 性 能 的 影 响分 析 及 缩短 焙 烧 周 期 的探 讨
贺成 平
（ 中国铝业青海分公司炭素厂 ，青海
摘
西宁
８００ ） １１８
要 ：本 文结合生产实际 ，分析了最终焙烧温度对 阳极理化性能的影响 ，设定 出合理的最终焙烧温度 ，并对缩短
】 ０Ｑ§Ｔ ４
青 海 科 技
２１ 年续升温到 １０％，制品的二氧化碳 ２０ 反应消耗速率又有所增加 ，因此可以得 出以下结论 ：
（） 当制 品温 度 达 到 １Ｏ￣时 ，阳极 比电阻 降至 １ Ｉ０Ｃ
２ 焙烧热处理 过程的基本原 理
参考文献 ：
评级时 ，一般在放大 １０ 的显微镜下 ，在每个 ０倍 试样检验 面上选择 三个或三个 以上具 有代表性 的视
场 ，对 照标 准评 级 图进 行评 定 。若 具 有代 表性 的视场 中 ，晶粒 大 小 均 匀 ，则用 一 个 级 别 来 表 示该 种 晶粒 ；
若试样 中发现明显的晶粒不均匀现象 ，则应 当计算不 同级别晶粒在视场中各 占面积的百分 比；若 占优势的
３ ０ｇｔ１ 劣 质 阳极 可能 造 成 铝 电解 电流 效率 降 至 ７ｋ／ 。而 Ａ ８ ％以下 ，铝 电解 直 流 电耗 达 １０ ０Ｗ ・／ １以上 ， ５ ６０ ｋ ｈｔ Ａ 阳极 消耗 达 ６０ ｇＡ 以上 ，造 成 铝 电解 生 产 技 术 经 ０ｋ／ １ ｔ
的差 异 所 引起 的 。 阳极 理 化 指 标有 比 电阻 、气 孔 率 、 抗 压 强度 、热 导率 、二 氧 化碳 反 应性 等 ，而在 阳极 焙 烧 的 四个 温度 控制 阶段 中 ，对 阳极 理化 性 能 的保证 很