优化焙烧升温曲线对提高预焙阳极质量的作用

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摘要 宁夏能源铝业结合350KA阳极焙烧系统多年运行现状，找出焙烧阳极不合格的主要原因，通过调整焙烧升温曲线，改善焙烧阳极的外观质量和理化指标，公司产品理化指标达到历年来的最好水平。

关键词 预焙阳极；升温曲线；理化指标

中图分类号 TQ15 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）110-0109-02

宁夏能源铝业350KA阳极焙烧系统运行多年，为提高预焙阳极质量，在优化焙烧工艺方面进行了大量的优化改进工作，并取得了良好的效果，本文结合350阳极焙烧生产实际，就如何提高预焙阳极质量进行探讨研究。

350阳极焙烧车间从投产以来，随着对生产工艺的优化改进，焙烧阳极的综合质量及电解使用情况都有了稳步提高，对2013年宁夏能源铝业阳极炭块不合格情况进行统计分析，裂纹块及掉棱掉角块占不合格块总数的83.1%，理化指标不合格率为15.8%，造成焙烧阳极理化质量合格率低的主要原因是电阻率超标，占不合格块总数的86.2%。

经对造成阳极炭块不合格因素进行分析，焙烧升温曲线对阳极炭块质量的影响非常大，350阳极焙烧炉由是开放式焙烧炉，由两个组成，其构造为36室敞开式环式，有两个燃烧系统，燃烧炉室包括9条火道和8个料箱，燃烧及控制系统是法国SETARAM公司的产品，每个燃烧系统分三个区，一区为余热区，排烟架(ER)至第一个加热架(HR1)之间的三个炉室；二区为加热区，第一个加热架(HR1)至第三个加热架(HR3)之间的三个炉室；三区为鼓风区，第三个加热架(HR3)至鼓风架(BR之间的四个炉室。在几年的焙烧运行过程中发现，一区温度很难控制，在移炉时个别火道温度已远远超过设定值600℃，而低的还不到400℃，这种情况极易引起排烟架着火，而且使预焙阳极在加热过程中受热不均匀。二区每次移炉结束后，HR3前移变成HR1时，其初始温度较低，且或各条火道温度极不均衡，两条边火道温度更难保证，这种情况造成了加热区初始阶段出现升温速度过快的现象，同时，较低的初始温度致使喷入火道内的天然气量较大，致使天然气无法充分燃烧，不但增加了焙烧过程中的天然气单耗，而且未完全燃烧物聚集在火道内，容易引发着火，造成系统运行中断和设备损坏。

这就需要我们结合实际焙烧升温过程中出现的问题不断优化调整焙烧升温曲线，合理调节升温速度很重要，升温速度过快会产生较高的废品率，升温速度太慢会减少焙烧产量，因此，要通过大量实验画出焙烧升温曲线，指导焙烧工艺。

在经过大量实践，我们研究制定出焙烧升温曲线，提高低温预热阶段的加热速度，在高温烧结阶段，要改善加热方法，提高加热速度，在中温阶段加热速度的提升要适当慢一些，不能让挥发份大量逸出。阳极内沥青在预热阶段，逐步软化，温度从室温加热到250℃，沥青没有发生显著的物理和化学变化，挥发份逸出不多，阳极内部在温差和压力差的作用下，沥青（粘结剂）向阳极块下方运动，升温时间越长，迁移越快，造成炭块容易变形，所以要提高升温速率。在温度区间250℃~800℃之间时，阳极块内挥发份逸出加快，粘结剂（沥青）焦化加快，这一阶段是焙烧最为关键，对温度的控制直接影响阳极成品的理化性能。控制升温均匀缓慢，可以提高粘结剂（沥青）的析焦率，提高制品的理化性能。经过试验证明，在250℃~600℃温度区间升温速率要缓慢，如果速率快，挥发份急剧逸出，成品理化结构发生改变，内外温度差较大，造成制品裂纹产生的概率加大，会使得配烧阳极体积密度降低，孔隙增多、电阻率升高等不利影响。

优化焙烧升温曲线。调整后的升温曲线对1P处没有变动，主要在4P、5P处进行较大的调整，将4P的初始温度由800℃提高至840℃，终温由1050℃提高至于1120℃，将4P的升温速率由7.5℃/h提高至10℃/h，将5P、6P炉室全部设定为保温状态，保温时间由原来的48小时延长至56小时，保温时间的加长使料箱内的碳块上下层温差减小，碳块内部均匀性得到提高，各升温阶段的燃烧过程更加充分，大大减轻了净化系统的压力，净化系统烟气排放的烟色有了明显的改善，升温质量也有了显著的提高。

对燃烧系统重点做好1P、4P的升温管理工作。对1P重点做好系统的密封工作，加强密封情况的检查，对出现的问题及时组织整改，同时加强火焰系统挥发份燃烧带的监测，及时通过调整负压、鼓风量及烧嘴功率来调整挥发份燃烧带的位置，确保各火道负压在-80Pa以上。对拐弯炉室升温困难的情况，在拐弯后的第一、第二炉室处采用延长升温时间的措施。对4P在每次移炉后都要认真检查起步温度，对升温偏差较大的火道采用手动升温，从而有效提高了火焰系统的升温质量，确保焙烧块理化指标有了稳步的提高。

我们对升温曲线优化后的焙烧阳极质量进行跟踪检查， 2013年下半年对焙烧阳极理化指标取样数量共计86块，有11块为不合格品，75块为合格品，合格率由原来为74.2%提高至87.2%。75块合格品其中有28块为一级品，有47块为二级品。一级品比率由原来的10.1%提高至32.6%。并且11月份理化指标合格率达100%，一级品率达64.3%，公司产品理化指标历年来的历史最好水平。

优化主要方法总结。一是画出焙烧升温曲线图，提高两头升温速率，控制中间升温过程；二是要将焙烧温度控制在1120℃，节能降耗的同时，不影响产品质量；；三是保持料箱温度均匀，加长保温时间，提高产品质量。

参考文献

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