煅燒溫度對高硫石油焦煅燒質量的影響

魏自平

摘要：石油焦煅燒是鋁用陽極生產的重要工序之一，煅燒的好壞，對陽極炭塊的質量及理化指標都有很大影響，而煅燒溫度是決定煅后石油焦質量及理化指標的決定性因素。隨著電解鋁行業的迅速發展，由于市場需求和成本因素，高硫石油焦在鋁用預焙陽極生產中用量呈現越來越大的趨勢，高硫焦的煅燒質量對鋁用陽極生產企業的陽極質量提高具有十分重大的意義。而高硫焦與低硫焦的煅燒溫度控制有一定的差異，本次實驗主要目的就是獲得高硫石油焦在不同煅燒溫度下對高硫焦的質量及理化指標的影響，為工業生產提供一定的數據支撐。

關鍵詞：高硫石油焦；煅燒溫度；煅后料質量

一、主要試驗設備的原理及參數

試驗所用設備包括：電子天平、電熱鼓風干燥箱和電阻煅燒爐。

試驗用電阻煅燒爐是一種利用電熱煅燒炭素原材料的熱工設備，加入爐膛內的炭素制品利用物料本身的電阻使電能轉變為熱能，加熱到高溫以除去物料中的水份和揮發份，得到高質量的熱性穩定的煅后料。

1.電阻煅燒爐的參數

型號：SG-iLl400（上海光學精密機械研究所）

爐膛尺寸：500mm*400mm*400mm

工作溫度：1350℃

加熱原件：硅碳棒

控溫精度：±1℃

煅燒爐功率：12KW

坩堝材料：剛玉

坩堝尺寸：？200mm*200mm

2.電子天平參數

型號：lIA41002B（上海科天美科學儀器公司）

最大稱量：4100g

精確度：0.01g

3.電熱鼓風干燥箱參數

型號：KER-3EBP（鎮江科瑞制樣設備公司）

控溫范圍：50℃-300℃

恒溫波動度：±1℃

二、試驗過程及試驗數據分析

1.物料的準備

從某生產單位石油焦庫混合倉取40公斤左右高硫石油焦，進行混合，對混合好的石油焦取樣進行理化指標和微量元素分析（分析結果見表】）。

2.煅燒升溫曲線設定

炭素實驗室先后開展最終煅燒溫度為1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃試驗。升溫曲線（溫度曲線見圖1）按照從室溫升溫到600℃每分鐘升溫8℃，在600℃溫度下保溫30分鐘，再按照每分鐘10℃的速率升到最終目標煅燒溫度，在最終煅燒溫度下保溫60分鐘，然后按照每分鐘10℃的速率降溫至500℃，最后自然降溫至室溫。試驗從開始升溫到降溫至500℃需要255分鐘至315分鐘（4小時15分鐘至5小時15分鐘）。

3.煅燒試驗過程

將混合好的石油焦稱重（約3200g）在干燥箱內110℃±1℃溫度下烘干2小時，然后將在干燥箱內冷卻后的石油焦裝入剛玉坩堝內放入煅燒爐中，按照事先設定好的升溫曲線進行煅燒試驗。實驗室先后開展12次煅燒試驗，每一次試驗完成后對煅后石油焦取樣進行理化指標和微量元素分析（分析結果見表2）。

4.試驗數據分析

1）原料石油焦灰份為0.3%，煅后石油焦的灰份在0.27-0.39%之間，平均為0.35%，從試驗數據看，灰份沒有隨溫度變化而變化，灰份有一些波動但波動范圍不大，屬于正常波動范圍（煅后石油焦灰份分析結果見圖2）。

2）煅后石油焦的揮發份在1.09-1.47%，平均為1.29%，從試驗數據看，試驗中揮發份與溫度變化基本沒有線性關系。（煅后石油揮發份分析結果見圖3）。

3）從試驗數據看，煅后石油焦真密度隨著溫度的升高而提高，但煅燒溫度在1300℃時有所下降。1000℃最低為1_98g/cm3，1200℃和1250℃時真密度最高平均為2.045g/cm3（煅后石油焦真密度分析結果見圖4）。

4）煅后石油焦的粉末電阻率在681-382u Q.m之間，從試驗數據看，粉末電阻率隨著煅燒溫度的升高而降低（煅后石油焦粉末電阻率分析結果見圖5）。

5）石油焦硫份為5.1%，屬于高硫石油焦，不同煅燒溫度下煅后石油焦的硫份含量在5.36-3.80%之間。從試驗數據看，整體趨勢是硫份含量隨著煅燒溫度的升高在降低（煅后石油焦硫份分析結果見圖6）。

6）煅后石油焦的實收率在87.4-84.5%之間，平均為85.45%，實收率隨著煅燒溫度的升高在降低（煅后石油焦實收率分析結果見圖7）。

三、結論

通過煅燒試驗，原料為現場所取同一批次石油焦，硫含量5.1%屬于高硫石油焦。綜合考慮各項分析指標，高硫石油焦適宜的煅燒溫度應在1200℃-1250℃，煅燒溫度太高如1300℃，雖對降低粉末電阻率和硫份的溢出有益，但會降低煅后焦的真密度，并影響煅后焦實收率。