預(yù)焙陽(yáng)極的焙燒氧化原因分析及治理

孫煦寒

摘? 要：我公司34室焙燒工區(qū)自2017年1月以來(lái)成品陽(yáng)極發(fā)現(xiàn)大量氧化現(xiàn)象，這不僅給車(chē)間成品率帶來(lái)影響，也大大的提高了公司生產(chǎn)成本，進(jìn)一步影響公司經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。本文根據(jù)34室焙燒工區(qū)針對(duì)氧化塊查找原因及治理辦法進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：預(yù)焙陽(yáng)極;陽(yáng)極氧化;氧化原因;治理措施

前言：

陽(yáng)極焙燒是在隔絕空氣及填充料的保護(hù)下，把成型生陽(yáng)極按規(guī)定的升溫曲線進(jìn)行高溫?zé)崽幚磉^(guò)程，焙燒使生陽(yáng)極中的煤瀝青分解、縮聚及焦化，瀝青所形成的焦與干料形成整體，以滿足電解鋁的各項(xiàng)要求。焙燒過(guò)程中從生陽(yáng)極逸出的揮發(fā)份通過(guò)焙燒爐的火道墻豎縫進(jìn)入火道使其在焙燒的預(yù)熱區(qū)內(nèi)燃燒利用，因此也不可避免造成火道內(nèi)的空氣與料箱內(nèi)的填充料接觸而產(chǎn)生填充料的氧化。正常情況下通過(guò)部分填充料的氧化來(lái)保護(hù)陽(yáng)極不被氧化，但過(guò)量空氣進(jìn)入料箱會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極也發(fā)生氧化。

1? 氧化形式

根據(jù)公司炭素事業(yè)部廢塊反饋情況來(lái)看焙燒工區(qū)成品塊氧化主要集中在上蓋氧化和端頭氧化兩種情況。分別為上蓋氧化和端頭氧化。

2? 原因分析

預(yù)焙陽(yáng)極的主要成分為碳，在焙燒過(guò)程中的氧化均為碳與氧的化學(xué)反應(yīng)。炭材料的氧化主要分為兩個(gè)階段：在400℃一800℃，氧化主要化學(xué)變化為C+0₂→C0₂;在高溫（>700℃），氧化由單純氧化反應(yīng)同時(shí)加入2C+C0₂→2CO還原反應(yīng)。根據(jù)上述反應(yīng)方程式可以得出陽(yáng)極在高溫時(shí)發(fā)生氧化情況會(huì)比較低溫時(shí)更為嚴(yán)重。所以將預(yù)熱區(qū)火道溫度低于500℃與冷卻區(qū)陽(yáng)極溫度低于500℃作為分界點(diǎn)。

A區(qū)：大致相當(dāng)于從排煙架1P到2P，此區(qū)段負(fù)壓處于最高，通常達(dá)到最高-80 Pa至-110Pa，火道內(nèi)填充料及陽(yáng)極的溫度低于500℃，因此可以認(rèn)為此區(qū)段基本不發(fā)生氧化。但此區(qū)段由于負(fù)壓較高，料箱內(nèi)填充煅后焦可能會(huì)通過(guò)火道墻上較大縫隙處（火道豎縫、火道與端墻夾縫）進(jìn)入火道內(nèi)進(jìn)而使后續(xù)區(qū)域存在發(fā)生氧化的前提條件。

B區(qū)、C區(qū)：大致相當(dāng)于預(yù)熱區(qū)的3P到第1個(gè)自然冷卻爐室7P，火道的溫度達(dá)到最高值約1150℃，陽(yáng)極的溫度最高達(dá)到約1050℃。從預(yù)熱區(qū)往加熱區(qū)方向，隨著火道溫度不斷升高，陽(yáng)極溫度也不斷升高，火道內(nèi)的負(fù)壓不斷降低。此處位置制品溫度高但火道內(nèi)部仍呈負(fù)壓趨勢(shì)，空氣通過(guò)料箱頂部填充料縫隙往火道內(nèi)漏風(fēng)所以頂層制品氧化往往開(kāi)始于此區(qū)域。同時(shí)如果預(yù)熱區(qū)發(fā)生的頂部填充料及陽(yáng)極氧化未及時(shí)處理時(shí)和因陽(yáng)極制品收縮，導(dǎo)致頂部陽(yáng)極與爐頂空氣間的覆蓋料厚度不足，處于頂部的填充料溫度較高，與頂部空氣接觸會(huì)導(dǎo)致直接氧化，當(dāng)填充焦保護(hù)層進(jìn)一步變薄時(shí)，頂部的陽(yáng)極也會(huì)接觸到空氣而發(fā)生氧化。造成端頭氧化。

D區(qū)：大致相當(dāng)于第2個(gè)自然冷卻爐室8P到強(qiáng)制冷卻爐室10P。對(duì)于B、C區(qū)段已發(fā)生氧化現(xiàn)象而沒(méi)有采取措施阻止時(shí)，在頂部的氧化會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。同時(shí)火道與陽(yáng)極的溫度雖然不斷下降，但制品溫度依然在保持在600℃以上且火道內(nèi)逐步提高的正壓使空氣會(huì)通過(guò)火道墻上較大的縫隙進(jìn)入料箱中，特別是在鼓風(fēng)架（現(xiàn)1焙燒已停止使用）底部，空氣進(jìn)入料箱為氧化反應(yīng)提供足夠氧氣，在此區(qū)段內(nèi)會(huì)發(fā)生較多的陽(yáng)極上蓋氧化現(xiàn)象。

E區(qū)：相當(dāng)于強(qiáng)制冷卻爐室，此時(shí)火道內(nèi)溫度與陽(yáng)極溫度均處于較低值，火道內(nèi)正壓雖然較大但因?yàn)橹破窚囟韧陀?00℃，發(fā)生氧化的可能性較小。但對(duì)自然冷卻區(qū)發(fā)生氧化而沒(méi)有采取措施的爐室，同時(shí)自然冷卻階段沒(méi)有冷卻到較低的溫度，在一些局部位置仍會(huì)發(fā)生繼續(xù)氧化的現(xiàn)象。

綜上所述發(fā)生在D區(qū)的氧化機(jī)率要大于其他區(qū)段，是也是生產(chǎn)管理的重點(diǎn)。

根據(jù)近一個(gè)月對(duì)老焙燒氧化塊的爐室分部跟蹤情況來(lái)看大量氧化塊集中出現(xiàn)在27至31爐室。這是由于這幾個(gè)爐室火道破損嚴(yán)重火道磚裂和火道豎縫間隙過(guò)大，當(dāng)爐室進(jìn)入冷卻區(qū)時(shí)火道正壓使大量空氣進(jìn)入料箱內(nèi)造成大量氧化塊的產(chǎn)生，2016年公司組織大修的113條火道中這幾個(gè)爐室火道均不在列。

3? 治理措施

針對(duì)以上問(wèn)題焙燒車(chē)間做出相應(yīng)技術(shù)操作規(guī)定

a生產(chǎn)過(guò)程中的管理

裝爐過(guò)程中嚴(yán)格控制陽(yáng)極在料箱中的位置，減少由于陽(yáng)極太靠近火道墻使填充料保護(hù)層過(guò)薄導(dǎo)致的氧化。同時(shí)嚴(yán)格規(guī)定機(jī)組工保證覆蓋料（至低500mm）、層間料（100mm）和底料（200mm）的厚度與平整度，確保頂層陽(yáng)極的頂部不超過(guò)火道上部澆注料塊的底部，減少由于頂層填充焦厚度過(guò)薄而導(dǎo)致的表層氧化。生產(chǎn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)爐子表面填充料的氧化，必須及時(shí)采取措施阻止繼續(xù)氧化而避免惡性循環(huán)的發(fā)生。要求爐面調(diào)溫工對(duì)于局部的氧化紅料必須采用鋼釬局部搗實(shí)后再適當(dāng)補(bǔ)充填充料絕對(duì)不允許用涼料蓋住的情況。對(duì)用火道與端墻交錯(cuò)位置縫隙過(guò)大的地方要使用石綿氈將縫隙堵住再將填充料搗實(shí)。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后爐室進(jìn)入冷卻區(qū)7P位置填充料下降時(shí)，移動(dòng)系統(tǒng)班組必須第一時(shí)間補(bǔ)加填充料。由于28#爐室1、2、3料箱變形嚴(yán)重若強(qiáng)行裝爐也不能保證填充料飽滿，所以對(duì)于此類爐室不在裝生陽(yáng)極而是裝入填充料。但此辦法不單犧牲產(chǎn)量與能耗且每次焙燒過(guò)后都要將填充料吸出再重新裝入大大影響工作效率只能是不得以而為之的辦法。

b爐子維護(hù)

焙燒爐室每生產(chǎn)出一爐預(yù)焙陽(yáng)極就要經(jīng)過(guò)一次冷熱循環(huán)，火道墻上耐火材料的線性尺寸也會(huì)發(fā)生膨脹、收縮的周期變化，由于火道墻內(nèi)溫度差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致不均勻變形，使火道墻的豎縫寬窄不均勻、火道墻彎曲，火道墻壁上粘附填充焦等現(xiàn)象?；鸬镭Q縫過(guò)寬是料箱與火道內(nèi)空氣接觸過(guò)多導(dǎo)致填充料及陽(yáng)極氧化，填充焦保護(hù)層變薄而導(dǎo)致氧化的主要原因。因此焙燒爐每次出爐及冷卻后再裝爐時(shí)，要求裝出爐工對(duì)必須對(duì)爐子進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)寬度大的豎縫和火道磚裂縫必須采用砌爐泥漿進(jìn)行封堵，特別注意當(dāng)裂縫過(guò)大時(shí)需要先用石綿氈添堵在用泥漿封堵。當(dāng)修補(bǔ)火道墻與橫墻交接角部位時(shí)，對(duì)粘附的填充料先進(jìn)行清理再修補(bǔ)。陽(yáng)極出爐后第一時(shí)間檢查火道墻壁結(jié)焦情況，并與清理。

c填充料的管理

生產(chǎn)過(guò)程中如果要補(bǔ)充新填充料，對(duì)其粒粒度組成進(jìn)行調(diào)整，必須先對(duì)新料進(jìn)行烘干，使水分進(jìn)一步排出，目前焙燒車(chē)間采取的措施主要有2種：①將補(bǔ)充的新料用多功能天車(chē)均勻的鋪蓋在自然冷卻爐室的最頂層，靠自然冷卻爐室的溫度使填充料的水分進(jìn)一步排出，之后再由天車(chē)吸入并進(jìn)行混合，混合后的料一般先用做頂層覆蓋料，焙燒一個(gè)周期后逐漸混合進(jìn)入正常生產(chǎn)環(huán)節(jié)。②少量的填充料先使用在炭塊堵碗工作中，還是以少量新填充料的帶入對(duì)生產(chǎn)造成波動(dòng)小為目的。

細(xì)粉料的處理措施顆粒配比適中的填充料對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的進(jìn)一步提高有重要作用，生產(chǎn)過(guò)程中，定期對(duì)填充料中

4? 結(jié)語(yǔ)

焙燒車(chē)間經(jīng)過(guò)上述調(diào)整成品合格率已經(jīng)有所提升本期（1.17-2.6）環(huán)比上期（12.27—1.16）氧化塊減少63.9%;氧化塊比率由上期6.39%下降到2.13%。雖然初見(jiàn)成效，但氧化廢塊的治理是一場(chǎng)沒(méi)有終點(diǎn)的戰(zhàn)斗，每一名員工都不能有一絲的懈怠。氧化廢塊的產(chǎn)生不僅僅局限在工藝控制，也在于員工的生產(chǎn)操作和技術(shù)能力，更重要的是認(rèn)真的工作態(tài)度，所以要加強(qiáng)對(duì)工藝參數(shù)的管理和對(duì)員工的技術(shù)培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

[1]? 馬靖暉.抗氧化防腐涂料在預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽上的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2020，42（02）：30-32+36.