利用铝电解槽废旧炭块开发增碳化渣剂的试验研究

发布时间：2020-09-15 17:13

　　 铝电解槽废旧炭块作为电解铝工业过程中的固体废弃物,因其含碳量高而具有重要的回收再利用价值,但目前绝大多数铝厂对这些废旧炭块回收利用水平很低。与此同时在冶炼钢铁产品过程中,钢液中的碳元素常常会因为冶炼过程吹氧脱碳等操作问题造成碳含量没有达到预期要求而需要增碳。废旧炭块碳含量高,可采用铝电解槽废旧炭块制备炼钢增碳原料,同时其含有降低冶炼渣系熔点的成分,在炼钢冶炼增碳过程中还具有化渣能力,可起到双重作用,变废为宝。利用铝电解槽废旧炭块开发增碳化渣剂的试验研究具有重要的理论意义和实用价值。通过对铝电解槽废旧炭块的成分、物相和结构基本特性分析,为利用铝电解槽废旧炭块作为增碳化渣剂提供基础数据;在中频感应炉中进行试验,通过控制增碳化渣剂的粒度、增碳温度等因素对增碳化渣效果进行研究;采用二次回归正交设计法,对不同配方的增碳化渣剂对渣系熔化温度、熔化速度和粘度进行测定。在废旧炭块中,废旧阳极炭块含有96at%左右的碳,废旧阴极炭块含有49at%左右的碳,废旧阴极炭块石墨化程度比阳极炭块石墨化程度大;当废旧阴极炭块与废旧阳极炭块的配比为3:1,在炉底添加粒度尺寸小于等于3.4mm左右的废旧炭块时,钢液的收得率最高,增碳效果最好;对钢液搅拌可促进增碳化渣剂增碳效果的提升。以废旧阴极炭块添加量、废旧阳极炭块添加量和渣系碱度为参考因素,通过改变渣系中废旧阴极炭块与废旧阳极炭块的比值、渣系的碱度,测定渣系最终的熔点、熔速和粘度。碱度对渣系的熔化温度影响最大,其次是废旧阴极炭块的含量,最后是废旧阳极炭块的含量。废旧阴极炭块含量对渣系的粘度影响最大,其次是废旧阳极炭块含量,最后是碱度。当碱度为4,废旧阴极炭块含量为30%,废旧阳极炭块含量为10%时,渣系的熔点和粘度较低,有效的改善了熔渣的流动性。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ127.11;TF702
【部分图文】：

图 1.1 我国铝电解槽衬的一般组成[33]槽废旧炭块的危害性国电解铝厂外排的废槽衬基本上是通过露天堆放或直接填埋处险比较高的技术[35]。废槽衬阴极炭块中含有能渗透的可溶性氟理或堆存过程中，如果管理不善，将会导致土壤、地表水和地危害人体健康，其污染影响是长期的。而且常温常压下，废槽修湿刨时可观察到，废槽衬易与水发生反应并放出大量气体，[1]：CN-+2H2O=NH3↑+HCOO-[Fe(CN)6]4-+6H2O=6HCN↑+Fe(OH)2↓+4OH-2AlN+3H2O=2NH3↑+2Al2O3Al4C3+3H2O=3CH4↑+2A12O3 HCN 气体有剧毒(HCN 致死量为 0.05 g)，少量就能致入中毒并

图 2.4 废旧炭块电镜扫描图(a) 阴极炭块电镜扫描图放大 3000 倍；(b) 阳极炭块电镜扫描图放大 2400 倍表 2.3 废旧阴极炭块能谱分析取样位置 Element wt% at%1C 52.60 66.30O 03.20 03.02F 21.43 17.07Na 14.11 09.29Al 05.64 03.16Ca 01.75 00.66C 72.55 81.85O 03.10 02.62F 13.50 09.63

西安建筑科技大学硕士学位论文过测量试样的物理性质与温度之间的变化关系从而分析试样[57]。试验中采用计算机自动连续采样，在程序升温过程中，获得 T、TG 和 DTG 的连续记录数据。分别将废旧阳极炭块和阴极炭块10 mg的样品放入LABSYSEVO型差热天平坩埚内，依据中华人民共和国电力行业标准《煤燃烧特性热分析试验方法》，从室温 25℃开始以 10℃/min 的升温速率加热，反应气空气流量为 100 ml/min。2.4.2 试验结果及分析热重试验得到的阴极炭块和阳极炭块样品燃烧过程中的反应过程的 TG-DTG曲线如图 2.5 所示。热重试验曲线图中横坐标 Temperature 表示样品的加热温度，左图的纵坐标 TG 表示样品重量，右图的纵坐标 DTG 表示样品失重变化率。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 戢运峰;张良运;商晓甫;霍宁;乔鹏;冯磊;马建立;;铝电解工业危险废物资源化处理工艺研究[J];中国环保产业;2015年11期

2 曹晓舟;时园园;赵爽;薛向欣;;铝电解槽废旧阴极炭块中有价组分的回收[J];东北大学学报(自然科学版);2014年12期

3 鲍龙飞;赵俊学;唐雯聃;施瑞盟;贾柏林;张博;;铝电解槽废旧阴极的分选与回收利用[J];中国有色冶金;2014年03期

4 杨俊杰;;无害化处理铝电解废阴极炭块技术分析及应用现状[J];轻金属;2014年01期

5 李楠;谢刚;姚云;侯彦青;李荣兴;俞小花;王祖旭;;国内铝电解废旧阴极回收利用研究及工业化现状[J];炭素技术;2013年03期

6 刘志东;俞小花;谢刚;田林;唐慧鑫;;碱浸浮选法处理铝电解废旧阴极的工艺研究[J];轻金属;2012年03期

7 黄尚展;;电解槽废槽衬现状处理及技术分析[J];轻金属;2009年04期

8 黄世谋;杨源;薛群虎;;废弃耐火材料再生利用研究进展[J];耐火材料;2007年06期

9 杨学春;;浅析电解铝厂大修废渣的处理方式[J];有色冶金设计与研究;2007年Z1期

10 高修启;孙家聚;袁东洲;王张龙;曹加为;;中频电炉熔炼高强度铸铁的炉前控制[J];铸造技术;2006年10期

相关博士学位论文 前1条

1 陈喜平;铝电解废槽衬火法处理工艺研究与热工分析[D];中南大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 邓浩华;LF炉高碱度精炼渣脱硫效果及发泡性的研究[D];内蒙古科技大学;2014年

2 赵卓非;电解铝用磷生铁脱硫增碳效果及其对铁—碳压降的影响[D];太原理工大学;2014年

3 孙璐艳;利用高炉渣开发中间包碱性覆盖剂的配方优化及工业试验[D];西安建筑科技大学;2013年

4 孙文斌;中频感应电炉熔炼铸铁的质量控制与研究[D];南京理工大学;2010年

5 曹磊;LF精炼过程脱硫预报模型的研究[D];东北大学;2010年

6 王民;大型预焙槽阴极节能与环保研究[D];中南大学;2008年

7 刘小团;不同造渣条件下钢包渣线砖侵蚀机理[D];西安建筑科技大学;2008年

8 宋雪静;真空铝热法制备低氧高钛铁的研究[D];沈阳理工大学;2008年

9 戴建东;新型钢铁增碳剂的研制及应用[D];哈尔滨理工大学;2005年

10 王立涛;溅渣护炉条件下炉渣分熔特性的实验研究[D];河北理工学院;2002年

本文编号：2819240