试论高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用.doc

试论高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用 　　[摘 要]近些年来，随着电解铝行业的迅速发展，预焙阳极的产能也在不断提高，伴随着石油焦市场的供应紧张和生产成本的压力，高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用开始得到重视。为了保证预焙阳极的质量稳定，研究高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用已经成为现阶段一个紧迫且重要的任务。本文就此展开讨论，分析了石油焦中硫含量的变化趋势，高硫石油焦对生产、使用企业的影响，高硫石油焦在铝用阳极生产中的应用，希望能为同行业人员提供帮助。 　　[关键词] 高硫石油焦；铝用预焙阳极；生产及应用 　　中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0301-02 　　铝用预焙阳极的主要制备原料是石油焦和煤沥青，其中石油焦用量约占阳极质量的80%以上，石油焦的质量波动对预焙阳极以及阳极使用后产物产生重大影响。石油焦可以被分为低硫焦、中硫焦和高硫焦，通常情况下低于2.0%称为低硫焦，4.0%～2.0%之间称为中硫焦，高于4.0%称为高硫焦。近些年来电解行业迅速发展，对应预焙阳极产能不断扩大，石油焦供应难以与市场需求相匹配，石油焦供应渠道将发生改变，因此，研究高硫石油焦在铝用预焙阳极生产中的应用有着非常重大的现实意义。 　　一、石油焦中硫含量的变化趋势 　　通过研究相关的数据资料可知，我国适合铝用预焙阳极生产的低硫石油焦总产量呈现总体下降趋势，相反硫分含量较高的石油焦产量却曾现逐年上升趋势。对这种局面产生的原因进行分析可知，国内石油焦生产原油中的硫含量呈现逐年上升的趋势是最主要的原因。在原油加工的过程中，硫从原油中转移到石油焦中，因此这两者中硫含量必然会始终处在“同进退”的节奏里，并且随着原油中硫含量的增加，高硫石油焦的产量会越来越多。 　　二、高硫石油焦对生产、使用企业的影响 　　1、二氧化硫指标难以控制，污染环境 　　在预焙阳极生产企业，石油焦中含有的有机硫大部分在煅烧炉内和氧气发生反应，会生成大量含有二氧化硫的烟气，这些烟气在引风机的抽力作用下被排放入大气，污染环境，即便是企业在排放烟气之前加入了湿法净化系统，但是二氧化硫无法尽数捕捉，继而导致企业的二氧化硫排放指标难以有效控制。另外，在电解铝使用过程中，石油焦中所含有无极硫将转入阳极成品之中，虽然不会在炭阳极生产的相关反应中被释放，但是却会在电解铝反应中因阳极氧化反应而被释放，对大气形成一定程度的污染。因此，现阶段如果不采取有效的措施控制石油焦中的硫含量，将必然导致大气中二氧化硫超标，继而形成酸雨，污染环境。 　　2、侵蚀罐式煅烧炉硅砖及余热系统设备，影响设备使用 　　罐式煅烧炉硅砖与石油焦直接接触，在1300℃的高温下，高硫石油焦中的硫会对煅烧炉硅砖产生腐蚀。因为煅烧炉硅砖中含有二氧化硅，在一般情况下，二氧化硅是比较稳定的，然而在高温环境下，硫能够与之进行反应，生成硫化硅和二氧化硫。在高温环境下，硫化硅并不稳定，继而变成絮状物体，再次与氧气反应生成固体二氧化硅与二氧化硫，腐蚀煅烧炉硅砖。据相关数据资料显示，当硫含量超过1.2%时，这种现象会更加的明显，且硫含量越高，腐蚀的效果越明显。其次，在罐式煅烧炉中生产的二氧化硫，须经由余热系统设备才能完成排放任务，在热量回收的过程中二氧化硫必然会与蛇形管、引风机叶片等接触，腐蚀设备，继而影响设备的正常使用。 　　3、影响阳极抗氧化性能 　　在一些复杂的化学反应过程中，硫元素可以不直接和碳反应，而是与其他金属杂质反应，这也就使得硫元素可以有效的抑制钠、钙、镍、钒等对空气、二氧化碳等的活性催化。据相关数据资料显示，钠盐含量增加，即钠金属离子增加，焦炭的着火点会降低，反应产生大量二氧化碳，继而为阳极提供了二氧化碳氛围，大幅度的增加了阳极的反应活性。与钠相似，钙也会对提升阳极的反应活性，虽然没有钠那样的程度，但效果也不能低估。由于硫的存在，抑制了金属杂质的的催化作用，焦炭与空气或是二氧化碳反应的能力被削减，电解槽中阳极的消耗也有效的降低，阳极掉渣、掉块现象大幅度减少，不仅降低了阳极净耗，还提高了电流效率。因此，从阳极使用性能角度出发分析可知，在二氧化碳氛围中，当钙、钠含量确定后，硫含量与焦炭活性成反比，即两者存在时硫含量越高，焦炭的质量损失越低的关系。 　　三、高硫石油焦在铝用阳极生产中的应用 　　1、铝用阳极对石油焦质量要求 　　铝电解槽的核心材料是炭阳极，炭阳极的主要功能有二：第一，向电解槽中导入直流电；第二，参与化学反应，为铝电解过程提供反应物。正因为炭阳极具备如上述两个功能，因此炭阳极必须具备如下几个特点：第一，较高的纯净度，不影响阳极反应速率，不含有与铝元素质量相近的其他元素，如镁、硅等化学元素；第二，较高的抗热震性能，能够适应电解过程的