各種炭質原料在高溫下進行熱處理,排出原料中的揮發(fā)分。并相應地提高原料物理化學性能的生產工序。一般炭質原料的煅燒溫度為1250~1350℃。針狀焦的煅燒溫度應達到1450℃左右,電爐煅燒無煙煤時溫度達到1500-2000℃。炭質原料煅燒時應盡可能減少氧化損失,原料煅燒的好壞對成品石墨電極或其他炭紊制品的質量有明顯的影響,國外石油焦的煅燒一般在原料生產廠進行,中國生產炭素制品所用炭質原料的煅燒多數(shù)在炭素廠進行。
煅燒目的見煅燒工藝基礎。煅燒質量指標原料無論在原料生產廠或炭素廠進行煅燒都必須達到一定的質量標準,煅燒質量的高低主要取決于煅燒溫度,同時與高溫下的持續(xù)時間有關,生產普通功率石墨電極時原料煅燒溫度應達到1300℃以上,生產電解鋁用的陽極糊或炭陽極時原料煅燒溫度可略低一些中國炭素廠生產普通功率石墨電極及炭塊。
煅燒設備類型與工藝操作炭質原料煅燒主要設備有回轉窯、罐式煅燒爐、水平旋轉床煅燒爐、電煅燒爐4種,中國炭素廠使用比較多的是回轉窯和罐式煅燒爐,兩者各有優(yōu)缺點,水平旋轉床煅燒爐只有少數(shù)工廠使用,而電煅燒爐主要用于煅燒無煙煤或小規(guī)模煅燒石油焦的電炭廠。回轉窯無論在石油焦生產廠或炭紊廠回轉窯都是常見的煅燒設備,回轉窯的建設投資較低、生產能力大、操作機械化程度高。主要缺點是煅燒時氧化損耗比較高,如耐火材料使用不當,則窯體檢修工作量比較大。
回轉窯的主體是一臺由鋼板焊成的圓筒,內部砌耐火磚,炭素工業(yè)使用的小型回轉窯直徑1.5m左右、長度為20~30m左右,大型回轉窯的直徑可達3m左右、長度可達70m以上。為了冷卻灼紅的煅燒料在回轉窯的正下方還需安裝一臺結構類似、但直徑較小和長度較短的冷卻窯,表2為中國炭素廠用得較多的幾種回轉窯的設備規(guī)格。
回轉窯的工藝操作主要是控制好窯內的溫度梯度、煅燒帶的長度、加料量和窯內負壓4項。向窯內噴入的燃料和原料排出的揮發(fā)分燃燒后產生高溫,在窯內形成三個溫度帶,預熱帶、煅燒帶和冷卻帶,預熱帶為窯體全長方向靠近窯尾的一段,原料從窯尾上方的加料管進入窯內,窯尾溫度一般為800-900℃,原料從窯尾向窯頭移動先經(jīng)過預熱帶加熱,排出水分及部分揮發(fā)分。
煅燒帶是窯內溫度最高的一段,一般達到1200~1300℃,高溫煅燒可達到1450℃左右。煅燒帶的長度受窯體長度及窯內負壓的影響,在正常情況下約占窯體長度的一半,煅燒帶的溫度與噴人燃料的數(shù)量及熱值有關,同時與噴入燃料和揮發(fā)分是否充分燃燒有關,特別是煅燒揮發(fā)分較大的石油焦時,燃料和揮發(fā)分的燃燒都需要有大量的空氣,沒有足夠的空氣助燃,窯內溫度升不上去,但是空氣量過多又會增加窯內原料的氧化損耗,煅燒石油焦時僅靠窯頭吸入的空氣是不夠的,需要在窯體中部增加二次鼓風以補充空氣。
原料在長度36m的回轉窯內通過時間一般只有40~60min,通過時間的長短取決于回轉窯的長度及原料在窯內的前移速度,而原料在窯內的前移速度又與窯的轉速、窯體的傾斜角及原料在窯內的動態(tài)安息角等幾項因素有關,為了達到較高的煅燒質量應控制好煅燒帶的溫度,調節(jié)好原料在窯內的前移速度,在達到規(guī)定溫度條件時,一臺回轉窯的產量主要取決于原料的堆積密度、原料在窯內的充填率及前移速度三項因素。炭質原料在回轉窯內煅燒時與高溫火焰直接接觸,因此氧化損耗比較大,中國炭素廠利用回轉窯煅燒石油焦的氧化損耗一般為10%~12%。
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