[发明专利]降低铝电解炭阳极用石油焦中钒含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油焦，具体涉及一种降低铝电解炭阳极用石油焦中钒含量的方法。

背景技术

炭阳极是电解槽的心脏也关乎企业生产经营最终目标-经济效益。炭阳极质量对铝电解过程起重要作用，炭耗在铝电解的成本中仅次于电耗和氧化铝，约占整个成本的15％左右，如果阳极质量不佳，此比例可上升到25％，所以提高阳极质量对电解铝厂降低生产成本，提高经济效益有很大意义。铝电解对阳极的基本要求是净度高，即阳极中影响阳极反应速度和原铝质量的杂质元素含量低。杂质元素主要来源是原料，石油焦是生产阳极的最主要消耗材料。今年的生产实践表明，铝用预焙阳极生产行业所用的石油焦质量总体呈下降趋势，钒含量呈现出逐步上升的趋势，甚至达到无法使用的程度。国外有70％的石油焦钒含量在700ppm左右，有的甚至高达1300ppm，国内相对较低，但符合优质阳极原料的石油焦越来越少。石油焦中钒含量增大的原因主要是由于国内生产石油焦的原油中钒含量逐年上升。随国内经济迅猛发展，我国原油产量难以满足经济发展需求，由于原油进口量不断扩大，中东地区进口石油用量愈来愈高，这些地区中钒含量高，钒在原油加工过程中无法除去，转嫁到石油焦中，导致我国石油焦中钒含量持续增高。我国产石油中钒含量较低，但随石化生产工艺水平提高，石油渣油产量及焦化提炼出的油气比例增加，导致阳极用石油焦产量不断萎缩，迫使国内预焙阳极生产不得不使用钒含量高的石油焦。

高钒石油焦会严重影响炭阳极的质量。钒元素对阳极的氧化能力有着强的催化作用，促使阳极在使用时发生选择性氧化，尤其是显著增加了炭阳极的空气氧化能力及与空气中CO₂的反应活性，阳极在电解过程中抵抗空气CO₂侵蚀能力变弱。阳极中钒含量超过150ppm时，阳极空气反应性低于90％，当钒含量高于200ppm时，阳极空气反应性低于85％。当钒含量大于150ppm，每增加10个ppm阳极的空气反应性降低一个百分点。由于钒等微量元素使阳极选择性氧化增大，生成大量炭渣，增加阳极的过量消耗，同时会增加电解质电阻，降低电导率，槽电压升高，热收入增加，逐步导致热槽，使电流效率下降，电耗、炭耗和副盐消耗增加。炭阳极消耗已经被越来越多的国家所重视。国外部分铝厂预焙阳极钒元素含量要求见表：

由于石油焦的价值在炼油化工产品中所占比例很少，加上条块分割，炼油厂对石油焦质量的改进，尤其是对微量元素钒的控制不很重视。国内对阳极所用石油焦的研究在七、五期间，结合青铜峡、贵州等铝厂阳极工艺和设备的引进，进行了初步研究，但“七、五”后，国内几乎停止了对石油焦的研究。目前对炭素阳极用不同钒含量的石油焦采取的措施是不同产地不同钒含量的石油焦分仓对方搭配上线，以达到物料中钒指标尽量均匀稳定的目的。但是随高钒含量石油焦量增多，低钒含量石油焦越来越少，该方法不能从根本上解决问题。因此，加强铝阳极用石油焦降钒的研究，对铝用预焙阳极生产企业和铝电解企业的可持续发展具有十分重大的意义。国内外对钒的研究主要以铁矿、铀矿、铅矿等提炼主金属后的钒渣、石煤为对象，采用焙烧-水洗、酸浸等技术来处理。虽然硫酸已成功地用做某些诸如飞灰、石煤等含钒残渣的浸出剂，但无论是直接酸浸还是焙烧后酸浸出，这些方法并不适用于石油焦中钒，H₂SO₄浸出会给石油焦带来SO₄^2-，硫的危害远比钒对铝电解阳极的危害要大。从铝电解炭阳极用石油焦中脱除钒尚未见报道。

目前关于石油焦除杂的申请专利如表1所示：

发明内容

本发明的目的是提供一种降低铝电解炭阳极用石油焦中钒含量的方法，能够有效降低石油焦中钒的含量，钒的去除率能够达到80～90％。

本发明所述的降低铝电解炭阳极用石油焦中钒含量的方法，包括以下步骤：

(1)将石油焦破碎、湿磨、烘干、筛分至50～400目；

(2)采用双氧水浸泡50～400目的石油焦得到预处理石油焦；

(3)将氢氧化钠、碳酸钠、表面活性剂和水配置成溶液，再将预处理石油焦加入到溶液中搅拌均匀制成料浆；

(4)将料浆在微波场下进行浸出；

(5)浸出后过滤得到石油焦滤饼和滤液。

其中，

步骤(1)中先将破碎后的石油焦、水、研磨球按照质量比2:0.5:3的比例研磨1～2h，再于60～90℃烘干，最后筛分。破碎、湿磨、烘干、筛分均为本领域技术人员所熟知的常识。