Wat is de maximaal toegestane hoeveelheid zwavel die de oven binnenkomt om de kwaliteit van de anode te garanderen?

Principes voor mengverhoudingen van petroleumcokes met variërende zwavelgehaltes:

Wat is de maximaal toegestane zwavelconcentratie in de oventoevoer om de anodekwaliteit te garanderen?**

Bij de productie van voorgebakken aluminium anodes is de maximaal toegestane zwavelgrens voor de oventoevoer doorgaans 3,0% om de anodekwaliteit te waarborgen. Deze limiet is gebaseerd op de volgende kernprincipes en technische overwegingen:

1. Dubbele impact van het zwavelgehalte op de anodeprestaties

• Voordelen van een laag zwavelgehalte:
  Bij een laag zwavelgehalte (bijv. ≤2,0%) verbeteren de thermische stabiliteit en oxidatieweerstand van de anode, waardoor de uitstoot van zwaveloxiden (SOₓ) tijdens de elektrolyse afneemt en de risico's op milieuvervuiling worden geminimaliseerd. Bovendien vermindert cokes met een laag zwavelgehalte scheurvorming, afbrokkeling en overmatig verbruik van de anode, terwijl de levensduur wordt verlengd.
• Risico's van een hoog zwavelgehalte:
  Een te hoog zwavelgehalte (bijv. >3,0%) verhoogt de thermische broosheid van de anode aanzienlijk, wat leidt tot scheuren en afbrokkeling tijdens de elektrolyse en daardoor tot een hoger energieverbruik. Bovendien genereert zwavel tijdens de elektrolyse sulfiden (bijv. FeS), waardoor de contactweerstand tussen de anode en de koolstofanode toeneemt, de spanningsval stijgt en het energieverbruik toeneemt.

2. Principes van de mengverhouding: Beheersing van het zwavelgehalte in de oventoevoer ≤3,0%

• Het mengen van cokes met een hoog en laag zwavelgehalte:
  Cokes met een hoog zwavelgehalte (bijvoorbeeld 4,5% zwavel) kunnen worden gemengd met cokes met een laag zwavelgehalte (bijvoorbeeld 1,2% zwavel) om het zwavelgehalte van het mengsel effectief te verlagen. Een mengverhouding van 1:1 levert bijvoorbeeld een gemengd zwavelgehalte van 2,85% op, wat voldoet aan de limieten voor de oventoevoer. Voor verdere verlaging kan de verhouding worden aangepast (bijvoorbeeld 1:2), waardoor het zwavelgehalte daalt tot 2,30%.
• Speciaal ingerichte opslag en nauwkeurige batchverwerking:
  Cokes met een hoog en een laag zwavelgehalte moeten apart worden opgeslagen om kruisbesmetting te voorkomen. Tijdens het mengen worden grijpbakken gebruikt om de materialen in de juiste verhoudingen te mengen, waardoor een uniforme menging wordt gegarandeerd voordat ze de calcineeroven ingaan en het zwavelgehalte binnen de gewenste waarden blijft.
• Optimalisatie van het calcineringsproces:
  Nauwlettende controle van de calcineertemperatuur (doorgaans 1250–1350 °C) en een voldoende lange verblijftijd zijn essentieel om de hoeveelheid vluchtige residuen te minimaliseren en de kwaliteit van de gecalcineerde cokes te verbeteren. Aanpassingen aan de parameters zorgen voor een stabiele werking van de calcineeroven.

3. Industriële praktijken voor maximale zwavelgehaltes in oventoevoer

• Enquêtes onder fabrikanten van voorgebakken anodes voor binnenlands gebruik:
  Petroleumcokes met 3,0% zwavel kunnen direct worden gecalcineerd zonder extra ontzwaveling, wat de consensus in de industrie weerspiegelt over het vinden van een balans tussen anodekwaliteit en kosteneffectiviteit.
• Referentie naar internationale normen:
  De aluminiumkoolstofindustrie vereist over het algemeen een zwavelgehalte van ≤3,0% in petroleumcokes. Zo is voor ruwe petroleumcokes van klasse 3B een zwavellimiet van 3,0% voorgeschreven, wat geschikt is voor de productie van voorgebakken anodes.

4. Gevolgen van het overschrijden van de zwavelgrenswaarden

• Verminderde anodekwaliteit:
  Een te hoge zwavelconcentratie verhoogt de thermische brosheid, wat leidt tot scheuren, afbrokkeling en een hoger verbruik tijdens de elektrolyse. Een verhoogde anodeweerstand verhoogt de celspanning en het energieverbruik per ton aluminium.
• Verergerde milieuvervuiling:
  Verhoogde SOₓ-uitstoot tijdens elektrolyse schaadt de luchtkwaliteit en is in strijd met milieuregelgeving.
• Versnelde slijtage van de uitrusting:
  Sulfidefilms (bijv. FeS) op anodestaven verhogen de contactweerstand, waardoor de slijtage van de apparatuur versnelt en de levensduur wordt verkort.