Производство угольных электродов

Производство угольных электродов

Производство угольных электродовДля производства алюминия электролитическим способом необходимы следующие угольные изделия:

а) подовые блоки для футеровки пода электролизера, являющиеся одновременно и катодами, размером 40X40X55 см;

б) жидкая или твердая анодная масса для формирования самообжигающегося анода или обожженные аноды;

в) плиты разных размеров для футеровки боковых стенок алюминиевых ванн.

Для получения этих изделий необходимы исходные углеродистые материалы с ограниченным содержанием золы, так как она рано или поздно перейдет в электролит и загрязнит алюминий. Кроме того, обожженные угольные изделия должны быть достаточно прочны (сопротивление сжатию 2,5—3,5 МН/м2) и плотны (пористость не выше 25%).

Для производства электродов применяют два вида исходного сырья: твердые углеродистые материалы, составляющие основу электрода, и связующие вещества, назначение которых прочно скреплять зерна основы.

В качестве твердых составляющих используют лучшие сорта антрацита, нефтяной и пековой (смоляной) кокс, т. е. остатки

после крекинга нефти или перегонки каменноугольной смолы, характеризующихся малой зольностью (0,3—0,4%).

Связующим служит пек — промежуточный продукт перегонки каменноугольной смолы, имеющий температуру размягчения 45-85° С.

Рис. Технологическая схема производства угольных изделий

В качестве примера рассмотрим схему производства обожженных угольных изделий (рис.). Антрацит, нефтяной или пековой кокс раздельно дробят до 30—50 мм и направляют в трубчатые или ретортные печи для прокаливания. Цель прокаливания — удалить летучие вещества до содержания их не более 0,15—0,20%, а также понизить реакционную способность материала, уменьшить его объем, увеличить прочность и электропроводность. Эти изменения достигаются при нагреве до 1300° С без доступа воздуха. Прокаленный материал измельчают, рассеивают по крупности и направляют на дозировку.

Дозирование состоит в подборе опытным путем нужной пропорции нескольких классов крупности и смешивании их с расплавленным связующим.

После тщательного перемешивания в механических лопастных смесителях при 90—120° С смесь поступает на прессование под давлением (2,5—4,0 Мн/м2). При чрезмерном давлении твердые частицы могут раздавливаться, при малом давлении изделия получаются непрочными.

Прессуют изделия либо в глухую матрицу, либо продавливают через мундштук.

После прессования заготовки еще недостаточно прочны и электропроводны. Для улучшения этих свойств заготовки обжигают без доступа воздуха при 1400° С в камерных или туннельных печах.

Во время обжига электродов происходит коксование связующего (пека), в результате чего изделие приобретает необходимые твердость, прочность и повышенную электропроводность.

Процесс обжига ведут с нарастанием температуры по определенному графику в течение ~200 ч. Во избежание растрескивания изделий их охлаждение также должно быть медленным.

При производстве анодной массы прессование и тем более обжиг не нужны. Шихта для изготовления массы отличается содержанием большого количества связующих, а также отсутствием антрацита.

На некоторых алюминиевых, магниевых и других заводах используют графитированные электроды, отличающиеся от угольных высокими электропроводностью и теплопроводностью, а также большей стойкостью против воздействия хлора и кислорода. Графитизация происходит при нагревании обожженных угольных электродов в электрических печах сопротивления при температуре около 2500° С без доступа воздуха в течение 60— 75 ч.

 

Статья на тему Производство угольных электродов