Способ изготовления углеродистого анода для электролитического получения алюминия

сооз советснихС ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) (11)) 4 С О 1 В 3 1 /О А 95 25 С 3 0 нный номитет ссс ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЕРОДИСЧЕСКОГО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГ ТОГО АНОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ(5) Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству анодных материалов дляэлектролиза алюминия. Цель изобретения повышение прочности, электропроводности и уменьшение расхода анодапри электролитическом получении алюминия. Определяют плотность пека притемпературе 140-180 С и рассчитывают необходимое количество связующегопо формуле, учитывающей действительную и насыпную плотность прокаленного коксового материала и плотностьсвязующего. Путем введения в формулуэмпирических коэффициентов учитываютнедопропитку кокса пеком, изменениеобъема шихты за счет образования пековых прослоек между зернами кокса иза счет, усиления прессования, Данывеличины этих коэффициентов при изготовлении анодной массы самообжигающихся анодов и при изготовленииобожженных анодов. 2 з.п. ф-лы,2 табл.-" - д й 100 Д П, О,Д ь ч гд ас.Е; ейств все ельная плотность кок сового прокаленногала, г/смнасыйная плотность мате 3го матексового прокаленн вязующего ,25-1,30 г/сазывающиекокса пеком объема шихтыпрослоеккса, соответ 95 и 0,90 вязующего определяют 5 одом стал н ном пек чили н вя 95 иензующего,1 с=0,90.ную из к связующном вышзагружали 1Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству анодных материалов, включающих анодную массу и предварительно обожженные аноды, используемые соответственно на электролизерах с самообжигающимися и обожженными анодами для получения электрического алюминия,Целью изобретения является повы шение прочности, электропроводности и уменьшение расхода анода.Сущность изобретения заключается в том, что необходимое количество связующего, зависящее от свойств про" 15 каленного коксового материала (действительной и насыпной плотности шихты) и плотности связующего при температуре смешения, определяют по формуле 20 количество пека-связующего,риала, г/см;Й - плотность пека-с при 140-180"С (11 с, - коэффициенты, ук па недопропитку и на увеличение эа счет пековых между зернами ко ственно равны О, 1,15,Плотность спри 140-180 С,Подбор связующего с учетом пористой структуры кокса и пористости его насыпки, а также плотности связующего позволяет получать анодные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками (прочность, электропроводность и химическая стойкость) при использовании коксового материала различного происхождения и определенного гранулометрического сос" тава.Количество связующего рассчитывается исходя из необходимости заполнения пеком пор в зернах кокса и пространства между ними в коксовой шихте. 2Пористость шихты может быть рассчитана по формуле Масса единицы объема, заполненногопеком, при этом составит Суммарная масса пека и кокса в единице объема составит 1 и 1 нн с 1 чф г/смЧПри этом содержание связующего (впроцентах) может быть рассчитано поформуле смешении пека с коксом не ы кокса заполняются пеком, ормуле учтено коэффициенто это в ф м 1 с=0,95.Кроме того, при смешении анодной массы за счет образования пековых прослоек .происходит увеличение объема коксовой шихты и, таким образом, снижения плотности, что учтено коэффициентом 1 с,=0,90. При прессовании за счет воздействия давления происходит сжатие коксовой шихты, что учитывает коэффициент 1 с 1,1 (для вибралцинного формования) и 1 с,=1,15 (для гидравлического прессования).П р и м е р 1, Технологическое опробование анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых элек тролизеров заключалось в следующем. Предварительно определяли действительную плотность коксовой шихты, насыпную плотность кокса взвешиванием уплотненного объема и плотность пека-связующего при 140-160 С идростатического взве ного шарика в расплавзатем по формуле рас обходимое количество принимая значение 1 с=О Анодную массу, составл кса-наполнителя и пек о в количестве, рассчитан- смешивали при 140-160 С в металлические кожухи.Обжиг проводили в шахтной печи до максимальной температуры 1000+20 С са скоростью 100 град/ч и выдержкой при конечной температуре 2 чХарактеристики качества кокса-наполнителя необожженной и обожженной анодной массы приводятся в табл. 1. Для более детального исследования анодных м 0 сс в качестве кокса-наполнителя были взяты коксы трех видов (с различной термообработкой).Проводили сравнение образца с расчетным (оптимальным) количеством пека-связующего с образцами, имеющими количество связующего, отличное от расчетного, а также с прототипом.Расчетное количество пека-связующего приводит к улучшению показателей качества обожженной анодной массы (табл. 1) по сравнению с прототипом. Уменьшение или увеличение количества пека-связующего по сравнению с расчетным приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик: понижению прочности, увеличению удельного электросопротивления и общей разрушаемости в токе воздуха.При использовании данного способа в производстве анодной массы для самообжигающихся анодов достигается стабильность пластических свойств массы и высокая эксплуатационная стойкость анодов при электролизе. Кроме того, данный способ позволяет получить при любом виде коксового сырья анодную массу повышенного качества (см. табл, 1).П р и м е р 2. Проводили технологическое опробование обожженных анодных блоков. Предварительно определяли действительную и насыпную плотности кокса и плотность пека- связующего при 160-180 С, затем рассчитывали необходимое количество связующего материала, приняв Е=.0,95, 1 с, =1,1.Йихту коксового материала смешивали с пеком. Загружали в матрицу, разогревали до 140-160 С и прессовали образцы при максимальной нагрузке 40 МПа в течение 2 мин. Прессованные анодные блоки обжигали в камерных печах открытого типа в заводских условиях при 1050-1100 С в течение 168 ч и охлаждали 252 ч.Результаты технологического опробования приведены в табл. 2.Для более детального и глубокого исследования обожженных анодных блоков в качестве кокса-наполнителя использовали коксы различного происхождения и разной степени термообработки,Из приведенных данных следует,что образцы с расчетным (оптимальным)количеством пека-связующего превосходят образцы, изготовленные по способу-прототипу, по пористости, проч 10 ности на сжатие и удельному электросопротивлению.Данный способ может быть использован для любого вида коксового сырья, в том числе и для коксов раз 15 личного происхождения. Отклонениеколичества пека-связующего от расчетной величины приводит к ухудшению качества анодных блоков.Таким образом, способ изготовле 20 ния углеродистых изделий обеспечивает стабильность свойств и повышение,эксплуатационных характеристиканодов. Повышение прочности, электропроводности и химической стой 25 кости анодных материалов приведет куменьшению расхода анодов при электролизе алюминия. Формула изобретения30 1. Способ изготовления углеродистого анода для электролитического получения алюминия, включающий измельчение и классификацию коксовых материалов, определения действительной и насыпной плотности коксовых материалов, дозировку и смешение их со связующим пеком, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повы шения прочности, электропроводностии уменьшения расхода анода, дополнительно определяют плотность пека при температуре 140-180 С и рассчитывают необходимое количество связующе го по формуле количество пека-связующего,мас.%;действительная плотность коксового прокаленного материала, г/см;насыпная плотность шихты коксового прокаленного материала, г/см;плотность связующего, г/см; коэффициенты, указывающие на недопропитку кокса пеком5279958 6и на изменение объема шихты определяют при 140-160 С, а коэффиза счет образования пековых циенты с и 1 с соответственно равны прослоек между зернами кокса 0,95 и 0,90.и за счет усилия прессования, 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - равные соответственно 0,95 5 щ и й с я тем, что при изготовлеи 0,90-1,15, нии углеродистого анода для алюминие 2, Способ по п. 1, от л и ч а ю - вых электролизеров с обожженными ано- щ и й с я тем, что при изготовле- дами, плотность связующего определянии углеродистого анода для самооб- ют при 160-180 С, а коэффициенты жигающихся анодов алюминиевых элек- О К и Е соответственно равны 0,95 тролиэеров, плотность связующего и 1,10-1,15. Таблица 1 Образцы Показатели(-) . Пекрас- четный Пекрас- четный 30,4 . 31,7 32,7 27,6 289 30, 1 Содержание пекасвяэующего,Действительная плотность прокаленногококса, гlсм 2,03 2,03 2,03 2,035 2,035 2,035 Насыпная плотностьшихты прокаленногококса 1,249 1,249 1,249 1,318 1,318 1,318 Плотность пека"свяо зующего при 140-160 С, г/см 1,250 1,250 1,250 1,250 1,250 1,250 Пористость обожженнойанодной массы,25,9 247 26,2 26,4 25,4 27,2 Предел прочности насжатие, ИПа 38,2 45,2 42,1 36,1 45,6 40,8 удельное электросопротивление, мкОм м 2,467,3 742 70,63,7 76,2 Окисляемость в токевоздуха,26,8Осыпаемость в токе воз,82духа, ЕКоэффициент текучести анодной массы,отн. ед,28,3 24,3 19,0 31,8 0,96 0,98 0,52 1,26 195 0,60 1 в 2 1,98 2,35 1,21 1,68 2,121279958 8Продолжение табл. 1 Ту 48-580-76 Показатели Образцы Известный способ(-) Пекрас- четный 27,2 . 28,3 Содержание пекасвяэушщего, Е 29,3 26,0 28,0 30,0 Действительная плотность прокаленногококса, г/см Насыпная плотность ,шихты прокаленного кокса Плотность пека-связующего при 140-160 С,г/смЗ 1,250 1,250 1,150 Пористость обожженнойанодной массы,28,5 28,0 28,7 29,0 28,9 30,0 Не более30 Предел прочности насжатие, МПа 30,6 38,5 29,2 30,0 37,0 28,0 Не более 30 Удельное электросопротивление, мкОм м 69,3 29,0 28,0 44,0 0,72 0,68 0,90 29,2 27,8 42,1 0,52 0,32 0,47 Окисляемость в токе воздуха, ХОсыпаемость в токедуха, 7Коэффициент текучести анодной массы,отн. ед. 2,096 2,096 2,096 2,030 2,035 2,096 1,358 1,358 1,358 1,248 1,318 1,358 67,9 78,4 69,0 68,0 78,5 Не более 75(+) (-) Пек рас- четный Содержание пека-связующего, Е 17,80 18,97 19,90 16,90 19,03 20,30 18,001 Насыпная плотПористость обожженных анодныхблоков, Е 25,3 24,9 28,5 27,4 26,0 29,6 27,0 Действительнаяплотность прокаленного кокса, г/см ность шихты прокаленного кокса, г/см Плотность пекапри 160-180,г/смз Предел прочности насжатие, ИПа Удельное электросопротивление, МкОм м Общая разрушаемость в токеСО , г/см ч64,3 68,9 63,8 61,2 67,6 68,0 67,0 78,0 Не более 65 0,087 0,1050 0,102 0,084 0,126 0,160 0,110 0,115 Не более0,130Составитель А, АрнольдРедактор М. Циткина Техред В.Кадар Корректор И. Эрдейи Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3Пекрас- четный 9,03 20,101 19,30 20,50 21,70 18,0 18,0 20,0 1,248 1,248 1,248 1,248 1,248 Заказ 7017/21 Тираж 450 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5