Технология приготовления анодов и электродов

Применение нефтяного кокса для изготовления анодов и электродов

Тема 1.3 Области применения нефтяного кокса

Кокс обладает уникальными физико-химическими свойствами, предопределяющими и области его промышленного использования. Это, прежде всего, химическая и термическая стойкость в агрессивных средах, низкий коэффициент линейного расширения, высокая механическая прочность, тепло и электропроводность и др..

Основными потребителями электродной продукции, полученной на основе нефтяного кокса являются электротермические производства. Нефтяной малозольный кокс в основном используют в качестве анодной массы и обожженных анодов при производстве алюминия и в качестве электродов для подвода электрического тока в рабочую зону электропечей, в которых выплавляют алюминий, магний, высококачественные стали и другие цветные и черные металлы, а так же ферросплавы и карбиды.

На производство анодов тратится до 90 % кокса. Расход анода составляет 600 кг / т алюминия, диаметр анода 1,2 м, его высота - до 2 м.

При производстве алюминия нефтяной кокс применяется в качестве восстановителя.

2Al₂O₃+3C=4 Al+3CO₂

В зависимости от эксплуатационных характеристик и условий применения различают два вида электродов:

1) угольные – аноды (предварительно обожжённые и самообжигающиеся в процессе электролиза), электроды для электропечей (получают из углеродистых материалов – антрацита и линейного кокса);

2) графитированные электроды, используемые в электротермических процессах, главным образом для производства стали и сплавов железа.

В связи с различными условиями эксплуатации к анодам и электродам предъявляются разные требования.

Ниже рассматриваются процессы производства анодов, используемых в алюминиевой промышленности, а также графитированных электродов, предназначенных для производства сталей – наиболее крупных потребителей нефтяного кокса.

Процесс производства как угольных анодов, так и графитированных электродов начинается с изготовления «зелённой» массы (композиция, состоящая из коксонаполнителя и связующего вещества), которое включает следующие стадии, или переделы:

1. предварительное дробление и прокаливание нефтяного кокса;

2. размол и рассев кокса по фракциям;

3. дозирование компонентов наполнителя, смешение кокса со связующим и формирование (прессование) заготовок;

4. обжиг (спекание) заготовок.

В качестве исходного сырья для получения анодов и электродов обычно используют крупную фракцию (25-200мм) пековых и нефтяных коксов. Поскольку в таком виде коксы не могут быть использованы для прокаливания на существующих прокалочных агрегатах, их предварительно дробят в щековых или зубчатых дробилках до кусков размером 50-70 мм. Дроблёный кокс прокаливают в специальных печах.

Далее прокаленный кокс дробят и измельчают с целью получения коксового порошка широкого гранулометрического состава, из которого составляют шихту (наполнитель) для производства анодной (электродной) массы. Крупные коксовые частицы составляют скелет – основу электродной продукции, а более мелкие являются заполнителем межкускового пространства.

Для скрепления компонентов полученной шихты в единый монолит и равномерного распределения коксовых частиц по всей массе к косовой шихте добавляют 28-33 % связующего вещества. В качестве связующего вещества обычно используют концентрат каменноугольной смолы (каменноугольный пек).

Коксовую шихту смешивают с каменноугольным пеком в обогреваемых паром смесителях при температуре 100-120^оС и прессуют в формы. Полученные прессованные заготовки подвергают медленному обжигу в течение 20 суток. В процессе обжига происходит усадка, достигающая 15% от всего объема, которая является причиной растрескивания анодов при резком изменении температуры в процессе обжига.

Процесс изготовления прессованных анодов неэкономичен вследствие применения дорогого оборудования (гидравлические прессы, обжиговые печи). Более прост метод Содберга, предусматривающий применение для производства алюминия непрерывных набивных самообжигающихся анодов. При этом способе анодную массу набивают в металлический кожух (из листового алюминия), который опускают на определенную глубину в рабочую зону ванны электролизера. Кожух удерживают над рабочей зоной электролизера ленточными кольцевыми зажимами или обычными электро- держателями. Высокая температура в рабочей зоне (950—970 °С) и медленное опускание кожуха с анодной массой создают удовлетворительные условия для ее обжига — спекания в единый монолит.

По мере расходования анода (в результате окислительных и восстановительных процессов) кожух непрерывно наращивают и добавляют в него анодную массу, которая постепенно переходит из области низких (500^оС) в область высоких (900^оС) температур и превращается в единый монолит, способный пропускать электрический ток.

Начальные стадии производства графитированных электродов, используемых в электротермических процессах, не отличаются от стадий получения анодов. Разница заключается в термической обработке полученных заготовок. При производстве анодов, изделия обжигают в камерных печах при 1200^ОС в течение 16-18 суток. При получение графитированных электродов происходит дополнительный обжиг заготовок осуществляется в электропечах при 2300-3000 ^ОС в течение 2-3 суток.

Дата добавления: 2014-01-05