КЕРНОВАЯ ПЕРЕСЫПКА ДЛЯ ПЕЧЕЙ ГРАФИТАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 1996 года по МПК H05B7/06 

Изобретение относится к электродной промышленности. Электрические печи, предназначенные для графитации электродов, относятся к электрическим печам сопротивления. Основное сопротивление (98-99% ) составляет керновая пересыпка. При загрузке графитировочной печи электродными заготовками пространство между ними заполняют гранулированным углеродистым материалом. Этот материал называют керновой пересыпкой.

Известным углеродистым материалом, применяемым в качестве керновой пересыпки при графитации электродов, является металлургический кокс. Недостатками этой керновой пересыпки являются высокая стоимость кокса, не позволяющая максимально использовать мощности установленных печных трансформаторов из-за резкого снижения сопротивления пересыпки при разогреве печи до 800^оС. Это приводит к снижению достигаемых максимальных мощностей, производительности печей, качества электродов и повышению расхода электрической энергии.

Известна также шихта для изготовления кернового материала при производстве карбида кремния, состоящая из нефтяного и графитированного коксов, песка кварцевого и сульфатно-спиртовой барды. Шихта такого состава для керновой пересыпки в печах графитации электродов непригодна, так как песок вступает в реакцию с углеродом графитируемых электродов с образованием карбида кремния. Годной электродной продукции в таких условиях не получится.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является антрацитовая керновая пересыпка. Недостатком антрацитовой керновой пересыпки является то, что при очень высоком начальном электрическом сопротивлении (80-125·10³ м·Ом) и резком его снижении при температурах выше 2000^оС уменьшается скорость ввода электрической энергии в печь, удлиняется процесс, снижается производительность печи, увеличиваются потери электроэнергии через теплоизоляцию и в целом снижается экономичность процесса.

Целью изобретения является разработка такого состава пересыпки, который позволит снизить расход электроэнергии, повысить использование установленных мощностей трансформаторов, снизить затраты на процесс графитации.

Поставленная цель достигается тем, что в керновую пересыпку из антрацита для снижения начального сопротивления печи вводятся отходы с печей графитации фракции минус 25 плюс 2 мм (-25 +2 мм), а антрацит предварительно смачивается 25-50% -ным водным раствором лигносульфоната, например, марки Б при следующем соотношении компонентов, Антрацит, смоченный лигносульфонатом 10-25 Отходы с печей графи- тации фракции -25+2 мм 75-90
Отходы с печей графитации включают в себя материалы, бывшие в употреблении (это смесь теплоизоляционной шихты с графитированным коксом), обладают низким удельным электрическим сопротивлением (далее УЭС, 4-6 м ·Ом). Они снижают начальное электрическое сопротивление керновой пересыпки, возрастает токовая нагрузка, это создает возможность более быстрого введения мощности в печь, сокращения процесса графитации во времени, снижения токовых потерь через теплоизоляцию. Отходы с печей графитации предлагается применять фракции -25+2 мм. Фракция -2 мм, входящая в состав теплоизоляции, как многозольная часть должна отсеиваться, так как при повышенном содержании золы в пересыпке на поверхности графитируемых электродных заготовок образуется карбид кремния, который трудно снимается при механической обработке электродов. Отходы с печей графитации фракции -25+2 мм удовлетворяют всем требованиям по УЭС.

Лигносульфонат марки Б для производства технического углерода, имея растительную (древесную) основу, при термической обработке при температурах выше 2000^оС, превратившись на поверхности антрацита в углерод, не снижает так резко электрическое сопротивление, что и позволяет достигать более высоких максимальных мощностей, держать их на более высоком уровне, а это, в свою очередь, увеличивает коэффициент использования установленных мощностей печных трансформаторов, ускоряет процесс графитации.

Были обработаны пробы антрацита водными растворами различной концентрации лигносульфоната, загружены в промышленные печи и одновременно загружены в те же печи пробы антрацита, не обработанные лигносульфонатом. При этом получены следующие результаты по УЭС проб, выгруженных из печей (см. таблицу).

Из полученных данных по УЭС видно, что оптимальным составом является 25-50 -ный раствор лигносульфоната. При повышении концентрации до 60% увеличение УЭС по сравнению с концентрацией 50% незначительно. Увеличение содержания лигносульфоната в растворе свыше 50% приводит к увеличению его расхода. При концентрации 15% увеличение УЭС проб незначительно. Следовательно, концентрация раствора лигносульфоната 25-50% является оптимальной.

В качестве примеров промышленного опробования были приготовлены пересыпки из антрацита, обработанного 50%-ным водным раствором лигносульфоната, с УЭС 78 ·10³ м· Ом и отходов с печей графитации с УЭС от 5 до 8· 5 м ·Ом. Отходы с печей графитации просеивались на грохоте с размером ячейки сит 2 и 25 мм. Фракция -25+2 мм применялась для состава керновой пересыпки, а фракция -2 мм отбрасывалась как многозольная часть отходов. В пересыпке содержание антрацита составляло 25, 15 и 10% остальное отходы с печей графитации. Для сравнения проведено испытание пересыпки из антрацита, не обработанного лигносульфонатом. Процесс графитации проводился в промышленных многотоннажных печах графитации с полезной загрузкой 200-230 т, с длиной керна 42 м. Питающие печь электроагрегаты имели установленную мощность 60000 кВт с максимальной нагрузкой токовой 200000 А. Результаты испытаний приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что оптимальным составом керновой пересыпки, при использовании которого получены наилучшие результаты, является состав. Антрацит обработанный лигносульфонатом 15% Отходы с печей графита- ции с фр. -25+2 мм 85%
Предлагаемый состав керновой пересыпки позволяет увеличить съем продукции с трансформатора в 1 ч в 1,8-2,9 раз, коэффициент использования установленных мощностей трансформаторов на 5,0-10,4% снизить расход электроэнергии на 1 т продукции на 2,6% стоимость керновой пересыпки снизить в 6 раз(см. таблицу).

Цель: повысить использование установленных мощностей графитации, удешевление продукции. Сущность изобретения: керновая пересыпка состоит из отходов от печей графитации, имеющих низкое удельное электрическое сопротивление /4-6 м•Ом/, и антрацита с высоким удельным электрическим сопротивлением /80-125•10³ м•Ом/, предварительно обработанного техническим легносульфонатом марки Б для производства технического углерода. Соотношение компонентов керновой пересыпки, мас.%: отходы 75-90, антрацит 10-25. Смесь такого состава удовлетворяет условиям увеличения скорости ввода электрической энергии в печь. 1 з. п. ф-лы.

1. Керновая пересыпка для печей графитации электродов, содержащая антрацит, отличающаяся тем, что она содержит антрацит, смоченный водным раствором лигносульфоната, и дополнительно отходы печей графитации фракции 25 2 мм при следующем соотношении, мас.

Указанный антрацит 10 25
Указанные отходы 75 90
2. Пересыпка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит антрацит, смоченный 25 50%-ным водным раствором лигносульфоната.