СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ МАССЫ ДЛЯ САМООБЖИГАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2005 года по МПК C01B31/02 C25B11/12 

Изобретение относится к электродной промышленности и может быть использовано при изготовлении электродных масс для непрерывных самообжигающихся электродов рудовосстановительных электропечей.

Известен способ получения углеродсодержащей массы для изготовления углеродных изделий, включающий измельчение углеродного наполнителя, рассев его по фракциям и последующее смешение со связующим, при этом процесс измельчения и рассев наполнителя ведут в среде расплавленного связующего [Авторское свидетельство СССР №793934, кл. С 01 В 31/02, опубл. 07.01.81].

Однако электроды, изготовленные из углеродсодержащей массы, полученной по данному способу, имеют недостаточно высокую прочность и плотность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению, является способ получения углеродсодержащей массы, включающий прокаливание, дробление, рассев и дозирование твердых углеродистых материалов, смешение их со связующим и последующее формование массы [Гасик М.И. Электроды рудовосстановительных электропечей. М.: Металлургия, 1984, с.65-78].

Однако электроды, изготовленные из такой массы, после обжига характеризуются низкой механической прочностью и плотностью, что приводит к обрывам и сколам рабочего конца электрода и вызывает остановку и простои электропечей.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения электродной массы для самообжигающихся электродов, при котором обработка материала парами каменноугольной смолы, обеспечивала бы повышение механической прочности и плотности электродов, а также позволяла бы повысить электропроводность рабочего конца самообжигающегося электрода.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения электродной массы для самообжигающихся электродов, включающем прокаливание, дробление, рассев и дозирование твердых углеродистых материалов, смешение их со связующим и последующее формование массы, согласно предлагаемому изобретению новым является то, что после дробления твердые углеродистые материалы дополнительно обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют из жидкой фазы фусов каменноугольных при температуре 500-550°С в течение 2-3 часов. При этом масса фусов каменноугольных составляет 25-30% от массы твердого углеродистого материала.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, которого можно достичь, состоит в том, что в процессе обработки твердого углеродистого материала парами каменноугольной смолы, которые выделяют из жидкой фазы фусов каменноугольных, происходит образование поверхностно-активного адсорбционного слоя, в котором присутствуют легкая, средняя, тяжелая и антраценовая фракции смолы. В свою очередь, за счет сил притяжения и парциального давления паров фракции смолы обрабатывают поверхность твердого углеродистого материала, окружая пленкой каждую его частицу.

Образованный поверхностно-активный слой обладает высокой адсорбционной и адгезионной способностью, что обеспечивает улучшение качества электродной массы, увеличивает прочность и повышает плотность самообжигающихся электродов.

Проведенный комплекс исследований показал, что в случае увеличения массы фусов каменноугольных выше 30% происходит перенасыщение поверхности твердого углеродистого материала парами каменноугольной смолы, что приводит к его слипанию.

Следовательно, технология производства электродной массы затрудняется, особенно на стадии рассева и дозирования твердых углеродистых компонентов различного гранулометрического состава.

При уменьшении массы фусов каменноугольных ниже 25% не обеспечиваются высокие физико-механические свойства рабочего конца электрода.

При температуре ниже 500°С происходит не полное выделение из жидкой фазы фусов каменноугольных антраценовой фракции и образующийся поверхностный слой менее активный, а выше 550°С - наблюдается выделение серосодержащих соединений смолы.

При продолжительности обработки менее 2 ч не обеспечиваются полное выделение фракций смолы и необходимая обработка поверхности твердого углеродистого материала, а свыше 3 ч - нагревание нецелесообразно, поскольку свойства материала не изменяются, а увеличение продолжительности нагревания приводит к непроизводительным затратам электроэнергии.

Способ осуществляется следующим образом.

Термоантрацит, антрацит, кокс и другие твердые углеродистые материалы подвергают прокаливанию до необходимой температуры, затем подвергают дроблению, после чего обрабатывают парами каменноугольной смолы, которую выделяют при температуре 500-550°С из жидкой фазы фусов каменноугольных в течение 2-3 ч, причем масса фусов каменноугольных составляет 25-30% от массы твердого углеродистого материала. Подготовленные материалы рассеивают на барабанных ситах или грохотах, затем дозируют по видам сырья и гранулометрическому составу в соответствии с заданной рецептурой массы, а далее вместе со связующим подают в смеситель, где осуществляется их перемешивание в течение 3-5 мин при температуре 140-180°С. После смесителя из расплавленной электродной массы формуют брикеты, которые направляют на склад готовой продукции.

Пример 1.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 550°С в течение 3 часов, и масса фусов составляет 25% от массы твердого углеродистого материала.

Пример 2.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 500°С в течение 2 часов, и масса фусов составляет 30% от массы твердого углеродистого материала.

Пример 3.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 450°С в течение 3 часов, и масса фусов составляет 25% от массы твердого углеродистого материала.

Пример 4.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 550°С в течение 1 часа, и масса фусов составляет 30% от массы твердого углеродистого материала.

Пример 5.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 550°С в течение 3 часов, и масса фусов составляет 35% от массы твердого углеродистого материала.

Пример 6.

Способ воспроизведен по приведенной выше технологической схеме, при этом твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют при температуре 550°С в течение 3 часов, и масса фусов составляет 20% от массы твердого углеродистого материала.

Образцы электродной массы для самообжигающихся электродов, изготовленные по прототипу и примерам 1-6, испытали. Результаты испытаний приведены в таблице.

ТаблицаПоказателиПримерыПрототип123456Плотность, г/см³1,691,981,871,711,701,701,73Удельное электросопротивление, Ом·мм²/м84,273,375,280,281,475,978,5Прочность на сжатие, МПа34,135,235,034,334,134,434,1

Из таблицы 1 видно, что использование изобретения (примеры 1 и 2) позволяет повысить плотность, прочность на сжатие, а также снизить удельное электросопротивление самообжигающихся электродов, изготовленных по предлагаемому способу, по сравнению с электродами, изготовленными по известному способу.

Изобретение предназначено для электродной промышленности и металлургии. Твердые углеродистые материалы, например термоантрацит, антрацит, кокс, прокаливают, дробят и обрабатывают парами каменноугольной смолы, которые выделяют из жидкой фазы фусов каменноугольных при 500-550°С 2-3 ч. Масса фусов каменноугольных 25-30% от массы твердых углеродистых материалов. Обработанные углеродистые материалы рассеивают, дозируют, смешивают со связующим 3-5 мин при 140-180°С. Из расплавленной электродной массы формуют брикеты. Самообжигающиеся электроды, полученные из массы по изобретению, имеют следующие характеристики: плотность - 1,71÷1,98 г/см³, удельное электросопротивление - 73,3÷81,4 Ом·мм²/м, прочность на сжатие - 34,1÷35,2 МПа. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения электродной массы для самообжигающихся электродов, включающий прокаливание, дробление, рассев и дозирование твердых углеродистых материалов, смешение их со связующим и последующее формование массы, отличающийся тем, что после дробления твердые углеродистые материалы обрабатывают парами каменноугольной смолы.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пары каменноугольной смолы выделяют из жидкой фазы фусов каменноугольных при температуре 500-550°С в течение 2-3 ч.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что масса фусов каменноугольных составляет 25-30% от массы твердого углеродистого материала.