ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНОДНОЙ МАССЫ Российский патент 2005 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам производства анодной массы для изготовления анодов алюминиевых электролизеров.

Известна анодная масса для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров (а.с. СССР №1520899, заявл. 10.11.87 г., опубл. 10.05.95 г. кл. МПК С 25 С 3/12 “Анодная масса для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров”). Массу получают путем введения в кокс предварительно расплавленного пека с пековым дистиллятом, все перемешивают в течение 40 минут. Недостатком данной технологии является низкая температура смешения кокса и смеси пека с пековым дистиллятом, а также недостаточная температура прогрева кокса и длительность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ производства анодной массы, включающий одновременную подачу в смеситель фракций шихты и коксовой пыли, которые перемешивают и нагревают в течение 10-15 минут при температуре 140-160°С, после чего подают расплавленный пек. Время перемешивания шихты с пеком составляет 35-45 минут. Через 45 минут получают анодную массу путем адгезионного смачивания частиц шихты и коксовой пыли в процессе перемешивания и нагрева (Галевский Г.В. Жураковский В.М. и др. “Технология производства электродных масс для алюминиевых электролизеров”. Новосибирск, “Наука”, Сибирская издательская фирма РАН, 1999 г. стр.198-199). Исследования процессов адгезии пека в анодной массе показали, что в данном способе нагрев шихты до температуры 140-160°С является недостаточным для качественного приготовления анодной массы. Кроме того, подача коксовой пыли одновременно с фракцией шихты приводит, в первую очередь, к оттягиванию значительного количества пека пылью за счет капиллярного эффекта и вследствие этого ухудшается смачиваемость более крупных фракций шихты пеком, а нагрев сухой шихты и пыли происходит одновременно с перемешиванием, что приводит к заметному измельчению зерен шихты.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение качества анодной массы и сокращение времени ее приготовления.

Поставленная задача решается тем, что в периодическом способе производства анодной массы, включающем предварительный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли, пека и смешивание их в смесителе при нагревании, предварительный нагрев коксовой шихты и коксовой пыли до температуры 200-240°С осуществляют раздельно, затем в смеситель подают сначала коксовую шихту, перемешивают, вводят расплавленный пек, перемешивают и подают коксовую пыль, все перемешивают.

При предварительном нагреве коксовой шихты до температуры 200-240°С процесс адгезионного взаимодействия частиц кокса и пека происходит интенсивнее. Незаполненные поры, несплошности, трещины и т.д. за счет лучшего смачивания заполняются пеком значительно эффективнее, в результате чего при получении анодной массы коксовая шихта максимально пропитывается пеком, пористость коксовой шихты уменьшается. Раздельная подача в смеситель сначала коксовой шихты, затем пека - и все это в процессе перемешивания позволит эффективнее заполнить потенциальные дефекты, так как при введении пека в шихту происходит раздвижка частиц кокса, и при высокой температуре шихты (200-240°С) угол смачивания пеком кокса уменьшается. Все это позволит сократить процесс пропитки шихты пеком до нескольких минут. Коксовая пыль, которая подается последней, забирает на себя излишки пека с частиц коксовой шихты и, распределяясь между частицами кокса, заполняет свободные промежутки, тем самым достигается увеличение плотности анодной массы с хорошей гомогенизацией и пластическими свойствами. Все это позволит сократить время приготовления анодной массы до 18-20 минут и сохранить фракционный состав, который является “каркасом” в структуре анодной массы.

На чертеже приведена схема установки для периодического способа производства анодной массы.

Установка состоит из подогревателя коксовой шихты 1, подогревателя коксовой пыли 2, пекопровода 3 и смесителя 4.

Способ осуществляют следующим образом.

В подогреватель 1 загружают коксовую шихту и предварительно нагревают до температуры 200-240°С. В подогреватель 2 загружают коксовую пыль, которую также нагревают до температуры 200-240°С. Затем в смеситель 4 из подогревателя 1 подают коксовую шихту, где ее фракции усредняются для получения равномерного распределения частиц по объему путем перемешивания в сухом виде в течение 4-6 минут, после чего по пекопроводу 3 вводят расплавленный пек для пропитки фракций коксовой шихты и перемешивают 4-5 минут. Так как коксовая шихта уже прогрета, то процесс адгезии пека и коксовой шихты происходит интенсивно, за несколько минут, после чего подают коксовую пыль из подогревателя 2. Все перемешивают 9-10 минут. Анодная масса готова. Процесс приготовления анодной массы занял 18-20 минут, при этом процесс смешения в смесителе обеспечивает получение однородной массы с необходимыми физико-химическими показателями.

Пример 1. В подогреватель 1 загружают коксовую шихту и предварительно нагревают до температуры 240°С. В подогреватель 2 загружают коксовую пыль, которую также нагревают до температуры 240°С. Затем в смеситель 4 из подогревателя 1 подают коксовую шихту, перемешивают 4 минуты, после чего по пекопроводу 3 вводят расплавленный пек, перемешивают 5 минут и подают коксовую пыль из подогревателя 2. Все перемешивают 9 минут. Анодная масса готова.

Примеры 2-5 осуществляют аналогично примеру 1, за исключением температуры предварительного нагрева коксовой шихты и коксовой пыли.

В таблице приведены примеры осуществления предлагаемого способа и свойства полученных анодных масс.

Предлагаемый способ получения анодной массы дает возможность получить анодную массу хорошего качества, что подтверждается показателями, приведенными в таблице. Как видно из таблицы, масса имеет пористость - 18-19%, коэффициент текучести - 1,5-1,6, коэффициент стабильности текучести - 0,1-0,2, ширину пековых прослоек - 10-20 мкм, угол смачивания - 20-30, коэффициент седиментационной устойчивости - 4-5% (примеры 1-3), что говорит о том, что масса обладает необходимыми пластическими свойствами, имеет хорошую плотность и механическую прочность. При нагреве коксовой шихты до температуры 190°С (пример 4), приводит к ухудшению показателей качества анодной массы, так как в процессе смешивания адгезионное взаимодействие частиц кокса и пека происходит неинтенсивно из-за плохого смачивания и пропитки коксовой шихты пеком. Перегрев коксовой шихты (пример 5) приводит к частичному окислению пека и потере легкокипящих фракций.

Таким образом, предварительный нагрев коксовой шихты и коксовой пыли до температуры 200-240°С и последовательное введение компонентов в смеситель, позволит не только получить анодную массу хорошего качества, но и сократить время приготовления ее до 18-20 минут.

Изобретение может быть использовано для изготовления анодов алюминиевых электролизеров. Коксовую шихту, коксовую пыль и пек предварительно нагревают и смешивают в смесителе при нагревании. Для повышения качества анодной массы и сокращения времени ее приготовления коксовую шихту и коксовую пыль нагревают до температуры 200-240°С раздельно, затем в смеситель подают сначала коксовую шихту, перемешивают, вводят расплавленный пек, перемешивают, подают коксовую пыль и все продолжают перемешивать. 1 ил., 1 табл.

Способ производства анодной массы, включающий предварительный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли, пека и смешивание их в смесителе при нагревании, отличающийся тем, что предварительный нагрев коксовой шихты и коксовой пыли до температуры 200-240°С осуществляют раздельно, затем в смеситель подают сначала коксовую шихту, перемешивают, вводят расплавленный пек, перемешивают, подают коксовую пыль и все перемешивают.