Электродная масса Советский патент 1993 года по МПК C01B31/02 C25C3/12 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при получении металлов методом электолизэ расплавленных солей, например, для производства анодной массы алюминиевых электролизеров.

В основу изобретения положена задача создания электродной массы с использованием каменноугольного пека, которая, имея преимущества прототипа - высокие механические свойства получаемых из нее электро- дов, меньшую стоимость, налаженность производства, достаточную сырьевую базу, обладала бы в то же время более низкими реакционной способностью в токе СОа и канцерогенностью.

Сущность изобретения заключается в том, что, по первому варианту, электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, согласно изобретению, дополнительно содержит продукт обработки смолы пиролиза нефтепродуктов воздухом при 260-350°С при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Продукт обработки

смолы пиролиза3,0-15,0

Каменноугольный

пек7,5-24,0

Твердый угольный

наполнительОстальное

Согласно второму варианту, электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, дополнительно содержит продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350°С при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Про дукт обработки

дистиллятного крекинг-остатка3,0-15,0

Каменноугольный

пек7.5-24,0

Твердый углеродный

наполнительОстальное

Ё

00 Сл)

-N

00

- О

СО

Согласно третьему варианту, электродая масса, содержащая твердый углеродый наполнитель и каменноугольный пек, ополнительно содержит продукты обраотки дистиллятного крекинг-остатка и смоы пиролиза нефтепродуктов воздухом при 60-350°С при следующем соотношении омпонентов (мае.%): Продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка0,3-13,5 Продукт обработки смолы пиролиза0,3-13,5 Каменноугольный пек7,5-24,0 Твердый углеродный наполнительОстальное Заявляемое изобретение основано на становленном авторами эффекте резкого снижения выделения бенз(а)пирена из каменноугольного пека под воздействием дополнительно вводимых компонентов.

На чертеже представлена зависимость содержания бенз(а)пирена в возгонах, сконденсированных в процессе нагрева от 20 до 1000°С смеси каменноугольного пека и продуктов обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка, где 1 - кривая аддитивности, которая должна иметь место в случае, если бы наблюдаемый эффект яв- лялся следствием простой замены части более канцерогенного компонента менее канцерогенным; 2 - реальная кривая, полученная в результате экспериментов, для смеси каменноугольного пека и продукта обработки дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 280°С; 3 - реальная кривая, полученная в результате экспериментов для смеси каменноугольного пека и продукта обработки смолы пиролиза бензина воздухом при 280°С.:

На представленном графике виден четкий выраженный экспоненциальный характер зависимости. Это свидетельствует о том, что снижение концентрации бенз(а)пи- репа в возгонах происходит в результате сложного..физико-химического взаимодействия между компонентами, механизм которого еще предстоит выяснить. Можно предположить, что в данном случае происходит вовлечение полициклических ароматических углеводородов, в частности, бенз(а)пирена, в процессы конденсации по реакционно-способным атомам водорода и двойным углерод-углеродным связям в реакционной массе с образованием термореактивных соединений.

Таким образом, введение в состав электродной массы, содержащей каменноугольный пек, продуктов обработки смолы

пиролиза и/или дистиллятного крекинг-остатка в заявленных соотношениях позволяет получить новый технический результат- резкое снижение её канцерогенности - вследствие ингибиропания процесса выделения бенз(а)пирена при воздействии повышенных температур.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Электродную массу готовят следующим образом.

Нефтяной кокс прокаливают при температуре 1200°С, охлаждают, дробят, рассеивают по фракциям и дозируют по 5 гранулометрическому составу в следующем соотношении, мае.%:. .

8 + 4 мм. 14,5

-4 + 1 мм27,8

-1+0,08 мм29,1

0 -0,08 мм28,6

Смолу пиролиза и дистиллятный крекинг-остаток нагревают с одновременным барботажем воздухом,

Полученные продукты смешивают с ка- 5 мениоугольным пеком и нефтяным коксом в лабораторном смесителем при 160°С до гомогенизации,

Режимы обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка и конкрет- 0 ные составы полученной электродной массы приведены в таблице...

Среднюю пробу электродной массы, полученной по примерам 1, 2, 5, 6, 9-12, загружают в цилиндрическую пресс-форму 5 и прессуют под давлением 10 МПа. Сформованное изделие устанавливают в контейнер. Свободное пространство между изделием и контейнером заполняют коксовой крупкой с размером зерен 4-2 мм, закрывают метал- 0 лической крышкой и устанавливают в печь. Подъем температуры ведут со скоростью 100°С/ч, до достижения ЮОО°С и выдерживают при этой температуре 4 -ч.

После окончания обжига образцы ох- 5 лаждают в печи до комнатной температуры. Из.нижней части полученного электрода изготавливают образцы диаметром 36 мм, длиной 85 мм и определяют удельное элек- 0 тросопротивленме. Затем образцы разреза- 0 ют на две части высотой 40 мм, определяют плотность, пределы прочности на сжатие и разрушаемость в токе С02.

Среднюю пробу электродной массы, полученной по примерам 3, 4, 7, 8, 13-16, 5 загружают в железный кожух на высоту 340 мм, помещают в стакан из нержавеющей жаропрочной стали, устанавливают в шахтную печь. Свободное пространство заполняют коксовой крупкой с размером зерен 6-4 мм. Обжиг сформованного изделия и

исследование физико-химических свойств полученных электродов осуществляют как описано выше.

Физико-химические свойства электродной массы и сформованных, термообрабо- тайных электродов из нее также приведены в таблице.

Как видно из представленных данных, изобретение позволяет снизить окисляе- мость и осыпаемость электродной массы и в целом реакционную способность в токе СОа, соответственно, улучшить эксплуатационные свойства электродов, полученных из этой массы. Это особенно важно при проведении процесса электролитического получения алюминия, т.к. при этом выделяется значительное количество С02, и от надежности, стабильности работы анодов зависит производительность, удельный расход электроэнергии и другие технико-эконо- мические показатели.

Изобретение расширяет сырьевую базу для изготовления электродов, позволяет значительно улучшить экологические показатели при их использовании за счет значи- тельного сокращения выделяемых канцерогенных веществ (содержание бенз(э)пирена в возгонах составляет 0,2-0,8 мас.%).

Формулаизобретения1. Электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит продукт обработки смолы пиролиза нефтепродук- тов воздухом при 260-350°С при следующем соотношении компонентов (мае. %):

Продукт обработки

смолы пиролиза3,0-15,0

Каменноугольный

пек 7,5-24,0

Твердый углеродный

наполнительОстальное

2.Электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка3,0-15,0 Каменноугольный пек 7,5-24,0 Твердый углеродный наполнительОстальное.

3.Электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит продукты обработки дистиллятного крекинг-остатка и смолы пиролиза нефтепродуктов воздухом яри 260-350°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка0,3-13,5 Продукт обработки

Смолы пиролиза0,3-13,5

Каменноугольный

пек7,5-24,0

Твердый углеродный

наполнительОстальное

Продукт обработки смолы

пиролиза бензина,

. мае. :3,0 7,5 .6,0 15,0 - - - - 0,3 2,7 0,8 6,7 0,6 5,4 1,5 1-3,5

Продукт обработки дис-

тиллятного крекинг-: J

остатка, мае, -.-.--.-.. 3,0 7,5 6,0 15,0 2,7 0,3 6,7 0,8 5,4 .0,6 13,5 1,5

Каменноугольный пек, ,

мае. - 12,0 7,5 24,0 15,0 12,0 7,5 24,0 15,0 12,0 32,0 7,5 7,5 24,0 24,0 15,0 15,0

Углеродный наполни-.„

тель, мае.85,0 85,0 70,0 70,0 85,0 85,0 7.0,0 70,0 85,0 85,0 85,0 85,0 0,0 70,0 70,0 70,0

Плотность истинная, .

г/смэ. 2,05 2,03 2,01 2,00 2,03 2,01 2,01 2,01 2,00 2,04 2,00 2,01 2,00 2,01 2,01 2,01

Плотность кажущаяся,

г/смз1,61 1,59 1,58 1,56 1,56 1,54 1,53 1,51 1,57 1,58 1,52. 1,54 Т,51 1,54 1,47 1,48

Удельное электрическоеi°°

сопротивление,- -..ь.

мкОм.м-54,3 53,7 55,2 59,4 56,8 57,6 55,3 61,4 57,0 55,2 58,0 58,2 . 54,7 55,3 60,4 60,3 g

Прочность на сжатие,

МПз 34,7 33,6 33,1 31,6 33,4 31,5 32,7 31,3 33,1 33,6 31,1 32,4 31,8 .33,0 30,1 30,4

Окисляемость, мг/см2

час .24,1 16,7 20,4 12,3 29,4 21,3 26,6 23,5 28,3 26,7 18,6 18,1 25,3 23,4 18,9 .18,7

Осыпаемость, мг/см2.

час13,4 3,6. 12,6 7,7 14,0 10,1 15,3 12,3 15,1 13,8 8,9 8,8 13,8 14,7 9,4 9,8

Пористость, . 21,5 21,7 21,4 22,0 23,223,4 23,9 24,5 22,7 22,6 24,0 23,4 24,5 23,4 26,9 26,4

Содержание бенз(а) .....оз

пирена в возгонах,

мас.%0,32 0,21 0,32 0,21 0,38 0,32 0,88 0,32 0,61 0,39 0,38 0,24 0,61 0,38 0,30 0,26

Примечание: 1. Режимы обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка в примерах 1,2,5 и 6: температура нагрева - 260 С, время нагрева - 6 часов, расход воздуха при барботаие - 0,3 л/кг.минj,

2.Режимы обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка в примерах 3,4,7 и 8i 350°C, 4 часа, 0,5 л/кг.мин соответственно,

3.Режимы обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка в примерах 9-16; ,, 5 часов, 0,4 л/кг.мин соответственно. .. .

V.s

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, например, при производстве анодной массы для алюминиевых электролизеров. Сущность изобретения: электродная масса, содержащая твердый углеродный наполнитель и каменноугольный пек, дополнительно содержит продукты переработки смолы пиролиза нефтепродуктов и/или дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350°С. Это позволяет при сохранении высоких эксплуатационных свойств электродной массы значительно снизить ее канцерогенность (содержание бенз(а)лирена в возгонах 0,2-0,8 мас.%), 3 п.ф-лы, 1 фиг, 1 табл.

CO

en

tc

O) ХЭ

Ol

§J

Q3 tt О

о

ЛГ

л

V

-

. too