Способ производства анодной массы

Способ производства анодной массы

Реферат

 

Использование: производство анодной массы для электродов, применяемых для получения алюминия электролизом. Целью изобретения является снижение стоимости и улучшение эксплуатационных характеристик анода. Сущность изобретения: гидрохинон в количестве 0,01 - 0,5% по отношению ко всей анодной массе наносят на мелкую фракцию кокса с размером частиц менее 0,08 мм, используемого для приготовления анодной массы. Это позволяет повысить эксплуатационные свойства анода и снизить концентрацию вводимой добавки гидрохинона в 6 - 30 раз. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству анодной массы для электродов, применяемых при получении алюминия электролизом.

Известен способ производства анодной массы, включающий приготовление и загрузку коксовой шихты и каменноугольного пека в смеситель и выгрузку смеси, причем непосредственно перед выгрузкой смеси в нее добавляют 1,5-2,5% по отношению к пеку кислых гудронов сернокислотной очистки смазочных масел [1] Недостатком известного способа является то, что при улучшении механической прочности анода, другие его эксплуатационные характеристики, а именно окисляемость, разрушаемость, осыпаемость ухудшаются, что обусловлено химической природой используемой добавки и характером ее взаимодействия со связующим пеком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ модификации свойств каменноугольного пека, включающий смешение пека при комнатной температуре с 1-5 мас. гидрохинона [2] Недостатком данного способа является высокая стоимость анодной массы, в которой должно содержаться 0,3-1,7 мас. гидрохинона (при содержании пека 30 мас.) и низкие эксплуатационные характеристики анода, обусловленные неравномерным распределением гидрохинона в анодной массе. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Целью изобретения является снижение стоимости и улучшение эксплуатационных характеристик анода.

Поставленная цель достигается тем, что гидрохинон в количестве 0,01-0,05% по отношению к анодной массе наносят на мелкую фракцию кокса, используемого для приготовления анодной массы.

Необходимость нанесения гидрохинона на мелкую фракцию кокса обусловлено следующим: при внесении малых количеств гидрохинона (0,01-0,05 мас.) непосредственно в пек или шихту, невозможно обеспечить равномерное распределение добавки по всему объему. Кроме того, введение гидрохинона без носителя (в данном случае мелкой фракции кокса) не приводит к улучшению эксплуатационных свойств анодной массы.

Выбор концентрационного интервала вводимого гидрохинона (0,01-0,05 мас. обусловлен следующими причинами: при понижении содержания гидрохинона в шихте менее 0,01 мас. не достигается положительный эффект, повышение концентрации добавки выше 0,05 мас. практически не влияет на дальнейшее улучшение свойств анодной массы и получаемого из нее анода.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства анодной массы отличается от известного способом внесения добавки в шихту, а именно предварительным нанесением на мелкую фракцию кокса, а также концентрацией добавки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения, предусматривающие введение в состав анодной массы различных добавок органического и неорганического происхождения. Как правило, порядок введения этих добавок подразумевает смешение с пеком или со всей анодной массой одновременно. Способов, включающих нанесение добавки на одну из фракций коксовой шихты, до сих пор не было предложено. Благодаря применению предлагаемого способа улучшается равномерность распределения добавки в массе анода, повышается эффективность ее использования (достигаемый положительный эффект в расчете на единицу массы добавки) и улучшаются эксплуатационные характеристики анода.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

Опыт 1. Анодную массу готовили общепринятым на алюминиевых заводах способом. Для этого из прокаленного нефтяного кокса с помощью измельчительного и сортировочного оборудования получали крупную, среднюю и мелкую фракции. Затем эти фракции смешивали с в соотношении, обеспечивающем гранулометрический состав коксовой шихты: 4-6 мм 15% 2-4 мм 21% 1-2 мм 11% 0,16-1 мм 25% 0,08-0,16 мм 7% менее 0,08 мм 21% Затем коксовую шихту смешивали с каменноугольным пеком (32 мас.).

Получение анодов осуществляли нагревом полученной анодной массы до 1000^оС со скоростью 100 град/час в железном кожухе размером 50х50х400 мм. Из нижней части анодов изготавливались образцы для испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице.

Опыт 2. Процесс получения анода отличался тем, что в пек предварительно вводили 1% гидрохинона, что по отношению ко всей анодной массе составило около 0,3% В остальном работы проводились аналогично опыту 1. Таким образом, в данном опыте был реализован способ, взятый за прототип (при нижней концентрации добавки).

Опыт 3. Аналогичен опыту 2, но в нем в пек вводили 5% гидрохинона (около 1,7% ко всей анодной массе), что позволило реализовать способ-прототип при верхнем значении концентрации добавки.

Опыты 4 7. Опыты отличаются тем, что на мелкую фракцию нефтяного кокса наносился гидрохинон в количествах, указанных в таблице. Все последующие операции аналогичны опыту 1.

Опыт 8. Опыт отличается тем, что то же количество гидрохинона, что и в предлагаемом способе (опыт 6) вводилось в смеситель одновременно с коксовой шихтой и пеком. Остальные операции аналогичны опыту 2. Таким образом, данный опыт демонстрирует влияние способа введения гидрохинона в анодную массу.

Анализ представленных в таблице результатов показывает, что введение гидрохинона в пековую шихту без предварительного нанесения на мелкую фракцию кокса не приводит к повышению эксплуатационных характеристик анода.

Использование заявляемого способа позволяет повысить механическую прочность на 4-8% снизить пористость на 5-11% удельное сопротивление на 3-7% Окисляемость полученных анодов снижается на 1,7-3% и т.д. (сравнение произведено относительно анодов, изготовленных без введения добавки).

Повышение концентрации гидрохинона в шихте до 0,4-1,7% (прототип) хотя и приводит к улучшению эксплуатационных характеристик анода по сравнению с анодом, изготовленным без использования добавок, однако достигаемый эффект несравним с результатом, который получен по заявляемому способу. Так, если в качестве точки отсчета 0,05 мас. то при внесении 0,3 мас. добавки по способу прототипа (без предварительного нанесения на твердый носитель) удельное сопротивление увеличивается, механическая прочность понижается на 2,5% параметры окисляемости и разрушаемости также ухудшаются. Не происходит существенного улучшения свойств анода и при увеличении содержания гидрохинона до 1,7 мас.

Таким образом, предварительное нанесение гидрохинона на мелкую фракцию кокса позволяет значимо повысить эксплуатационные свойства анодной массы и снизить концентрацию вводимой добавки гидрохинона в 6-30 раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНОДНОЙ МАССЫ, включающий смешение фракций кокса, смешение коксовой шихты с пеком и гидрохиноном, отличающийся тем, что предварительно гидрохинон в количестве 0,01 - 0,05% от анодной массы наносят на фракцию кокса с размером частиц менее 0,08 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2