¿Qué es un Bloque de Ánodo de Carbono?
Los ánodos prebakeados se utilizan como materiales de ánodo en las celdas electrolíticas de aluminio tipo prebakeado. Se fabrican utilizando coque de petróleo y coque de brea como agregados, unidos con brea de alquitrán de hulla como aglutinante. Después del horneado, estos bloques de carbono adquieren una forma geométrica estable; por lo tanto, también se les llama bloques de carbono prebakeados o, convencionalmente, ánodos de carbono para electrólisis del aluminio.
Los bloques de ánodo suelen tener forma de paralelepípedo rectangular, con 2 a 4 cavidades circulares en la parte superior. Estas cavidades (llamadas «tazones») miden entre 160 y 180 mm de diámetro y 80 a 110 mm de profundidad. Durante el ensamblaje del ánodo, los tazones alojan los vástagos del ánodo, que luego se conectan al bloque mediante colada con hierro fundido fosforoso, formando un conjunto monolítico.
Las dimensiones del bloque varían según la capacidad de corriente de la celda electrolítica. Por lo general, operan a una densidad de corriente de 0,70–0,90 A/cm² y tienen un ciclo de vida de 20 a 28 días.
Proceso de Fabricación de los Ánodos Prebakeados
El proceso de producción de los materiales de ánodo incluye la pretrituración, calcinación, trituración, cribado, clasificación y dosificación de materias primas como coque de petróleo, coque de brea y ánodos gastados; el pretratamiento y la mezcla de los aglutinantes; así como el moldeo, horneado y limpieza de la pasta después del mezclado.
1. Preparación de Materias Primas
- Trituración preliminar del coque de petróleo, coque de brea y ánodos gastados (butts).
- Calcinación del coque para eliminar materias volátiles y mejorar la conductividad eléctrica.
- Trituración, tamizado y clasificación para lograr una distribución granulométrica adecuada.
- Formulación de los agregados (mezcla de partículas gruesas y finas).
2. Preparación del Aglutinante
- Pretratamiento de la brea de alquitrán de hulla para ajustar la viscosidad y el punto de ablandamiento.
3. Mezclado y Amasado
- Amasado de los agregados secos con la brea caliente para obtener una pasta homogénea (llamada «pasta verde»).
4. Moldeo
- Moldeo de la pasta por vibrocompactación o extrusión para formar bloques verdes.
5. Horneado
- Cocción de los bloques verdes en hornos a 1100–1200°C, para carbonizar el aglutinante y dar resistencia mecánica.
6. Acabado Final
- Mecanizado a dimensiones finales.
- Inspección de calidad, que incluye pruebas de densidad, resistividad eléctrica y resistencia mecánica.
Materias Primas Usadas en la Fabricación de Ánodos Prebakeados
1. Coque de Petróleo
- El coque verde (crudo) se obtiene como subproducto del craqueo retardado en refinerías.
- También se le conoce como coque retardado, y es el principal material carbonoso en ánodos.
- Ventajas:
- Alta pureza (bajo contenido de cenizas/metales)
- Buena resistencia mecánica
- Alta conductividad eléctrica
- Buena resistencia a la oxidación electroquímica
- También existe el coque fluido, un subproducto de coking en lecho fluido, de calidad inferior.
2. Coque de Brea
- Se produce por pirolisis y coquización del alquitrán de hulla.
- Comparado con el coque de petróleo, ofrece:
- Menor contenido volátil
- Mayor densidad y estabilidad mecánica
3. Coque de Petróleo Calcinado (CPC)
- El coque verde contiene: Humedad alta (5–10%) Materia volátil (8–12%) Impurezas metálicas y no metálicas
- Esto le da:Baja densidad real Alta resistividad eléctrica Resistencia mecánica pobre
- La calcinación a 1250–1350°C mejora:
- Densidad real
- Conductividad eléctrica
- Resistencia mecánica
- Mayor densidad aparente se traduce en ánodos de mejor calidad.
4. Brea de Alquitrán de Hulla (Aglutinante)
Usada ampliamente como aglutinante en productos de carbono y grafito en la industria metalúrgica (ferrosa y no ferrosa):
- Alto contenido de carbono (92–95%)
- Excelente capacidad de unión (punto de ablandamiento de 80–110°C)
- Alta pureza tras carbonización (contenido de cenizas <0.3%)
- Bajo costo, ya que es subproducto de plantas de coque
Aplicaciones:
Ánodos prebakeados (aluminio)
Electrodos de grafito (acero)
Bloques de carbono (magnesio/plomo/zinc)
Pastas catódicas (reductoras de aluminio)
5. Butts de Ánodo (Ánodos Gastados)
Se reutilizan en la producción de nuevos ánodos.
Debe removerse la costra de electrolito adherida antes del procesamiento.
Se trituran y mezclan con coque calcinado como parte del agregado grueso en la formulación del ánodo nuevo.
