آند پیش‌پخته

فرآیند تولید آند پیش‌پخته 

فرآیند تولید مواد آند شامل پیش‌خردایش، کلسینه کردن، خردایش، غربالگری، طبقه‌بندی و توزین مواد اولیه‌ای مانند کک نفتی، کک قیری و آند مصرف‌شده می‌باشد؛ همچنین پیش‌پردازش و مخلوط‌سازی مواد اتصال‌دهنده؛ و در نهایت شکل‌دهی، پخت و تمیزکاری خمیر پس از اختلاط.

۱. آماده‌سازی مواد اولیه

• خردایش اولیه مواد اولیه مانند کک نفتی، کک قیری و آندهای مصرف شده (butts)
• کلسینه کردن کک برای حذف مواد فرار و بهبود رسانایی الکتریکی
• خردایش، غربال‌گری و درجه‌بندی برای دستیابی به توزیع اندازه ذرات مطلوب
• فرمول‌بندی مواد دانه‌ای (aggregate)

۲. آماده‌سازی ماده چسباننده

• پیش‌پردازش قیر زغال سنگ برای تنظیم ویسکوزیته و نقطه نرم شدن

۳. مخلوط‌کردن و ورز دادن

• ورز دادن مواد خشک با چسب گرم شده برای تولید خمیر همگن

۴. قالب‌گیری

• شکل‌دهی خمیر به بلوک‌های سبز با روش ارتعاش فشرده‌سازی یا اکستروژن

۵. پخت

• پخت بلوک‌های سبز در کوره در دمای ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد برای کربنیزه کردن چسب و افزایش مقاومت

۶. پرداخت نهایی

• ماشین‌کاری برای رسیدن به ابعاد نهایی
• کنترل کیفیت (اندازه‌گیری چگالی، مقاومت الکتریکی، آزمون استحکام)

مواد اولیه مورد استفاده در تولید آند پیش‌پخته 

۱. کک نفتی

• کک نفتی خام از پالایشگاه‌های نفت به‌عنوان محصول جانبی واحدهای دلیرد ککینگ به دست می‌آید که در آن نفت باقیمانده به‌صورت حرارتی شکسته می‌شود.
• این کک که به آن delayed coke نیز گفته می‌شود، ماده اصلی برای تولید آند در کارخانه‌های آلومینیوم است.
• کک نفتی به دلیل:
  • خلوص بالا (مقدار کم فلزات و خاکستر)
  • مقاومت مکانیکی عالی
  • رسانایی الکتریکی خوب
  • مقاومت بالای اکسیداسیون الکتروشیمیایی
  • ترجیح داده می‌شود.
• علاوه بر delayed coke، پالایشگاه‌ها کک سیال نیز تولید می‌کنند که کک با کیفیت پایین‌تر است و از ککینگ بستر سیال به دست می‌آید.

۲. کک قیری

• ماده اولیه جایگزین کک قیری است که از پیروزی و ککینگ قیر زغال سنگ تولید می‌شود.
• نسبت به کک نفتی، کک قیری دارای:
• • مقدار مواد فرار کمتر
• • چگالی و پایداری مکانیکی بیشتر

۳. کک نفتی کلسینه شده

• کک نفتی خام دارای رطوبت بالا (۵-۱۰٪) و مواد فرار (۸-۱۲٪) به همراه ناخالصی‌های فلزی و غیر فلزی است.
• به دلیل چگالی پایین، مقاومت ضعیف و مقاومت الکتریکی بالا، برای تولید مستقیم آند مناسب نیست.
• فرآیند کلسینه کردن در دمای ۱۲۵۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد مواد فرار را حذف و:
  • مقاومت مکانیکی
  • چگالی واقعی
  • رسانایی الکتریکی
  • را بهبود می‌بخشد.
• چگالی بالای CPC با کیفیت بهتر آند ارتباط مستقیم دارد.

۴. قیر زغال سنگ – چسباننده

قیر زغال سنگ به عنوان چسب برای محصولات کربن و گرافیت در صنایع فلزی آهن و غیرآهن بسیار مناسب است، زیرا:
• دارای کربن بالا (معمولاً ۹۲-۹۵٪ وزنی)
• خواص چسبندگی عالی (نقطه نرم شدن ۸۰-۱۱۰ درجه سانتی‌گراد برای نفوذ بهینه)
• خلوص بالا پس از کربنیزه شدن (مقدار خاکستر کمتر از ۰.۳٪ پس از درمان در ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد)
• هزینه تولید پایین (محصول جانبی پالایش گاز کوره کک)
می‌باشد.

به همین دلیل، قیر زغال سنگ چسب غالب برای:
• آندهای پیش‌پخته (الکترولیز آلومینیوم)
• الکترودهای گرافیتی (کوره‌های قوس الکتریکی فولاد)
• بلوک‌های کربنی (ذوب منیزیم، سرب، روی)
• خمیر کاتد (سلول‌های کاهش آلومینیوم)
است.

۵. آندهای مصرف شده

Butts منبع کربن ثانویه برای تولید آند پیش‌پخته در الکترولیز آلومینیوم هستند.

قبل از استفاده، پوسته الکترولیت چسبیده باید کاملاً پاک شود.

معمولاً butts بازیافت شده همراه با کک نفتی کلسینه شده پردازش شده، پس از پاکسازی خرد و به صورت جزء دانه درشت در مخلوط خشک جدید وارد می‌شوند.