탄소 애노드 블록의 제조 공정 

애노드 재료의 생산 공정은 다음 단계를 포함합니다.

혼합 후 페이스트의 성형, 소성(로스팅), 정밀 가공 및 세정 공정

석유 코크스(petroleum coke), 피치 코크스(pitch coke), 사용 후 애노드(anode butts) 등의 원료를 예비 파쇄(pre-crushing), 소성(calcination), 파쇄, 선별, 분급 및 배합

결합제(binder)의 전처리 및 혼합

1. Raw Material Preparation (원료 준비)

• 원료(예: 석유 코크스, 피치 코크스, 애노드 버츠) 예비 파쇄
• 코크스의 소성(calcination) → 휘발분 제거 및 전기 전도성 향상
• 파쇄, 선별, 분급 → 입도 분포 최적화
• 골재(aggregate) 배합

2. Binder Preparation (결합제 준비)

• 콜타르 피치(coal tar pitch) 의 전처리 → 점도 및 연화점 조정

3. Mixing & Kneading (혼합 및 반죽)

• 가열된 결합제와 건조 골재를 혼합하여 균질한 그린 페이스트(green paste) 제조

4. Forming (성형)

• 진동 압축(vibro-compaction) 또는 압출(extrusion) 방식으로 그린 블록 성형

5. Baking (소성)

• 소성로(1100–1200°C) 에서 그린 블록을 가열 → 결합제의 탄화 및 기계적 강도 확보

6. Finishing (후가공)

• 기계 가공 → 최종 치수 달성
• 품질 검사 → 밀도, 비저항, 강도 시험

제조 공정에 사용되는 원료 

1. 석유 코크스

• 그린(원료) 석유 코크스는 정유소의 지연 코킹(delayed coking) 공정 부산물로 생산되며, 알루미늄 제련소 애노드 생산의 주요 원료입니다.
• 특징:
  • 고순도 (금속/회분 함량 낮음)
  • 우수한 기계적 강도
  • 좋은 전기 전도성
• 또한, 정유소에서는 유동 코크스(fluid coke) 도 생산되는데, 이는 무거운 유를 유동상 코킹으로 제조한 저급 코크스입니다.

2. 피치 코크스

• 콜타르 피치 의 열분해 및 코킹으로 생산됩니다.
• 석유 코크스와 비교 시:
  • 휘발분 낮음
  • 높은 밀도와 기계적 안정성

3. CPC, 소성 석유 코크스

• 원료 석유 코크스는:
  • 수분 5~10%, 휘발분 8~12%
  • 미량 금속 및 비금속 불순물 포함
  • 낮은 진밀도, 낮은 강도, 높은 전기 비저항 → 직접 애노드 제조에 부적합
• 1250–1350°C 소성(calcination) → 휘발분 제거 및 다음 특성 향상:
  • 기계적 강도
  • 진밀도
  • 전기 전도성
• CPC의 높은 벌크 밀도는 애노드 품질 향상과 직결됩니다.

4.  Binder, 콜타르 피치 – 결합제

콜타르 피치는 탄소 및 흑연 제품의 결합제로 가장 적합하며, 주로 철강 및 비철금속 제련 산업에서 사용됩니다.

• 높은 탄소 함량 (92~95 wt%)
• 우수한 결합력 (연화점 80~110°C → 최적 침투)
• 소성 후 고순도 (1200°C 처리 시 회분 함량 <0.3%)
• 저생산비용 (코크스 오븐가스 정제 부산물)

주용도:

• 프리베이크 애노드 (알루미늄 전해)

• 흑연 전극 (전기로 제강)

• 탄소 블록 (Mg/Pb/Zn 제련)

• 음극 페이스트 (알루미늄 환원槽)

5.  애노드 버츠 – 사용 후 애노드

애노드 버츠는 알루미늄 전해 프리베이크 애노드 제조에 또 다른 탄소 공급원으로 사용됩니다.

원료로 사용할 경우, 표면에 붙어 있는 전해질 껍질(electrolyte crust) 을 반드시 제거해야 합니다.

일반적으로, 전해槽에서 회수된 버츠는 소성 석유 코크스와 함께 가공되며,

세척 후 파쇄 → 신규 애노드 배합 시 건식 혼합물의 조립 골재(coarse aggregate) 로 사용됩니다.