Что такое углеродный анодный блок?
Предобожжённые аноды используются в качестве анодного материала в предобожжённых электролизёрах алюминия на алюминиевых заводах. Они изготавливаются из нефтяного кокса и смолистого кокса в качестве заполнителей, связанных с помощью каменноугольного пека. После обжига эти углеродные блоки приобретают стабильную геометрическую форму, поэтому их также называют предобожжёнными анодными углеродными блоками, или просто углеродными анодами для электролиза алюминия.
Анодные блоки обычно имеют форму прямоугольных параллелепипедов, с 2–4 чашеобразными углублениями на верхней поверхности. Диаметр чаш составляет 160–180 мм, глубина — 80–110 мм. Во время сборки анодов в эти чаши вставляются анодные штыри, которые затем заливаются фосфористым чугуном, формируя цельную анодную сборку.
Размеры анодных блоков зависят от силы тока в электролизёре. Обычно они работают при плотности тока 0,70–0,90 А/см² и имеют срок службы 20–28 суток.
Процесс производства предобожжённых анодов
Процесс производства анодных материалов включает предварительное дробление, кальцинацию, дробление, просеивание, классификацию и дозировку таких сырьевых материалов, как нефтяной кокс, пековый кокс и использованные аноды; предварительную обработку и смешивание связующих; а также формование, обжиг и очистку пасты после смешивания.
1. Подготовка сырья
- Предварительное дробление нефтяного кокса, смолистого кокса и отработанных анодов (бутсов)
- Обжиг (кальцинация) кокса для удаления летучих веществ и повышения электропроводности
- Дробление, просеивание и классификация для получения нужного распределения по размерам
- Формирование заполнителей (смесь фракций)
2. Подготовка связующего
- Предварительная обработка каменноугольного пека для регулирования вязкости и температуры размягчения
3. Смешивание и замес
- Замешивание сухих заполнителей с нагретым пеком для получения однородной пасты (зелёной массы)
4. Формование
- Формование зелёной пасты методом виброуплотнения или экструзии в зелёные блоки
5. Обжиг
- Обжиг зелёных блоков в печах при температуре 1100–1200°C для карбонизации связующего и повышения прочности
6. Доработка
- Механическая обработка до заданных размеров
- Контроль качества, включая проверку плотности, электросопротивления и механической прочности
Сырьё для производства предобожжённых анодов
1. Нефтяной кокс
- «Зелёный» (сырой) нефтяной кокс получают на нефтеперерабатывающих заводах как побочный продукт установки замедленного коксования.
- Также называется замедленным коксом и является основным сырьём для анодов.
- Преимущества:
- Высокая чистота (низкое содержание золы и металлов)
- Отличная механическая прочность
- Хорошая электропроводность
- Сопротивление электрохимическому окислению
- Также производится флюидный кокс, менее качественный, получаемый в установках кипящего слоя.
2. Смолистый кокс
- Получается при пиролизе и коксовании каменноугольного пека
- По сравнению с нефтяным коксом:
- Меньше летучих веществ
- Более высокая плотность и механическая стабильность
3. Кальцинированный нефтяной кокс (CPC)
- Зелёный нефтяной кокс содержит: Высокую влажность (5–10%) Летучие вещества (8–12%) Металлические и неметаллические примеси
- Его свойства до обжига: Низкая истинная плотность Низкая прочность Высокое электросопротивление
- После обжига при 1250–1350°C улучшаются:
- Истинная плотность
- Электропроводность
- Механическая прочность
- Более высокая насыпная плотность CPC означает лучшее качество анодов
4. Каменноугольный пек (связующее)
Подходит для углеродных и графитовых материалов в металлургии:
- Высокое содержание углерода (обычно 92–95%)
- Отличные связывающие свойства (температура размягчения 80–110°C)
- Высокая чистота после карбонизации (зольность <0,3% после 1200°C)
- Низкая стоимость (побочный продукт очистки газа коксовых батарей)
Используется в:
- Предобожжённых анодах (электролиз алюминия)
- Графитовых электродах (электродуговые печи)
- Углеродных блоках (магний, свинец, цинк)
- Катодных пастах (алюминиевые электролизёры)
5. Бутсы (отработанные аноды)
Служат вторичным источником углерода для новых анодов
Перед использованием необходимо удалить корку электролита
После очистки и дробления бутсы добавляют в сухую смесь как грубую фракцию
