Ano ang Carbon Anode Block?
Ang mga Prebaked Anodes ay ginagamit bilang materyal na anode sa mga prebaked aluminum electrolytic cells sa mga smelter ng aluminyo. Ginagawa ang mga ito gamit ang petroleum coke at pitch coke bilang mga aggregate, na pinagdurugtong gamit ang coal tar pitch bilang binder. Pagkatapos ng baking, nakakamit ng mga carbon block na ito ang matatag na hugis, kaya tinatawag din silang prebaked anode carbon blocks at karaniwang tinutukoy bilang carbon anodes para sa aluminum electrolysis.
Karaniwang hugis rektanggulo ang mga anode carbon blocks, at may 2 hanggang 4 na mangkok (bowl) sa ibabaw nito. Ang mga carbon bowls na ito ay may sukat na 160 hanggang 180 mm ang diameter at 80 hanggang 110 mm ang lalim. Sa pag-assemble ng anode, ang mga carbon bowls ay pinapasukan ng mga anode stub, na pagkatapos ay pinagdudugtong sa anode gamit ang phosphorous pig iron casting, kaya nabubuo ang isang integrated na carbon block assembly.
Ang mga sukat ng anode carbon blocks ay nag-iiba depende sa kapasidad ng current ng electrolytic cell. Karaniwang nagpapatakbo ang mga ito sa current density na 0.70–0.90 A/cm² at may buhay na 20 hanggang 28 araw.
Proseso ng Paggawa ng Prebaked Anodes
Ang proseso ng produksyon ng mga materyales para sa anode ay kinabibilangan ng pre-crushing, calcination, crushing, screening, classification, at batching ng mga hilaw na materyales tulad ng petroleum coke, pitch coke, at spent anode; ang pretreatment at paghahalo ng mga binder; gayundin ang paghubog, pag-ihaw, at paglilinis ng paste pagkatapos ng paghahalo.
1. Paghahanda ng Raw Materials
- Paunang pagdurog ng mga raw materials (tulad ng petroleum coke, pitch coke, spent anode o butts)
- Calcination ng coke upang alisin ang mga volatile at mapabuti ang conductivity
- Pagdurog, pagsasala, at pag-classify upang makuha ang tamang particle size distribution
- Pagbuo ng mga aggregate
2. Paghahanda ng Binder
- Pre-treatment ng coal tar pitch upang ayusin ang viscosity at softening point
3.Paghahalo at Pagmamasa
- Paghahalo (kneading) ng tuyong aggregates kasama ang pinainit na binder upang makabuo ng homogenous na green paste
4. Pagbuo
- Pagmomolde (vibro-compaction o extrusion) ng paste para makabuo ng green blocks
5. Baking
- Pagpapainit ng green blocks sa mga baking furnace (karaniwan sa 1100–1200°C) upang i-carbonize ang binder at palakasin ang mekanikal na katatagan
6. Pagtatapos
- Machining upang makuha ang final na sukat
- Quality inspection (pagsusuri ng density, resistivity, lakas)
Mga Hilaw na Materyales na Ginagamit sa Paggawa ng Prebaked Anodes
1. Petroleum Coke
- Ang green (raw) petroleum coke ay nagmumula sa mga oil refinery bilang byproduct ng delayed coking units kung saan ang residual oil ay dumadaan sa thermal cracking. Kilala rin ito bilang delayed coke at ito ang pangunahing raw material para sa paggawa ng anode sa mga smelter ng aluminyo.
- Ginugustuhan ang petroleum coke dahil sa:
- Mataas na purity (mababang metal/ash content)
- Mahusay na lakas mekanikal
- Magandang conductivity sa kuryente
- Napakagandang resistensya sa electrochemical oxidation
- Besides delayed coke, refineries also produce fluid coke, a lower-grade coke derived from heavy oil through fluidized-bed coking.
2. Pitch Coke
- Alternatibong raw material na gawa mula sa pyrolysis at coking ng coal tar pitch.
- Kumpara sa petroleum coke, ang pitch coke ay may:
- Mas mababang volatile matter
- Mas mataas na density at mechanical stability
3. Calcined Petroleum Coke (CPC)
- Ang green petroleum coke ay may mataas na moisture (5-10%) at volatile matter (8-12%) pati na rin mga impurities.
- Hindi ito angkop para sa direktang paggawa ng anode dahil sa: Mababa ang tunay na density Mahina ang lakas Mataas ang electrical resistivity
- Sa pamamagitan ng calcination sa 1250–1350°C, naaalis ang volatile matter at napapabuti ang:
- Mechanical strength
- True density
- Electrical conductivity
- Mas mataas na bulk density ng CPC ay nagreresulta sa mas mataas na kalidad ng anode.
4. Coal Tar Pitch (Binder)
Ang coal tar pitch ay angkop bilang binder para sa carbon at graphite products sa ferrous at non-ferrous metallurgy dahil sa:
- Mataas na carbon content (karaniwang 92–95 wt%)
- Napakahusay na binding properties (softening point 80–110°C para sa optimal impregnation)
- Mataas na purity pagkatapos ng carbonization (ash content <0.3% pagkatapos ng 1200°C treatment)
- Mababang production cost (byproduct ng coke oven gas purification)
Dominant binder ito para sa:
Prebaked anodes (aluminum electrolysis)
Graphite electrodes (steelmaking EAF)
Carbon blocks (Mg/Pb/Zn smelting)
Cathode pastes (aluminum reduction cells)
5. Anode Butts
Ang butts o spent anodes ay isa pang carbon source para sa paggawa ng prebaked anodes.
Kailangang alisin nang maayos ang electrolyte crust bago gamitin bilang raw material.
Sa karaniwan, ang recycled butts mula sa electrolytic cells ay pinoproseso kasama ng calcined petroleum coke at nililinis, dinudurog, at hinahalo sa bagong anode mix bilang coarse aggregate.
