Способ производства анодной массы для анодов



Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов
Способ производства анодной массы для анодов

 


Владельцы патента RU 2529193:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к способу производства анодной массы для анодов алюминиевого электролизера, включающий регулирование процесса производства анодной массы путем изменения соотношения компонентов в коксопековой композиции. Способ характеризуется тем, что определяют содержание примесей натрия и серы в пеке и коксе и ведут процесс производства анодной массы при соотношении компонентов, удовлетворяющих условию C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе < 4, где C N a C S в  пеке - отношение содержания натрия и серы в связующем пеке, C N a C S в  коксе - отношение содержания натрия и серы в коксе. Использование предлагаемого способа получения анодной массы позволяет снизить реакционную способность в воздухе в среднем на 23%, реакционную способность в CO2 на 19%. 3 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам производства анодной массы для анодов алюминиевого электролизера, а именно к оперативному регулированию технологического процесса для получения анодной массы с низкой реакционной способностью.

Известны технические решения, направленные на стабилизацию эксплуатационных свойств анодной массы. В известном способе предлагается для уменьшения расхода анодной массы вводить в массу фракцию -0,16 мм с удельной поверхностью 3500-6500 см2/г, причем данный интервал сужается в зависимости от природы кокса: 3500-4500 см2/г для пекового кокса, 5000-6500 см2/г для нефтяного кокса (Авторское свидетельство СССР 569661, М. кл. C25C 3/12, опубл. 25.08.1977).

Также известен способ производства анодной массы, который реализуется за счет изменения количества и качества пылевой фракции к каждому конкретному связующему (Патент RU 2116383, м. кл. C25C 3/12, опубл. 27.07.1998).

Также известен способ регулирования процесса получения углеродных изделий (Патент RU №2085485, м. кл. C01B 31/04, опубл. 27.07.1997), согласно которому предварительно формируют группу проб с заданными степенью измельчения и соотношениями компонентов. В группе проб выявляют пробу с максимальной величиной аутогезионной способности, и ее состав принимают за оптимальный, в соответствии с которым в дальнейшем ведут процесс производства.

К недостаткам способов-аналогов относятся отсутствие привязки конкретного связующего пека и кокса-наполнителя, нестабильность состава пылевой фракции кокса, длительность проведения опробования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ производства анодной массы для самообжигающегося анода, например, алюминиевого электролизера (Патент RU 2243296, М. кл. C25C 3/12, опубл. 27.12.2004), согласно которому на предварительно подготовленной серии проб связующей матрицы (смесь пека и коксовой пыли) определяют индекс структуры, равный отношению адсорбционной поверхности пыли к содержанию связующего. В соответствии с оптимальным индексом структуры регулируют процесс производства анодной массы.

Недостатком известного способа является длительность приготовления серии проб связующей матрицы и определения индекса ее структуры. Также при смене поставщиков нефтяного кокса и каменноугольного пека, или при изменении схемы шихтовки исходного сырья потребуется проведение дополнительных серий подготовки проб и проведения испытаний связующей матрицы. Известно (Коробов М.А., Дмитриев А.А. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. - М.: Металлургия, 1972), что при коксовании связующего пека образуется монолитный угольный анод. Поверхность угольного анода, где непосредственно протекает анодный процесс (подошва), неоднородна. Часть ее представлена предварительно прокаленным коксом-наполнителем, другая - коксом, полученным при коксовании связующего пека. Эти составляющие различаются своей реакционной способностью, т.е. константой скорости окисления в СО2 и в воздухе, при этом скорость окисления кокса-наполнителя ниже, чем кокса, полученного из связующего пека.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности производства анодной массы за счет сокращения времени на подготовку шихты и опробование.

Технический результат заключается в снижении реакционной способности анода, путем обеспечения снижения избирательного выгорания связующего в аноде.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства анодной массы включающем регулирование процесса производства анодной массы путем изменения соотношения компонентов в коксопековой композиции, согласно заявляемому решению определяют содержание примесей натрия и серы в пеке и коксе, и ведут процесс производства анодной массы при соотношении компонентов, удовлетворяющих условию:

C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе < 4,

где

C N a C S в  пеке - отношение содержания натрия и серы в связующем пеке,

C N a C S в  коксе - отношение содержания натрия и серы в коксе.

Критерий рассчитывается с использованием известных характеристик сырья, поэтому проведение дополнительных испытаний не требуется.

При соблюдении условия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе < 4, анодную массу производят стандартным способом, использующимся на данном предприятии. При несоблюдении указанного условия шихтовку коксов и пеков меняют таким образом, чтобы условие выполнялось.

Технический результат достигается за счет:

известных характеристик сырья, которые определяются по сопроводительным сертификатам качества на кокс и связующий пек, либо известных по результатам входного контроля предприятия-потребителя;

- расчета критерия совместимости кокса и связующего пека или смеси нефтяных коксов и смеси каменноугольных пеков;

- приготовления анодной массы из кокса и связующего пека или смеси коксов и смеси связующих пеков, удовлетворяющих критерию <4. Техническая сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Анод алюминиевого электролизера представляет собой композиционный материал. Он формируется из смеси нефтяного или пекового кокса и жидкого каменноугольного или нефтяного пека, который играет роль связующего. В зависимости от способа обжига анодной массы различают технологии обожженного и самообжигающегося анода Содерберга.

Хорошо известно, что натрий является катализатором окисления углерода в реакциях с углекислым газом и кислородом воздуха, в то же время влияние серы на реакционную способность в CO2 является ингибирующим для углерода (Ш.М. Хьюм. Реакционная способность анода. // Красноярск, «Кларетианум», 2003. - 460 с.). Было установлено существенное уменьшение каталитической активности натрия в присутствии серы (R.C.Perruchoud, W.k.Fischer. Determination of the Sodium Sensivity of Petroleum Coke. // Light Metals, 1991, p.581). В данном изобретении предлагается способ подбора композиций пек-кокс, обеспечивающих низкую реакционную способность этих композиций. Способ основан на использовании таких пар этих материалов, чтобы отношение концентраций натрий/сера в пеке и коксе было бы меньше четырех, что обеспечивает снижение избирательного выгорания связующего в аноде.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что не требуются дополнительные затраты времени и материалов на приготовление серии проб связующей матрицы и определения индекса ее структуры. Для расчета критерия используют известные характеристики из сертификатов на сырье или результаты стандартного входного контроля. Для производства анодной массы выбирают совместимые композиции пек/кокс или смесь пеков/смесь коксов, удовлетворяющие предложенному критерию. Это обеспечивает уменьшение реакционной способности анодной массы и снижение расхода углеродных материалов при производстве алюминия.

Способ включает предварительный анализ содержания примесей натрия и серы в исходном сырье, расчет критерия совместимости сырьевых материалов, последующую шихтовку коксов и связующих пеков с учетом рассчитанного критерия. Таким образом, заявляемый способ производства анодной массы для самообжигающегося анода соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ подтверждается проведением расчетов и экспериментальных исследований.

Пример 1

В анодное производство алюминиевого завода поступает нефтяной кокс с шести нефтеперерабатывающих предприятий и связующий пек с одиннадцати предприятий. Используя данные входного контроля и сертификатов сырья, были рассчитаны отношения натрия и серы для пеков и коксов, таблица 1.

Таблица 1
Постав
щики 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
пека
CNa/ CS 0,033 0,004 0,011 0,025 0,015 0,031 0,006 0,008 0,025 0,071 0,037
Поставщики кокса A B C D E F
CNa/ CS 0,003 0,0024 0,0042 0,0175 0,05 0,0067

Из данных таблицы 1 рассчитано отношение C N a C S в  пеке и C N a C S в  коксе и приведено в таблице 2 (Отношение содержания натрия и серы в пеке и коксе по поставщикам сырья). Из таблицы 2 видно, что с точки зрения оптимальной реакционной способности коксы D и E совместимы со всеми связующими пеками, используемыми для производства анодной массы в рассматриваемом анодном производстве. Также пеки 2, 7 и 8 подходят для всех анализируемых коксов. Несовместимые пары пек-кокс отмечены в таблице 2 жирным шрифтом.

Таблица 2
Кокс/пек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
А 11,1 1,3 3,6 8,5 5,1 10,3 1,9 2,6 8,3 23 12
В 13,9 1,6 4,5 10,5 6,4 12,8 2,4 3,2 10,4 28 15
С 7,9 0,9 2,5 6,0 3,6 7,3 1,4 1,8 5,9 17 8,8
D 1,9 0,2 0,6 1,5 0,9 1,8 0,3 0,4 1,4 3,9 2,1
Е 0,7 0,08 0,2 0,5 0,3 0,6 0,1 0,15 0,5 1,4 0,7
F 5,0 0,6 1,6 3,8 2,3 4,6 0,9 1,2 3,7 10,6 5,5

Пример 2

Сформировали и обожгли анодные массы на основе связующих пеков №10 и №11 и кокса D. Расчетные значения критерия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе составляют 3,9 и 2,1 соответственно (табл.2). На обожженной анодной массе провели тесты на реакционную способность в воздухе и в углекислом газе, результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3
Анодная масса Значение критерия Реакционная способность в воздухе, мг/см2ч Реакционная способность в CO2, мг/см2ч
Кокс D+пек №10 3,9 113,9 19,7
Кокс D+пек №11 2,1 91,0 26,8
Смесь коксов A, D, E+пек №10 3,5 100,2 9,6
Среднее 101,7 18,7
Кокс B+пек №10 28 132,9 16,0
Кокс B+пек №11 15 143,5 34,9
Смесь коксов В и C+пек №11 10,2 138,4 18,4
Среднее 130,3 23,1

Пример 3

Сформировали и обожгли анодные массы на основе связующих пеков №10 и №11 и кокса B. Расчетные значения критерия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе составляют 28 и 15 соответственно (табл.2). На обожженной анодной массе провели тесты на реакционную способность в воздухе и в углекислом газе, результаты представлены в таблице 3.

Пример 4

Коксы A, D, E смешали таким образом, чтобы значение критерия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе составило 3,5. Сформировали и обожгли анодную массу на основе связующего пека №10 и смеси коксов A, D, E. На обожженной анодной массе провели тесты на реакционную способность в воздухе и в углекислом газе, результаты представлены в таблице 3.

Пример 5

Коксы B и C смешали таким образом, чтобы значение критерия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе составило 10,2. Сформировали и обожгли анодную массу на основе связующего пека №11 и смеси коксов В и С. На обожженной анодной массе провели тесты на реакционную способность в воздухе и в углекислом газе, результаты представлены в таблице 3.

Из приведенных данных видно, что соблюдение условия C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе при подборе шихтовки коксов и пеков позволяет снизить реакционную способность анодной массы в воздухе в среднем на 23%, реакционную способность в углекислом газе на 19%. При этом исключаются работы по дополнительным исследованиям на совместимость коксов и пеков.

Изобретение позволяет снизить реакционную способность анода за счет получения анодной массы с лучшими свойствами в результате оперативного регулирования технологического процесса.

Способ производства анодной массы для анодов алюминиевого электролизера, включающий регулирование процесса производства анодной массы путем изменения соотношения компонентов в коксопековой композиции, отличающийся тем, что определяют содержание примесей натрия и серы в пеке и коксе и ведут процесс производства анодной массы при соотношении компонентов, удовлетворяющих условию
C N a C S в  пеке C N a C S в  коксе < 4,
где
C N a C S в  пеке - отношение содержания натрия и серы в связующем пеке,
C N a C S в  коксе - отношение содержания натрия и серы в коксе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу подготовки анодной массы для формирования сырых анодов электролизера производства алюминия электролизом расплавленных солей. Способ включает приготовление шихты зерновых и пылевых фракций кокса, регулирование гранулометрического состава фракций кокса, нагрев шихты и смешивание шихты с пеком-связующим, охлаждение полученной анодной массы, формирование полученных сырых анодов.

Изобретение относится к способу обслуживания алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом в процессе его эксплуатации. Способ включает загрузку анодной массы в анодный кожух, перемещение анодного кожуха, перемещение анодной рамы относительно зеркала катодного металла и перестановку анодных штырей, при этом для перемещения анодной рамы определяют зависимость порога магнитогидродинамической (МГД) устойчивости электролизера от положения анодной рамы относительно зеркала катодного металла с построением графика, на котором определяют нижнее и верхнее положения анодной рамы относительно зеркала катодного металла, и при достижении анодной рамой позиции, соответствующей равенству упомянутых положений рамы относительно зеркала катодного металла, определяющему заданный порог МГД-устойчивости, осуществляют перемещение анодной рамы.

Изобретение относится к анододержателю анодного устройства алюминиевых электролизеров. Анододержатель содержит кронштейн с двумя и более ниппелями, расположенными равномерно или с разным шагом вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, при этом ниппели имеют сужения с площадью поперечного сечения, равными 0,3÷0,9 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока, выполненные над поверхностью угольного блока на расстоянии от 0,01-0,2 до 0,21-0,9 расстояния от поверхности угольного анода до горизонтальной части кронштейна.

Изобретение относится к металлическому аноду выделения кислорода для электрохимического извлечения алюминия разложением глинозема, растворенного в расплавленном электролите на основе криолита.

Изобретение относится к способу удаления за один этап чугунных заливок, закрепленных на ниппелях, связанных с ножками анодной штанги. Способ включает следующие этапы: а) размещают ножку анодной штанги между упорным устройством и устройством воздействия, причем устройство воздействия может быть перемещено при помощи приводного механизма в направлении упорного устройства, которое охватывает, по меньшей мере частично, каждый из n ниппелей анодной штанги и представляет собой упорную поверхность, блокирующую поступательное перемещение соответствующей чугунной заливки, b) перемещают устройство воздействия в направлении упорного устройства таким образом, чтобы устройство воздействия входило в контакт с ножкой анодной штанги и увлекало ее за собой вплоть до того момента, когда ножка анода войдет в контакт с упорным устройством, с) продолжают перемещения устройства воздействия таким образом, чтобы каждая чугунная заливка, заблокированная связанной с ней упорной поверхностью, была отсоединена от соответствующего ниппеля, d) останавливают и отводят назад устройство воздействия.
Изобретение относится к способу получения связующего для электродной массы. .

Изобретение относится к анодному устройству алюминиевых электролизеров. .

Изобретение относится к способу производства анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров и может быть использовано в производстве обожженных анодов.

Изобретение относится к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера с механизмом перемещения анодной ошиновки. .

Изобретение относится к конструкции анодного токоподвода электролизера для получения алюминия. .
Изобретение относится к способам формирования вторичного анода алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом. Способ включает использование связующего нефтекаменноугольного пека с удельной плотностью 1,25-1,30 г/см3, преимущественно 1,27-1,29 г/см3, и содержанием бенз(а)пирена не более 7 мг/г пека, приготовление подштыревой анодной массы с содержанием связующего 30-40%, преимущественно 32-36%, формирование вторичного анода из приготовленной подштыревой анодной массы. Обеспечивается снижение выбросов бенз(а)пирена на 48% при производстве алюминия.

Изобретение может быть использовано при изготовлении композиционного оксидно-металлического инертного кислородвыделяющего анода для электролитического получения металлов, в частности, алюминия. Состав шихты для изготовления указанного анода включает смесь оксидной и металлической составляющих, взятых в следующем соотношении, мас.%: металлическая - 10-30, оксидная - остальное. Оксидная составляющая включает смесь двух или более микроразмерных порошков оксидов, выбранных из ряда: оксид никеля, оксид железа, оксид меди, оксид хрома. Металлическая составляющая включает микроразмерные порошки меди или сплава на основе меди, а также содержит 2-10 мас.% наноразмерного порошка меди или сплава на основе меди с размером частиц до 100 нм. Изобретение позволяет увеличить удельную электропроводность анода при температуре 750-850 °C и снизить скорость его коррозии при низкотемпературном электролитическом получении алюминия из оксидно-фторидного расплава. 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к электролизеру с обожженными анодами для производства алюминия. Электролизер содержит угольные аноды с вертикальными отверстиями и катодное устройство со слоем жидкого алюминия на подине, при этом внутренняя поверхность каждого отверстия анода защищена корундовой трубкой, высота которой превышает высоту анода, отношение этих высот удовлетворяет условию h:H=(1,05÷l,15):1, где: h - высота корундовой трубки; H - высота анода и количество отверстий в аноде составляет не менее одного. Обеспечивается уменьшение удельного потребления электроэнергии электролизером с обожженным анодом на 300-400 кВт·ч/т Al и исключение риска загрязнения производимого электролизером алюминия примесями при растворении корундовой трубки в электролите. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к анодному блоку из углерода для предварительно обожженного анода электролизера по производству алюминия. Анодный блок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону, размещаемую напротив верхней стороны катода, четыре боковые стороны и по меньшей мере одну канавку, выходящую на по меньшей мере одну из боковых сторон, на которой упомянутая канавка имеет максимальную длину Lmax в плоскости, параллельной нижней стороне, при этом упомянутая канавка не выходит на упомянутые нижнюю или верхнюю стороны или выходит на упомянутые верхнюю или нижнюю стороны на длину L0, меньшую половины максимальной длины Lmax. Раскрыты также способ изготовления анодного блока, обожженный анод, электролизер для производства алюминия электролизом в расплавленных солях и способ производства алюминия. Обеспечиваются возможность устранения отвода анодного газа из-под анода без нарушения целостности последнего и повышение срока службы анода. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к аноду для электролитического получения алюминия электролизом фторидных расплавов при температуре менее 930°C. Анод содержит основу, выполненную из сплава, содержащего в мас.%: железо 65-96, медь до 35, никель до 20 и одну или несколько добавок молибдена, марганца, титана, тантала, вольфрама, ванадия, циркония, ниобия, хрома, алюминия (до 1), кобальта, церия, иттрия, кремния и углерода в сумме до 5, и защитный оксидный слой, состоящий главным образом из оксидов железа и комплексных оксидов железа, меди и никеля. Основа изготовлена путем литья в металлические или песчаные формы. Защитный оксидный слой на поверхности анода получен путем предварительного окисления на воздухе при температуре 850-1050°C или непосредственно в процессе электролиза окислением выделяющимся на аноде кислородом. Защитный оксидный слой на поверхности анода имеет толщину 0,1-3,0 мм. Обеспечивается увеличение срока эксплуатации анода. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия. Технический результат - повышение точности контроля токораспределения. Устройство содержит электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессор. Причем датчик установлен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала и длина которого достаточна для свободного доступа к проводнику с током, а его выход подключен через последовательно соединенные нормализатор входных сигналов и АЦП к микропроцессору. Выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока. Устройство снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов. 2 ил.

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом на электролизерах с угольными и малорасходуемыми анодами. Способ снижения анодного перенапряжения включает подачу на анод импульсов тока высокой частоты с использованием генератора высокочастотных импульсов переменного тока и варьированием частоты импульсов тока от 104 до 108 Гц. Обеспечивается снижение удельного расхода электроэнергии при получении алюминия путем снижения анодного поверхностного перенапряжения гетерогенной реакции образования СО2 за счет дополнительного нагрева и влияния импульсов переменного тока на кинетику электродных процессов. 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу изготовления анодной массы для анодов алюминиевых электролизеров. Способ включает приготовление анодной массы смешением зерновых фракций углеродного наполнителя в виде кокса с предварительно подготовленной связующей матрицей (СМ) на основе пылевой фракции кокса и пека в качестве связующего и регулировании гранулометрического состава (СМ) относительно заданного значения логарифма вязкости связующей матрицы корректировкой соотношения пылевых фракций при определении вязкости связующей матрицы в автоматическом режиме. Обеспечивается улучшение и стабилизация свойств анодной массы за счет управления ее пластичностью. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия с применением инертных анодов из литых композиционных материалов с коррозионно-стойким покрытием анода. Способ получения инертного анода из литого композиционного материала, одной из составляющих которого является металлический сплав системы Cu-Ni-Fe, а другой составляющей оксидное покрытие, включающий приготовление сплава системы Cu-Ni-Fe, его перегрев до заданной температуры и заливки в кокиль с последующим формированием оксидного покрытия на его поверхности, в сплав системы Cu-Ni-Fe, предварительно модифицированный церием, в количестве 0,02-0,04 мас.% при температуре 1400-1450°C при тщательном перемешивании вводят порошок феррита никеля, с размером частиц не более 0,1 мкм в количестве 5-40 мас.%, предварительно синтезированный и плакированный металлом-протектором. Техническим результатом является получение инертного анода с низким удельным электросопротивлением, высокой коррозионной стойкостью в расплаве электролита, с защитным коррозионно-стойким покрытием непосредственно в литейной форме, экономичностью, простотой изготовления и повышением качества композиционного материала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Наверх