способ производства анодной массы

Формула изобретения

1. Способ производства анодной массы, включающий предварительный раздельный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли и пека, перемешивание коксовой шихты в смесителе, введение в смеситель расплавленного пека и коксовой пыли и их перемешивание с коксовой шихтой, отличающийся тем, что коксовую пыль и расплавленный пек перед введением в смеситель смешивают в гидроударно-кавитационном диспергаторе, затем полученную пылепековую композицию подают в смеситель на перемешивание с коксовой шихтой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание расплавленного пека с коксовой пылью и перемешивание полученной пылепековой композиции с коксовой шихтой проводят при давлении не более 100 мбар.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам производства анодной массы для изготовления анодов алюминиевых электролизеров.

Известен способ производства анодной массы для самообжигающегося анода (М.А.Коробов, А.А.Дмитриев. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.: Металлургия, 1982), включающий подготовку коксовой шихты и коксовой пыли, их дозирование, совместный подогрев и смешивание с расплавленным пеком. Основным требованием к качеству анодной массы является обеспечение достаточной пластичности жидкой зоны самообжигающегося анода.

Недостатком известного способа является неоднородность анодной массы, обусловленная плохой смачиваемостью коксовой пыли. При этом в анодной массе образуются конгломераты коксовой пыли, не пропитанные расплавленным пеком. Окончательная пропитка коксовой пыли происходит в расплавленной зоне самообжигающегося анода. При пропитке коксовая пыль поглощает дополнительное количество свободного расплавленного пека. Вследствие этого пластичность анодной массы уменьшается, вплоть до полной потери пластичности жидкой зоны самообжигающегося анода. В результате потери пластичности формируется обожженный анод с низкими эксплутационными качествами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства анодной массы (патент RU №2256730, дата публикации 2005.07.20, кл. МПК С25С 3/12), включающий предварительный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли, пека и смешивание их в смесителе при нагревании. Для повышения качества анодной массы и сокращения времени ее приготовления коксовую шихту и коксовую пыль нагревают раздельно до температуры 200-240°С, затем в смеситель подают сначала коксовую шихту, перемешивают, вводят расплавленный пек, перемешивают, затем подают коксовую пыль и все перемешивают.

Недостатком способа является то, что отдельное смешивание коксовой шихты с расплавленным пеком увеличивает пропитку пеком пористости коксовой шихты. Расплавленный пек, который попал в поры коксовой шихты, не участвует в последующем смешивании с коксовой пылью. Дефицит пека ухудшает однородность смешивания коксовой пыли, в которой образуются конгломераты частиц, не смоченные пеком. Известно, что состояние композиции расплавленного пека с коксовой пылью определяет пластические свойства анодной массы. Поэтому при использовании известного способа для обеспечения пластичности анодной массы требуется вводить дополнительное количество расплавленного пека.

Задачей изобретения является сокращение время приготовления анодной массы, увеличение пластичности анодной массы с одновременным снижением потребления пека.

Технический результат заключается в повышении однородности смешивания и снижения расхода пека при производстве анодной массы для самообжигающегося анода.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства анодной массы, включающем предварительный раздельный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли и пека, перемешивание коксовой шихты в смесителе, введение в смеситель расплавленного пека и коксовой пыли и их перемешивание с коксовой шихтой, согласно заявляемому решению, коксовую пыль и расплавленный пек перед введением в смеситель смешивают в гидроударно-кавитационном диспергаторе, затем полученную смесь подают в смеситель на перемешивание с коксовой шихтой.

Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные также на достижение указанного технического результата.

Смешивание расплавленного пека с коксовой пылью и перемешивание полученной смеси с коксовой шихтой проводят при давлении не более 100 мбар.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличия. Во-первых, коксовую пыль и расплавленный пек перед введением в смеситель смешивают в гидроударно-кавитационном диспергаторе. Гидроударно-кавитационный диспергатор, генерирующий последовательность гидроударных и кавитационных импульсов в среде расплавленного пека, обеспечивает получение гомогенной композиции из пека и коксовой пыли. Кавитационные импульсы препятствуют образованию конгломератов частиц коксовой пыли в расплавленном пеке, повышая однородность композиции. Высокая дисперсность коксовой пыли и эффективное смачивание поверхности в гидроударно-кавитационном поле способствуют возникновению межмолекулярных взаимодействий между частицами коксовой пыли и молекулами расплавленного пека. Образуется гомогенная устойчивая пыле-пековая композиция, состоящая из коксовой пыли и расплавленного пека. В гомогенной устойчивой пыле-пековой композиции расплавленный пек находится в связанном состоянии, это препятствует его проникновению при последующем смешивании в пористость коксовой шихты.

Другим отличием является то, что гомогенную пыле-пековую композицию из коксовой пыли и расплавленного пека подают в смеситель на перемешивание с коксовой шихтой. При смешивании с коксовой шихтой вокруг частиц коксовой шихты образуется слой пыле-пековой композиции, который обеспечивает пластичность и седиментационную устойчивость расплавленной анодной массе. Основная часть времени при смешении анодной массы требуется на смешивание коксовой пыли и расплавленного пека, поэтому последующее смешение готовой гомогенной пыле-пековой композиции с коксовой шихтой не требует большого времени и может проводиться не только в периодических, но и в смесителях непрерывного действия. Для удаления пузырей воздуха и газов, которые вовлекаются в анодную массу при смешивании, процесс смешивания коксовой пыли и расплавленного пека и последующее смешивание с коксовой шихтой может проводиться при пониженном давлении.

На чертеже приведена схема установки для осуществления заявляемого способа производства анодной массы.

Установка состоит из подогревателя коксовой шихты 1, подогревателя коксовой пыли 2, пекопровода 3, гидроударно-кавитационного диспергатора 4 и смесителя 5.

Способ осуществляют следующим образом.

В подогреватель 1 загружают коксовую шихту и предварительно нагревают до температуры 200-240°С. В подогреватель 2 загружают коксовую пыль, которую также нагревают до температуры 200-240°С.Затем в смеситель 5 из подогревателя 1 подают коксовую шихту, где ее фракции усредняются для получения равномерного распределения частиц по объему путем перемешивания в сухом виде в течение 10 минут, одновременно по пекопроводу 3 дозированно вводят расплавленный пек и подогретую коксовую пыль в гидроударно-кавитационный диспергатор 4, где происходит их смешивание в течение 10 минут. Полученную смесь подают в смеситель 5. Все компоненты перемешивают 4-8 минут. Анодная масса готова. Процесс приготовления анодной массы занял 14-18 минут, при этом процесс смешения в смесителе обеспечивает получение однородной массы с необходимыми физико-химическими показателями.

В таблице приведены физико-механические свойства анодных масс, полученных по известному и предлагаемому способам.

Таблица
Способ приготовления анодной массы	Содержание пека, %	КОУ, %	Плотность кажущаяся, г/см3	УЭС, мкОм·м	Прочность на сжатие, МПа	Общий расход в токе СО2 , мг/см2·ч	Осыпаемость в токе СО2, мг/см2 ·ч
Известный	27,5	15,6	1,51	64	42,8	19,4	3,0
Предлагаемый	25,0	15,2	1,53	62	50,5	15,6	0,7

Предлагаемый способ получения анодной массы дает возможность получать анодную массу с лучшими физико-механическими свойствами и с меньшим на 2,5% содержанием пека при той же самой пластичности. Пластичность оценивалась по коэффициенту относительного удлинения (КОУ). Как видно из таблицы, анодная масса, полученная по предлагаемому способу, имеет более высокую плотность и механическую прочность, меньшее удельное электрическое сопротивление и меньшую разрушаемость в токе CO₂.