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Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohleelektrode und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
Es ist allgemein bekannt, dass Petrolkoks ein sehr brauchbares Material zur Herstellung von vorgebrannten oder selbstbackenden Anoden für Aluminiumreduktionszellen ist. Petrolkoks wurde bis jetzt hauptsächlich in einer Verkokungsvorrichtung mit verzögerter Koksbildung im wesentlichen absatzweise durch ein Niedertemperaturverfahren hergestellt. Beim Verkokungsverfahren mit verzögerter Koksbildung werden schwere Kohlenwasserstofföle in einer Reaktionskammer zu leichteren Praktionen und Koks gecrackt. Es werden bei diesem Verfahren Temperaturen von 371 bis 4820C verwendet.
Kürzlich wurde durch ein Wirbelschichtverkokungsverfahren ein als Nebenprodukt anfallender Petrolkoks hergestellt. Dieser als Nebenprodukt anfallende Koks, der unter dem Namen"durch das Wirbelschichtverfahren hergestellter Koks" bekannt ist und im folgenden so bezeichnet wird, hat ein etwas geringeres Schüttgewicht und einen etwas höheren Gehalt an Verunreinigungen als der durch die Verkokung mit verzögerter Koksbildung hergestellte Petrolkoks.
Es wurde jedoch festgestellt, dass, wenn der Gehalt an gewissen Verunreinigungen im Koks gesteuert wird, dieser zur Herstellung von Kohleelektroden zur Verwendung beim Aluminiumreduktionsverfahren eingesetzt werden kann,
Das Verkoken in Wirbelschicht ist ein kontinuierliches, nicht katalytisches Verfahren, bei welchem das im allgemeinen aus einem schweren Rückstandsöl bestehende Beschickungsmaterial zu Gas, Benzin, Gasöl und Koks gecrackt wird. Das Beschickungsmaterial wird in eine Schicht von kleinen Koksteilchen, welche als Wirbelschicht kontinuierlich durch die Anlage umläuft, gesprüht. Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Reaktiongefäss, wo das Verkoken des Beschickungsmaterials stattfindet, und aus
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Zwecke der Erzeugung der notwendigen Hitze verbrannt wird.
Die Koksteilchen bilden sich beim Verfahren kontinuierlich und man lässt sie bis zum Erreichen der Grösse vonSandgries wachsen. Koksteilchen, welche die erwünschte Grösse erreicht haben, werden als Produktkoks entfernt und durch kleinere, als Keime wirkende Koksteilchen ersetzt. Ein in das Reaktionsgefäss eingebautes Mahlsystem liefert die erforderlichen als Keime wirkenden Koksteilchen. Der reine Produktkoks wird durch Einspritzen von Wasser auf eine Temperatur abgeschreckt, bei der seine Verarbeitung möglich ist.
Eine der Verunreinigungen, deren Gehalt bei der Herstellung von Elektrodenkoks genau gesteuert wird, ist der Schwefel. Der in das Aluminiumreduktionsverfahren gelangende Schwefel-wurde von der Aluminiumindustrie lange Zeit als äusserst unerwünscht betrachtet. Er wurde als schädlich angesehen, da er beim erwähnten Verfahren angeblich zu einer verminderten Stromausbeute führte sowie Korrosionswirkungen auf die Stahlteile der Reduktionszelle ausübte. Da die Hauptquelle des in das Verfahren eintretenden Schwefels die für die Elektrodenherstellung verwendete Kohle ist, suchte die Aluminiumindustrie Koks mit einem sehr niedrigen Schwefelgehalt (weniger als 2%), was oft hohe Kosten verursachte,
Das Verfahren der Wirbelschichtverkokung ist sehr nützlich in bezug auf die Verbesserung der Qualität von minderwertigen Vakuumrückständen und Pechen aus hochbituminösen und sauren Rohmaterialien.
Der Schwefelgehalt des durch das Wirbelschichtverfahren hergestellten Koksproduktes dieses Ursprunges beträgt jedoch etwa dz oder mehr, was beträchlich höher liegt, als es bis jetzt für ein Material zur Herstellung von Kohleelektroden erwünscht war.
Es wurde nun festgestellt, dass Kohleelektroden zur Verwendung bei der Aluminiumreduktion Schwefel in Mengen von mehr als 1 1/3 Gew. -'10, bezogen auf das Gewicht der gebrannten Kohle, enthalten können und die gebrannte Kohle soll vorzugsweise 2-6 Gew.-% Schwefel enthalten. Dieser erhöhte
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Schwefelgehalt führt zu einem günstigeren Kohleverbrauch, d. h. es ist weniger Kohle pro Gewichtseinheit des erzeugten Aluminiums erforderlich, ohne dass eine feststellbare Wirkung auf die Stromausbeute des
Reduktionsverfahrens eintreten würde. Bei der bis jetzt durchgeführten normalen Verfahrensweise wurde der Schwefelgehalt in den gebrannten Elektroden auf 11/'2f1/0 oder weniger gehalten. Eine geringe Menge.
Schwefel wird durch das kohlenstoffhaltige Bindemittel oder Pech, welche grössenordnungsmässig 0,5 bis
1 Gew.-% Schwefel enthalten, in die Elektroden eingeführt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden, wobei eine Koks- beschickung mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird, und besteht darin, dass mindestens für einen Teil der Beschickung ein Petrolkoks mit hohem Schwe- felgehalt verwendet wird, wobei die Menge des schwefelhaltigen Kokses so hoch gewählt ist, dass die ge- brannte Kohle der Elektrode mehr als 13/4 Gew.-% Schwefel enthält.
Beispielsweise enthält durch Verkokung mit verzögerter Koksbildung hergestellter stark schwefelhaltiger Koks oder durch das Wirbelschichtverfahren aus Materialien mit hohem Schwefelgehalt (z. B. sauren Rohmaterialien) hergestellter Koks eine ausreichende Schwefelmenge, um den Schwefelgehalt der gebrannten Elektroden auf den erforderlichen Wert zu erhöhen. Die Verwendung von Koks mit hohem Schwefelgehalt zur Elektrodenherstellung ohne kostspielige Vorbehandlung, wie Entschwefelung, führt zu wesentlichen Einsparungen.
Es wurde in umfassenden Versuchen festgestellt, dass selbstbackende Anoden oder Söderberg-Anoden bei Verwendung von 25 Grew.-% durch das Wirbelschichtverfahren hergestellten Kokses (mit einem Schwefelgehalt von etwa 60/0) im Koksaggregat, was zu etwa 2,4 Gel.-% Schwefel in der gebrannten Kohle führt, bei Verwendung im Aluminiumreduktionsverfahren einen um 1 1/2% geringeren Kohleverbrauch ergaben als Söderberg-Anoden, welche aus durch Verkokung mit verzögerter Koksbildung erzeugtem Petrolkoks mit niedrigem Schwefelgehalt hergestellt wurden, wobei sich in der gebrannten Kohle ein Schwefelgehalt von 1, 5 Gew.-% ergab.
In ähnlicher Weise ergaben Söderberg-Anoden bei Verwendung von 30 Grew.-% durch das Wirbelschichtverfahren hergestelltem Koks im Koksaggregat, wodurch in der gebrannten Kohle ein Schwefelgehalt von 2,9 Gel.-% entstand, bei Verwendung im Aluminiumreduktionsprozess einen um 3% geringeren Kohleverbrauch als Söderberg-Anoden, welche aus durch Verkokung mit verzögerter Koksbildung erzeugtem Petrolkoks mit niedrigem Schwefelgehalt hergestellt wurden. In beiden Fällen zeigte sich beim Betrieb der Anoden keine feststellbare Wirkung auf die Stromausbeute.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden, bei dem eine Koksbeschickung mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens für einen Teil der Beschickung ein Petrolkoks mit hohem Schwefelgehalt verwendet wird, wobei die Menge des schwefelhaltigen. Kokses so hoch gewählt ist, dass die gebrannte Kohle der Elektrode mehr als 1 3/4 Gew. -0/0 Schwefel enthält.