Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden.
Es ist allgemein anerkannt, dass Petrolkoks ein wünschenswertes Material zur Herstellung von vorge- brannten (pre-baked) oder selbstbrennenden (self- baking) Anoden für Aluminiumreduktionszellen ist. Petrolkoks wurde bis jetzt hauptsächlich in einer Ver- kokungsvorrichtung mit verzögerter Koksbildung (delayed coker) im wesentlichen absatzweise durch ein Niedertemperaturverfahren hergestellt.
Beim Ver- kokungsverfahren mit verzögerter Koksbildung wer den schwere Kohlenwasserstofföle in einer Reaktions kammer zu leichteren Fraktionen und Koks gecrackt. Es werden bei diesem Verfahren Temperaturen von 371 bis 482 C verwendet.
Kürzlich wurde durch ein Wirbelschichtverko- kungsverfahren ein als Nebenprodukt anfallender Petrolkoks hergestellt. Dieser als Nebenprodukt an fallende Koks, der unter dem Namen durch das Wirbelschichtverfahren hergestellter Koks (fluid coke) bekannt ist und im folgenden so bezeichnet wird, hat ein etwas geringeres Schüttgewicht und einen etwas höheren Gehalt an Verunreinigungen als durch die Verkokung mit verzögerter Koksbildung hergestellter Petrolkoks. Es wurde jedoch festgestellt, dass, wenn der Gehalt an gewissen Verunreinigungen im Koks ge steuert wird,
dieser zur Herstellung von Kohleelektro den zur Verwendung beim Aluminiumreduktionsver- fahren eingesetzt werden kann.
Das Verkoken in Wirbelschicht (fluid coking) ist ein kontinuierliches, nicht katalytisches Verfahren, bei welchem das im allgemeinen aus einem schweren Rück- standsöl bestehende Beschickungsmaterial zu Gas, Benzin, Gasöl und Koks gecrackt wird. Das Beschik- kungsmaterial wird in eine Schicht von kleinen Koks- teilchen, welche als Wirbelschicht kontinuierlich durch die Anlage umläuft, gesprüht.
Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsgefäss, wo das Ver koken des Beschickungsmaterials stattfindet, und aus einem Heiz- bzw. Brennergefäss, wo ein Teil (etwa 5 %) des beim Verfahren gebildeten Kokses zum Zwecke der Erzeugung der notwendigen Hitze verbrannt wird. Die Koksteilchen bilden sich beim Verfahren kon tinuierlich und man lässt sie bis zum Erreichen der Grösse von Sandgries wachsen. Koksteilchen, welche die erwünschte Grösse erreicht haben, werden als Pro- duktkoks entfernt und durch kleinere als Keime wir kende Koksteilchen (seed coke particles) ersetzt.
Ein in das Reaktionsgefäss eingebautes Mahlsystem liefert die erforderlichen als Keime wirkenden Koksteilchen. Der reine Produktkoks wird durch Einspritzen von Wasser auf eine für die Handhabung zufriedenstellende Temperatur abgelöscht.
Eine der Verunreinigungen, deren Gehalt bei der Herstellung von Elektrodenkoks nun genau gesteuert wird, ist der Schwefel. Der in das Alumimiunreduk- tionsverfahren gelangende Schwefel wurde von der Aluminiumindustrie lange Zeit als äusserst unerwünscht betrachtet. Er wurde als ein Gift in bezug auf das Ver fahren angesehen, welches angeblich zu einer vermin derten Stromausbeute führte, sowie Korrosionswir kungen auf die Stahleinrichtung der Reduktionszelle ausübte.
Da die Hauptquelle des in das Verfahren ein tretenden Schwefels die für die Elektrodenherstellung verwendete Kohle ist, suchte die Aluminiumindustrie Koks mit einem sehr niedrigen Schwefelgehalt (weniger als 2 %), was oft zur Bezahlung eines erheblichen Prei ses führte.
Das Verfahren der Wirbelschichtverkokung ist sehr nützlich in bezug auf die Verbesserung der Quali tät von minderwertigen Vakuumrückständen und Pechen aus hochbituminösen und sauren Rohmate rialien (crudes). Der Schwefelgehalt des durch das Wirbelschichtverfahren hergestellten Koksproduktes dieses Ursprunges beträgt jedoch etwa 5 bis 8 % oder mehr, was beträchtlich höher liegt als es bis jetzt für ein Material zur Herstellung von Kohleelektroden er wünscht war.
Es wurde nun festgestellt, dass Kohleelektroden zur Verwendung bei der Aluminiumreduktion vorteilhaf- terweise in wesentlichen Mengen, z. B. in Mengen von mehr als 13/ Gew. %, bezogen auf das Gewicht der gebrannten Kohle, Schwefel enthalten können und die gebrannte Kohle soll vorzugsweise 2 bis 6 Gew. Schwefel enthalten. Dieser erhöhte 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 Reduktionsver fahrens eintreten würde.
Bei der bis jetzt durchgeführ ten normalen Verfahrensweise wurde der Schwefel gehalt in den gebrannten Elektroden auf 1 %2 % oder weniger gehalten. Eine geringe Menge, und zwar in der Grössenordnung von 0,5 %, wird durch das kohlen stoffhaltige Bindemittel oder Pech in die Elektrode eingeführt.
Die Erfindung umfasst allgemein gesagt ein Ver fahren zur Herstellung von Kohleelektroden, wobei eine Koksbeschickung mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird und mindestens ein Teil der Beschickung ein Petrolkoks mit einem Schwefelgehalt ist, der hin reichend hoch ist, um sicherzustellen, dass die ge brannte Kohle der Elektrode mehr als 134 Gew. Schwefel enthält.
Um die Vorteile der Erfindung zu verwirklichen, soll der Schwefel vorzugsweise durch die Verwendung von Kohlematerial mit hohem Schwefelgehalt in die Elektrode eingearbeitet werden. Beispielsweise enthält durch Verkokung mit verzögerter Koksbildung her gestellter stark schwefelhaltiger Koks oder durch das Wirbelschichtverfahren aus Quellen mit hohem Schwe felgehalt (z. B. sauren Rohmaterialien) hergestellter Koks eine ausreichende Schwefelmenge, um den Schwefelgehalt der gebrannten Elektroden auf den erforderlichen Stand zu erhöhen. Die Verwendung von Koks mit hohem Schwefelgehalt zur Elektroden herstellung ohne kostspielige Vorbehandlung, wie Entschwefelung, führt zu wesentlichen Einsparungen.
Es wurde in umfassenden Versuchen festgestellt, dass selbstbrennende Anoden oder Söderberg-Anoden bei Verwendung von 25 Gew. % durch das Wirbel- schichtverfahren hergestelltem Koks (mit einem Schwe felgehalt von etwa 6 /) im Koksaggregat, was zu 2,4 Gew. % Schwefel in der gebrannten Kohle führt, nach dem Gebrauch im Aluminiumreduktionsver- fahren einen um 1 %2 % geringeren Kohleverbrauch ergaben als Söderberg-Anoden,
welche aus durch Ver kokung mit verzögerter Koksbildung erzeugtem Petrol- koks 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 Gew. durch das Wirbelschichtverfahren hergestelltem Koks im Koksaggregat, wodurch in der gebrannten Kohle ein Schwefelgehalt von 2,9 Gew. % entstand, nach dem Gebrauch im Aluminiumreduktionsprozess einen um 3 % geringeren Kohleverbrauch als Söderberg-Anoden, welche aus durch Verkokung mit verzögerter Koks- bildung erzeugtem Petrolkoks mit niedrigem Schwefel gehalt hergestellt wurden.
In beiden Fällen zeigte sich beim Betrieb der Anoden keine feststellbare Wirkung auf die Stromausbeute.