DE1471120A1

DE1471120A1 - Elektrodenmasse

Info

Publication number: DE1471120A1
Application number: DE19601471120
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Elektrokemisk AS
Current assignee: Elektrokemisk AS
Priority date: 1959-02-23
Filing date: 1960-02-20
Publication date: 1968-11-28
Also published as: ES255332A1; BE587832A; CH395552A; SE305325B; DE1471120B2; DE1471120C3; US3102041A; GB937435A

Description

II/B FRANKFURT (MAIN), 19.2.1960

Jilektrokemisk A/3, Oslo/ Morwegen, Radhusgaten 23

Elektrodenmasse

Bei der Verwendung von Kohleelektroden in elektrischen Oefen zur sohmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium ist unter ungünstigen Betriebsverhältnissen das Absanden der Elektrode eine bekannte Erscheinung. Die Absandung besteht darin,dass feine Kohlepartikel nach und naoh von der Anode abrieseln, von deren Unterfläche weggewaschen werden und auf dem Schmelzbad liegen bleiben. Hierdurch wird die Elektrode übermässig abgenutzt. Auch wird das Had verunreinigt und muss von Zeit zu Zeit geschäumt werden. Durch dieses Schäumen entfernt man jedoch gleichzeitig einige der sehr wertvollen i'luorverbindungen,die einen Hauptbestandteil des elektrolytischen Bades ausmachen, was grosse wirtschaftliche Verluste herbeiführt. Weiterhin stört das Abaanden den Ofenbetrieb

und verursacht einen Mehrverbrauch von Elektroderimasse, was ebenfalls bedeutende wirtschaftliche Verluste mit eich führen kann, beispielsweise hat eine fabrik mit einer Jahresproduktion von 30 000 t bei einem iViassepreis von ^00.- DM/ t bei einer Absandungsmenge von 50 kg Hasse/ t Mehrkosten von 450 000 DM /Jahr. Es ist daher von grösstem Interesse, Elektroden herstellen zu können, bei denen das Absanden ganz vermieden oder auf e in Minimum reduziert wird.

Bei der Anwendung von Rohmaterialien gewöhnlicher Qualität kann man zwar bei günstigen Betri ebsverhi.ltnissen ein störendes Absanden vermeiden. Man ist jedoch sehr daran interessiert, das Absanden auch bei ungunstigen -^etrieosverhältnissen zu vermeiden; dieses Problem ist Gegenstand grosser Aufmerksamkeit geworden.

wie bekannt, dient als Masse für Kohleelektroden sogenannter i'rockenstofi', wie z.B. Petrolkoks^ Vechkoks oder andere aschearme Kokstypen, der calciniert, auf bestimmte Kornfraktionen zerkleinert und gesiebt wird. Der Trokkenstoff wird danach mit einem -oindemittel, das gewöhniicherweise aus Pech besteht, gemisiit. Die sogenannten •Söderberg-iilektroden werden in dem xilektrolyseofen

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zufolge des cStromdurchganges und der aus aem Ofen selbst emporsteigenden Wärme gebacken,während lertiggebrannte Elektroden in einem separaten Ofen gebacken werden, während des Backens wird aas bindemittel verkokt, wodurch die einzelnen Trockenstoffkürner gebunden werden, so dass eine feste Elektrode entsteht. Λ

±>ei der Behandlung des Problems der Vermeidung des Absandens wurae aavon usge^an^en, aass aas Absanden einer selektiven Zehrung der Elektrode zuzuschreiben ist,indem der Bindemitteiko&s rascher abgezehrt wiru .»ls der Trocken· stoffkoks. Wenn deshalb die Zelning des Bindemittelkokses um ein einzelnes Trockenstoffkorη herum eine gewisse ^ieie, die von der Grüsse des Trockenstoffkornea abhängig ist, erreicht hat, wird sich das Trockenstoffkorn von der elektrode lüsen, in das Jchmelzbad hinabfallen und somit absanden.

Es wurde nun das System i'einsöoff/Pecnicoks eingehend stu_ diert. Peinstoff ist die Peinfraktion des Trockenstoffes, der in einer Kugelmühle soweit zerkleinert worden ist,dass er ein 100 Maschen Sieb US.Sieve System passiert und dass zugleich etwa öOjt ein 200 Haschen Sieb TJS.Sieve System passieren. Die Maschenweite für ein 100 Haschen Sieb ist U^ 149 nun und für ein 200 Maschen Sieb 0,074 mm.

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_A BAD OFUGINAL

Struktur des verkokten Feinstoffes und PechKokses ist grundlich untersucht worden, u.a. durch das Studium der sogenannten Mikroporosität. Unter Mikroporosität ist zu verstehen das Volumen der Poren im Verhältnis zur Summe der Volumina aes dichten .Bindemittelkokses und der Poren. Von Mikroporosität ist deshalb die Hede,weil die loren einen Durchmesser von 0,005 bis 1OyU' aufweisen. Diese Mikroporosität wird an Probe-elektroden aus calciniertem Trockenstoff gemessen.

Der zerkleinerte Trockenstoff wird mit bindemittel gemischt. Die Probeelektrode wird danach im Laufe von 20 Stunden bei 950° U unter Anwendung eines Druckes von

^u»5 kg/cm verkokt. Danach wird die Dichte der Elektrode in Kerosen und Quecksilber gemessen. Die Versuche haben gezeigt, dass man bei derartigen Messungen im wesentlichen die Porösität des Bindemittelkokses bestimmt, da die Poren des Trockenstoffkokses entweder mit .Bindemittelkoks gefüllt oder «on diesem bedeckt sind. Die tatsächliche Mikroporosität des Sindemittelkokses wird auf der Grundlage des beobachteten spezifischen Gewichtes bzw. des Volumengewichtes und der Menge des Bindemittelkokses in der Mischung berechnet, ^ewöhnlicherweise liegt die Mikroporosität des Bindemittelkokses im Bereich von 40 - 60$. Es hat sich nun

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herausgestellt,dass die Mikroporosität umso grosser ist, je grosser die spezifische Oberfläche des Bindemittelkokses ist. Ba der Bindemittelkoks ausserdem in weit dünneren Schichten vorliegt als der dichtere Trockenstoffkoks, wird der -tfindemittelkoks rascher weggezehrt als_% die Trookenstoffkörner,die dadurch ihre Verankerung in der elektrode verlieren und,wie oben beschrieben, vom Bade weggewaschen werden·

Während des Stadiums des Absandungsproblems konnte festgestellt werden,dass das Absandungsphänomen mit der Mikroporosität des verkokten Bindemittels zusammenhängt,und zwar so,dass die selektive Zehrung des üindemittelkokses mit der Mikroporosität steigt.

Es wurde nun gefunden,dass die Mikroporosität des -Bindemi ttelkoKses vermindert werden kann,wenn das Bindemittel mit feingemahlenem, nicht calciniertem oder nur teilweise calciniertem Kohlstenstoffgut mit wenigstens 29ε flüchtigen Bestandteilen gemischt wird.

Demgemäss ist die Elektrodenmasse nach der Erfindung zur Herstellung von Kohleelektroden für schmelzelektrolytische Aluminiumeraeugung,die aus calciniertem, kohlenstoffhaltigem Material, dem sogenannten Trockenstoff,und Bindemittel besteht, gekennzeichnet durch einen Zusatz an fein-

gemahlenem, nicht oder nur teilweise calciniertem Kohlenstoff gut, das wenigstens 2$ flüchtige Bestandteile aufweist.

Beispielsweise wird die Mikroporosität des liindemittelkokses in fertig gebackenen Elektroden von 58 auf 35$ herabgesetzt,wenn 20 ü-ew.yo,bezogen auf die gesamte Peinstoffmenge, feingemahlener Rohpetrolkoks mit 12$ flüchtigen Bestandteilen und der maximalen Korngrösse von 20 «*' der Elektrodenmasse hinzugefügt werden.

Die Versuche zeigten auch,dass die Mikroporosität bei steigender Menge von feingemahlenem Kohlenstoffgut,z.B. Rohpetrolkoks, gleichmässig abnimmt. Es hat sich gegeigt, dass durch Zugabe von z.B. Rohpetrolkoks die Mikroporosität sowohl in guten als auch in schlechten Bindemitteln herabgesetzt werden kann, so dass die Qualität des Bindemittels durch einen solchen Zusatz verbessert werden kann.

Die Korngrüsse des nicht oder nur teilweise calcinierten Kohlenstoffgutes Kann innerhalb ziemlich weiier Grenzen variiert werden, öhre dass die günstige Einwirkung auf die Mikroporosität des dindemittelkoKses vermindert wird. Die Korngrösse sollte jedoch geringer als 1 mm »ein.

Man erzielt dieselben Ergebnisse, gleichgültig, ob man das Kohlenstoffgut mit dem Bindemittel vor dessen Mischung mit dem Trockenstoff mischt oder es zusammen mit dem Trockenstoff und dem Bindemittel in die Mischmaschine gibt, oder es zusammen mit dem Trockenstoff vor der Bindemittelzugabe vermählt.

Ebenfalls kann man einen Teil des Feinstoffes (Feinfraktion des Trockenstoffes) durch nicht calciniertes Kohlenstoffgut ersetzen. Man hat mit einem Ersatz des i«ahlgutes bis zu 7b$ gute Erfolge erzielt· Das optimale Geoiet scheint zwischen IU und 50$ zu liegen.

Ausser Rohpetrolkoks,der je nach der Herstellungsmethode 5 - 30$ flüchtige Bestandteile enthält, könne η auch feingemahlener Pechkoks mit einem ähnlichen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen oder sogenannter Superkofcs, aer aus Flotationskohle hergestellt wird und 10 - 20$ flüchtige Bestandteile enthält, allein oder im Gemisch verwendet werden.

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Claims

.Patentansprüche:

1) üiektrodenmasse zur Herstellung von kohleelektroden für schmelzelektrolytische Aluminiumerzeugung,die aus einem calcinierten kohlenstoffhaltigen Material, dem sogenannten Trockenstoff, und einem Bindemittel bestehen, gekennzeichnet durch einen Zusatz an feingemahlenem,nicht oder nur teilweise calciniertem Kohlenstofi'gut ,das wenigstens 2$ flüchtige Bestandteile aufweist.

2) Elektrodenmaase nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Jt'einfraktion des Trockenstoffes ganz oder teilweise durch feingemahlenes Kohlenstoffgut ersetzt ist.

3) Elektrodenmasse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feingemahlene Kohlenstoffgut in einer Korngrösse von höchstens 1 mm vorliegt.

4) Elektrodenmasse nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet ,dass höchstens 759^» vorzugsweise 10 bis 5O?6, der Feinfraktion des Trockenstoffes durch feingemahlenes Kohlenstoffgut ersetzt sind.

5) Elektrodenmasse nach Ansprüchen 1 - }, dadurch gekennzeichnet, dass das feingemahlene Kohlenetoffgut aus uncalciniertem Peohkoks, niedercalciniertem rechkoks und/oder Superkoks besteht.

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