DE2460256C3

DE2460256C3 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffauskleidungsmaterialien und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE2460256C3
Application number: DE2460256A
Authority: DE
Inventors: Anfinnur British Columbia Mikkelsen (Kanada)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2460256A1; JPS569474B2; BR7410629D0; FR2255395B1; JPS5095311A; CA1052961A; US3932244A; NO139601B; ES433053A1; NL7416577A; GB1456127A; FR2255395A1; NO744564L; NO139601C; DE2460256B2; AU7653774A; CH614917A5

Description

Aluminium wird im allgemeinen durch elektrolytische Reduktion aus Aluminiumoxid, das in geschmolzenem Kyrolith (Na₃AIF₆) gelöst ist, hergestellt Üblicherweise besteht die Kathode aus Kohlenstoff und bildet die Innenauskleidung der Reduktionszelle. Da die Betriebsbedingungen der Zelte hart sind, muß die Kohlenstoffkathodenauskleidung von hoher Qualität sein. Das zur Zeit verwendete typische Kohlenstoffmaterial für solche Auskleidungen ist calcinierter Anthrazit oder metallurgischer Koks. Die Auskleidung wird aus teilchenförmigen! Kohlenstoff hergestellt, der mit Hilfe eines Bindemittels zusammengehalten wird und entweder in Form von vorgeformten Blöcken (vorgebrannte Blöcke) oder als monolithische Struktur vorliegt, die aus Kohlenstoff gebildet, mit einem Bindemittel vermischt und an Ort und Stelle gepreßt wird. Das Gemisch aus Kohlenstoff und Bindemittel wird auch als Mörtel verwendet, um Konstruktionen, die aus vorgebrannten Blöcken bestehen, zusammenzuhalten und zu versiegeln. Vor Inbetriebnahme der Zelle muß das Kohlenstoffgemisch gebrannt werden, um es zu härten,

Als Bindemittel for Kohlenstoffkörper sind neben Pechen, wie Kohlenteerpech, z. B, Furanharze (US-PS

3t 12 208; DT-OS 22 04549) und auch Gemische aus Kunstharzbindern und Pechen bekannt (DT-AS 12 30 344; US-PS 37 02 771). In der DT-OS 20 39 154 ist die Herstellung von Kohlenstoffkörpern beschrieben, die sich unter anderem als Elektroden für die Aluminiumherstellung eignen. Das dort vorgeschlagene Bindemittel besteht zu 50 bis 75% aus Pech, das vorzugsweise einen höheren Schmelzpunkt aufweist, und im übrigen aus einem Furanharz, dessen Härtung im Sauren oder Alkalischen durchgeführt werden kann.

Während der Elektrolyse greift der geschmolzene Elektrolyt, der bei einer Temperatur von etwa 800 bis 1000° C gehalten wird, den Kohlenstoff der Ofenauskleidung an. Der Elektrolyt und die Elektrolyseprodukte werden absorbiert, wodurch die Auskleidung reißt und unbrauchbar werden kann. Eine Ofenauskleidung hat im allgemeinen eine Lebensdauer von einem ]ahr an aufwärts, bevor eine Neuauskleidung notwendig wird.

Beim Auswechseln von Ofenauskleidungen werden wesentliche Mengen an verbrauchtem, verunreinigtem Ofenauskleidungskohlenstoff entfernt Die Verunreinigungen sind hauptsächlich Na", NaAIF₆, NaAlO₂, AI₂O₃, kleinere Mengen an Aluminiummetall und Aluminiumcarbide und -nitride. Diese Materialien stellen einen Verlust an wertvollem Material aus dem Bad dar. Es wurde eine Anzahl von Versuchen unternommen, wertvolles Material aus verbrauchten Tiegelauskleidungen zurückzugewinnen. In der DT-PS 21 41 181 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem zerkleinertes TiegeT-überzugsmaterial mit Hilfe von trockenem Wasser- dampf hydratisiert wird, um die enthaltenen Carbide und Nitride von Aluminium zu hydrolysieren. Diese Hydratisierung bewirkt eine weitere Aufspaltung des zerkleinerten Kohlenstoffs, und das erhaltene hydratisierte Produkt kann klassifiziert werden in eine grobe Fraktion, aus der Kohlenstoff in wiederverwendbarer Form gewonnen werden kann, und eine feine Fraktion, aus der chemisches Material, wie z. B. Aluminiumoxid und Fluoride, die zur Wiedereinsetzung in einer Reduktionszelle geeignet sind, zurückgewonnen werden kann. Die restlichen Verunreinigungen der grobkörnigen Fraktion reagieren im wesentlichen alkalisch.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofi'auskleidungsmaterialien bereitzustellen, bei dem in einfacher und wirtschaftli eher Weise Kohlenstoff aus verbrauchten Auskleidun gen von Reduktionszellen wiederverwendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe eignet sich das in den Patentansprüchen gekennzeichnete Verfahren.

Die erfindungsgemäß hergestellten Kohlenstoffauskleidungsmaterialien sind entweder in Block- oder in monolithischer Form insbesondere als Auskleidung für Aluminium-Reduktionszellen verwendbar. Der Ausdruck »Furanbindemittel«, wie er in dieser

Ao Anmeldung verwendet wird, betrifft Bindemittelsysteme, in weichen Furfurylalkohol oder Furfural eine der Hauptkomponenten darstellt Üblicherweise werden Furanbindemittel gehärtet, indem man einen sauren oder alkalischen Katalysator zugibt und gegebenenfalls die Reaktion durch Erhitzen beschleunigt. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß es nicht notwendig ist, einen Katalysator hinzuzugeben, weil die alkalischen Verunreinigungsmatenalien in dem aus Tiegelausklei-

«Jungen wiedergewonnenen Kohlenstoff diese Funktion auf adäquate Weise übernehmen, Es wird angenommen, daß die Verunreinigungen, die als Katalysatoren wirken, beispielsweise NaF, Na₃AIFs und NaAIO₂ sind. Das bedeutet wiederum, daß einfaches Vermischen des wiedergewonnenen teilchenförmigen Kohlenstoffs mit dem durch Alkali katalysierbaren Furanbindemittel die Polymerisation des Bindemittels und die Härtung des Gemisches bewirkt, ohne daß ein Katalysator hinzugegeben oder Hitze angewendet werden muß.

Geeignete durch Alkali katalysierbare Furanbindemittel sind beispielsweise Gemische aus Furfural und einem Phenol, Furfural und einem Keton, z. B, Aceton oder Cyclohexanon, und Furfurylalkohol, einem Aldehyd und einem Amin, z. B. Furfurylalkohol, Formaldehyd und Harnstoff. Ein zur Zeit im Handel befindliches, durch Alkali katalysierbares Furanbindemittel ist ein Gemisch aus Furfurol und Cyclohexanon und möglicherweise etwas Furfurylalkohol. Die katalytische Polymerisation seither Furanbindemittel erfordert keine äußere Anwendung von Hitze, obwohl Hitze verwendet werden kann, wenn dieses erforderlich bzw. erwünscht ist, um die Polymerisation zu beschleunigen.

Das erfindungsgemäß verwendete Bindemittelmaterial enthält vorzugsweise hochschmelzendes Pech, um dem Gemisch verbesserte mechanische Festigkeit zu geben, bevor das Furanbindemittel gehärtet wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Kohlenstoffauskleidungsmaterialien in Formen hergestellt und aus den Formen entfernt werden, um zu härten, z. B. um Tiegelauskleidungsblöcke herzustellen; die Verwendung von Furanharz ohne Pech als Bindemittel ergibt sehr empfindliche »Grunw-BIocke. Dies ist weniger wichtig, wenn die Materialien ir/ situ härten, z. B. monolithische Tiegelauskleidungssektio.ien im Tiegel bilden. In bestimmten Situationen, d. h. in Mischungen zum Fixieren von Anodenzapfen in vorgebrannten Blockanoden, kann es unter Umständen vorteilhaft sein, das Pech mit hohem Schmelzpunkt wegzulassen. In diesen Mischungen wird das gewünschte Maximum an Bindung zwischen dem Stahl und dem Kohlenstoff wahrscheinlich in pechfreien Systemen erreicht werden, weil das Pech die Viskosität des Bindemittels wesentlich erhöht Der Ausdruck »hochschmelzendes Pech« bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Pech mit einem Erweichungspunkt von wenigstens 130⁰C, der vorzugsweise höher als 150°C liegt Ein geeigneter Pech typ ist Gebläseofenpech, das einen typischen Erweichungspunkt von etwa 160°C aufweist. Ein spezifisches Beispiel eines Gebläseofenpechs hat folgende Charäkteristika:

Erweichungspunkt 160° C Verkokungswert·) 68% Unlösliche Bestandteile in Cyclohexanon 38,7% Unlösliche Bestandteile in Benzol 42,5% Unlösliche Bestandteile in Chinolin 17,7%

Unlösliche Bestandteile in Furfural 51,0% Siebanalyse nach Ty I e r:

Größer als 03 mm 7,9% Kleiner als 0,3 ffiifi, größer als 0,149 mm 47,8% Kleiner als 0,149 mm, größer als 0,074 mm 32,8%

Kleiner als 0,074 mm 11,5% *) Bei der Pyrolyse zurückbleibender Koks.

Neben der Herstellung geformter Kohlenstoffkörper mit größerer Festigkeit in ungebranntem Zustand bewirkt die Verwendung eines hochschmelzenden Peches außerdem, daß die Kosten des Bindemittelmaterials reduziert werden und daß eine besser verarbeitbare Mischung hergestellt wird, Die gehärteten Bindemittelharae, die das Pech einschließen, werden leicht plastisch bei Temperaturen von 150 bis 200⁰C, Diese Plastizität kann sich sehr vorteilhaft auswirken, weil thermische Spannungen in neuen Tiegelauskleidungen beseitigt werden. Das Pech liegt vorzugsweise in feinverteilter Form vor, z, B, hat die Hauptmenge erne Teilchengröße von kleiner als 03 mm, um ein gutes Vermischen und innigen Kontakt mit dem Furanbindemittel zu gewährleisten, Wena Pech verwendet wird, liegt das Verhältnis von Pech zu Furanbindemittel typischerweise zwischen 35 :65 und 50 :50, wobei ein

Verhältnis von etwa 40 :60 besonders bevorzugt ist

Die Menge an Bindemittel liegt typischerweise bei 11 bis 14 Gew-%, vorzugsweise bei 12 bis 13,5 Gew.-%, und insbesondere bei etwa 12,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ungehärteten Verbundmischung. Die Verwendung kleinerer Mengen an Bindemitteln ist möglich, aber Rohblöcke mit 10 Gew.-% Bindemittelgehalt sind sehr schwer zu handhaben. So niedrige Mengen an Bindemittel ergeben Verbundmaterialien mit erhöhtem spezifischem Widerstand, eine Eigen schaft, die unerwünscht ist, wenn das Verbindmaterial in Elektrodenstrukturen verwendet werden soll. Größere Mengen an Bindemitteln ergeben einen herabgesetzten spezifischen Widerstand und verbesserte Festigkeit im Rohzustand, bei einem Gehalt von mehr als etwa 14 Gew.-% können die Verbundmaterialien jedoch beim Erhitzen bersten.

Der teilchenförmige Kohlenstoff, der erfindungsgemäß verwendet wird, hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,16 bis 13 cm. Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere die Verwendung von Kohlenstoff, der aus Tiegelauskleidungen wiedergewonnen wurde, betrifft, ist es auch möglich, neuen teilchenförmigen Kohlenstoff als Teil des Kohlenstoffausgangsmaterials zu verwenden. Der maximale Ac'eil an neuem Kohlenstoff im Ausgangsmaterial liegt praktischerweise bei etwa 50%, da größere Mengen den Zusatz von alkalischem Katalysatormaterial notwendig machen können, um das Furanbindemittelmaterial adäquat zu härten. In einigen Fällen, selbst wenn weniger als 50% neuer Kohlenstoff verwendet werden, kann es vorteilhaft sein, eine kleine Menge an Alkali, wie beispielsweise Natriumhydroxid, zuzugeben, um die Polymerisation zu beschleunigen. Die Menge an zugesetztem Katalysator sollte jedoch sorgfältig geregelt werden, weil

so überschüssiger Katalysator das Härten zu sehr beschleunigen kann, so daß möglicherweise nicht genügend Zeit zur Verfügung steht um das Gemisch zu verformen. Wie schon angegeben wurde, enthält Kohlenstoff aus Tiegelauskleidungen als Verunreinigungen Anteile an Aluminiumnitriden und -carbiden. Da diese Materialien reaktionsfähig sind, insbesondere mit Wasser, und während der Reaktion die Struktur des Kohlenstoffs, in welchem sie absorbiert sind, zerbrechen, sollten diese Materialien vorzugsweise entfernt werden, bevor der aus Tiegelauskleidungen wiedergewonnene Kohlenstoff zur Herstellung von Verbundmaterialien weiterverwendet wird. Die Entfernung von Carbiden und Nitriden kann geeigneterweise durch Hydratisierung der Tiegel- Auskleidungen durchgeführt werden. Obwohl das spezielle Hydratisierungsverfahren für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist, vorausgesetzt jedoch, daß dadurch die unerwünschten

Verunreinigungen wirkungsvoll entfernt werden, wird diese Hydratisierung außerordentlich gern durchgeführt, um ein trockenes Produkt herzustellen. Ein Verfahren, nach welchem dieses erreicht werden kann, ist in der PT-PS 2141181 beschrieben, und da nach dem darin beschriebenen Verfahren Kohlenstoff hergestellt wird, der für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet ist, ist der nach dem Verfahren behandelte Kohlenstoff eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Das Trockenhydratisierungsverfahren gemäß der US-PS 36 35 408 betrifft das Aufschließen von verbrauchtem Tiegelauskleidungskohlenstoff und die Hydratisierung der Fragmente mit trockenem Wasserdampf, die typischerweise bei Wasserdampfdrücken von 1 bis 3 atü und bei Temperaturen von 120 bis 200⁰C während 4 bis 10 Stunden oder bis zur vollständigen Hydrolyse der Carbide und Nitride durchgeführt wird. Während der Hydratisierungsreaktion werden Ammoniak und Kohlenwasserstoffe aus den Nitriden und Carbiden gebildet, so daß das Nachlassen der Entstehung dieser Materialien eine geeignete Indikation für die Btendigung der

Hydratisierung sein kann. Pie Hydrolyse der Carbide und Nitride ergibt Hydroxide und/oder hydratisierte Oxide von Aluminium, Die Volumenänderung während der Reaktion bewirkt ein weiteres Aufbrechen der Kohlenstofffragmente, wobei die relativ feinen Partikelchen einen hohen Anteil von Nicbt-Koblenstoffmateria-Ijen enthalten. Das Sieben des hydratisierten Kohlenstoffs ist ein geeigneter Weg, eine grobe Fraktion von mehr als 0,16 cm abzutrennen, die typischerweise 40 bis 90 Gew,-% und im allgemeinen wenigstens 50 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Typischerweise enthält die grobe Fraktion bis zu etwa 20% zurückgehaltene Fluoride und bis zu etwa 30% zurückgehaltene Oxide und Hydroxide von Aluminium. Ein typisches Material, das etwa 46% restliche Nicht-Kohlenstoffsubstanzen enthält, reagiert bei 5%iges NaOH.

Es wurde nun gefunden, da3 wiedergewonnener Kohlenstoff, der durch Hydratisierung von verbrauchten Tiegelauskleidungen, die zwischen 921 bis 3200 Tagen als waren, erhalten v.irde, die folgende chemische Analyse in Gewichtsprozenten aufweist:

Na

Ca	Asche	AI₂N₂	(2)	AI₄C₃
		(D	<0,l	(I)
2,0	40,0	<2,0	0,3	<2,0
3,6	46,5	1,8	<0 1	4,5
0,8	35,4	0,1	0,1

(2)

Typischer Gehalt Höchster Gehalt Niedrigster Gehalt

(1) Vor der Hydratisierung.

(2) Nach der Hydratisierung.

54,0 12,0 13,0

62,9 16,0 15,2

44,2 4,5 9,3

Die Eigenschaften dieses wiedergewonnenen Kohlenstoffs (nach der Hydratisierung) waren wie folgt:

Dichte

(g/cm³)

Porosität

Mittlere Kristallitdicke

(Ä)

Zwischen-Schichtabstand

(A)

Typischer Wert
Höchstwert
Niedrigster Wert

2,35
2,38
2,24

11,7
14,1
10,7

376
440
352

3,365
3,370
3,360

Wenn der wiedergewonnene Kohlenstoff (die Fraktion mit mehr als 0,1b cm) als Rohstoff zur Herstellung der Kohlenstoffmischung verwendet wird, wird dieser weiter zerkleinert, bis eine erwünschte Teilchengrößenverteilung erreicht ist, wie sie beispielsweise den folgenden Angaben entspricht:

Teilchengröße (mm) Gewichtsprozent*)

Teilchengröße (mm)	Gewichtsprozent*)
5,7	9 bis 10
4,70	21 bis 24
3,30	25 bis 37
2,38	27 bis 44
2.00	29 bis 45
1.41	34 bis 45
0,84	39 bis 47
0.63	49 bis 52
0,50	57 bis 58
0.30	63 bis 64

0,23 70 bis 71

0,149 77 bis 78

0,099 81 bis 82

0,074 84 bis 86

*) Zur Erläuterung der vorstehenden Tabelle ist zu sagen, daß die Prozentangabe, die für jede Siebgröße gegeben ist, den Prozentanteil des gesamten Materials angibt, das vom Sieb der genannten Maschengröße zurückgehalten wird; somit sind beispielsweise 34 bis 45% der Gesamtmischung des Materials größer als 1.41 mm.

Die Kohlenstoffkörper können au.', den Ausgangsmaterialien direkt hergestellt werden. Der teilchenföi mige Kohlenstoff und das Bindemittel werden im allgemeinen bei Raumtemperatur vermischt und dann entweder unter Druck, d.h. bei etwa 150kg/cm², verpreßt oder bei etwa 035 kg/cm² gerüttelt. Beim Füllen der Formen, ganz gleich, ob vorgeformte Blöcke

oder monolithische Sektionen in situ gebildet werden sollen, wird die vermischte ungehärtete Zusammensetzung im allgemeinen gerüttelt oder gestampft, um eine gleichmäßige und vollständige Ausfüllung der Form zu gewährleisten. Wenn das Formpressen in großem Umfang angewendet wird, kann der auf das Gemisch ausgeübte Druck höher als 150 kg/cm² liegen, um Reibungsverluste in der Form zu kompensieren. Die Erhöhung des Druckes scheint wenig Wirkung auf die Dichte des gehärteten Endproduktes zu haben. Wenn vorgeformte Blöcke hergestellt werden, kann das Verbundmaterial aus der Form entfernt und bis zum vollständigen Aushärten gelagert werden. Gehärtete Blöcke haben typischerweise Dichten von 1,9 bis 2,1 g/cm³.

Da das Furanbindemittel ein Zweikomponentensystem ist, ist es aus verfahrenstechnischen Gründen bevorzugt, das Furanbindemittel dem Kohlenstoffgemisch zuzusetzen, das schon das Pech enthält, falls dieses verwendet wird.

Die Verwendung von rückgewonnenem Kohlenstoff im Verfahren nach der Erfindung war nicht naheliegend, da dieser üblicherweise alkalisch reagiert, wie etwa 5gew.-%iges NaOH. Werden jedoch alkalisch härtbare Furanharze als Bindemittel des Typus nach der DT-OS 20 39 154 verwendet, so kann die Menge des alkalischen Katalysators nicht mehr als 1 Gew.-% des Gesamtgemisches betragen, da sonst das Gemisch eine zu kurze Gebrauchsdauer aufweist, um in der Praxis eingesetzt werden zu können. Wie sich aus Beispiel 4 der DT-OS 20 39 154 ergibt, führt die Anwendung von etwa 0,8 Gew.-% Alkali (NaOH) als Katalysator zu Gebrauchsdauern von etwa einer Stunde. Derartige Zeiten sind jedoch für die Praxis zur Auskleidung von Aluminiumreduktionszellen mit Kohlenstoffkörpern zu kurz, um die entweder vorgegossenen oder in situ gebildeten großen Blöcke, die zur Gefäßauskleidung dienen, zu erzeugen. Wird jedoch die Katalysatormenge verringert, um zu einer längeren Gebrauchsdauer zu kommen, so können die Eigenschaften des gehärteten Körpers, insbesondere die Festigkeit und der Verkokungswert, nicht mehr befriedigen.

Es mußte daher erwartet werden, daß verbrauchter Kohlenstoff aus Aluminiumreduktionszellen, der einen Alkaligehalt, der bis zu etwa 5% NaOH entspricht, enthält, für die erfindungsgemäßen Zwecke nicht mehr verwendbar sei. Dies vor allem deshalb, weil ein derartig hoher Alkaligehalt bei der Härtung mit alkaliempfindlichen Furanharzen nahezu augenblicklich zu einer sehr raschen Härtung des Gemisches hätte führen müssen, so daß eine geeignete Vermischung bzw. eine Auskleidung angesichts der zu kurzen erwarteten Gebrauchsdauer nicht möglich schien. Es ist daher überraschend, daß erfindungsgemäß die erwartete sehr rasche Reaktion nicht eintritt Wird rückgewonnener Kohlenstoff verwendet, so ergibt sich trotz des hohen Alkaligehalts eine Bearbeitungszeit des Gemisches, die ausreichend ist, um sehr große Körper zu erzeugen, wie dies beispielsweise bei Aluminiumreduktionszellen der Fall sein kann, die nach der Härtung ausgezeichnete Druckfestigkeiten und gute Verkokungswerte aufweisen. Typischerweise beträgt die Gebrauchsdauer des Gemisches über 5 Stunden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kohlenstoffauskleidungsmaterialien sind insbesondere zur Herstellung oder zum Reparieren von Zellenauskleidungen, die in der Aluminiumproduktion verwendet werden, geeignet. Die vorhandenen verunreinigenden Materialien sind auf jeden Fall im

ίο Elektrolyten enthalten, und ihre Gegenwart in dem Kohlenstoff scheint die Absorption von weiteren Verunreinigungen aus dem Elektrolyten zu verhindern bzw. zu verzögern. Messungen an solchen Materialien an den Seitenwänden von im Betrieb befindlichen

is Aluminiumreduktionszellen haben gezeigt, daß ebenso wenig seitliche Abtragungen auftreten wie bei Standard-Seitenwandblöcken, die aus üblichen Kohlenstoffmaterialien hergestellt wurden.

Beispiel

816,5 kg teilchenförmiger wiedergewonnener Kohlenstoff und 122,5 kg Bindemittel (73,5 kg eines Furanes bindemittels und 49 kg Gebläseofenpech) wurden verwendet, um 10 feste Seitenwandblöcke herzustellen, von denen jeder eine Enddimension von 55,9 χ 40,6 χ 16,5 cm aufweist. Das Kohlenstoff material und das Gebläseofenpech wurden zunächst 10 min lang

,o in einem Mischgefäß kalt gemischt (bei Raumtemperatur). Das Furanbindemittel wurde dann zu dem Gemisch hinzugegeben und das Vermischen 40 min lang fortgesetzt. Nachdem der Mischvorgang beendet war, wurde das Gemisch in Formen, die mit Öl eingefettet wurden,

vs gefüllt (wobei die Formen, wenn es erforderlich bzw. erwünscht ist, auf etwa 40⁰C vorgewärmt sein können) und mit Hilfe eines bekannten Rüttelverfahrens gerüttelt, und zwar für einen Zeitraum von etwa 10 min. Anschließend wurden die Blöcke vorsichtig aus den Formen herausgenommen und auf einer ebenen Oberfläche bei Raumtemperatur so lange gelagert, bis ein vollständiges Erhärten stattgefunden hatte, z. B. nach etwa einer Woche. Die Blöcke wurden dann auf die Enddimensionen gebracht und in einem Luftstrom getrocknet. Wenn exakte Mengen an Mischgut in die Form eingewogen werden, ist kein Zuschneiden erforderlich.

Blöcke, die auf diese Art und Weise hergestellt wurden, haben physikalische Eigenschaften, die denen von bekannten vorgebrannten Blöcken entsprechen. Die Dichte von mehreren Blöcken, die gemäß Verfahren hergestellt wurden, die im wesentlichen den vorstehend angegebenen Bedingungen ähnlich waren, lag zwischen 1,93 und 2,06 g/cm³. Zwei Auskleidungen, die aus den nach dem angeführten Verfahren hergestellten Blöcken angefertigt wurden, waren nach 25 Monaten bzw. 18 Monaten noch in Betrieb in Aluminiumreduktionszellen; der Betrieb der Zelle verlief gut, und es gab keine Anzeichen einer übermäßigen Seitenerosion.

Claims

Patentansprüche;

U Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffausklejdungsmaterialien, gemäß dem teilchenförmiger Kohlenstoff mit einem Bindemittel, das ein Gemisch eines alkalisch härtbaren Furanbindemittels und eines Peches mit hohem Schmelzpunkt darstellt, vermischt, die Mischung geformt und das Bindemittel in Anwesenheit von Alkali härten gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoff im wesentlichen solcher eingesetzt wird, der aus der Kohlenstoffauskleidung einer Aluminiumreduktionszelle rückgewonnen wurde und der ausreichend Alkali enthält, welches von verunreinigenden Chemikalien, die in der Reduktionszellenauskleidung absorbiert sind, herrührt, um die Härtung des Furanbindemittels zu katalysieren, wobei dieser Kohlenstoff zur Zersetzung rückständiger Aluminiumnitride und -carbide hydratisiert worden ist, daß das Bindemittelgemisch in einer Menge von H bis 14 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtmischung, zugesetzt und daß ein Gewichtsverhältnis von Furanbindemittel zu Pech von 65 :35 bis 50 :50 gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelgemisch in einer Menge von 12,5 Gew.-% zugesetzt und ein Gewichtsverhältnis von Furanbindemittel zu Pech mit hohem Schmelzpunkt von 60:40 eingestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Furanbindemittel Furfural und ein Phenol, Furfural und ein Keton oder Furfurylalkohol, ein Aldehyd und ein Amin verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Kohlenstoff einen geringen Anteil an Kohlenstoff enthält, wie er üblicherweise für Kohlenstoffauskleidungen verwendet wird.
5. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Kohlenstoffauskleidungsmaterialien zur Auskleidung von Aluminium-Reduktionszellen.