FR2786206A1 - Anode for use in electrolytic aluminum manufacture contains natural or refined sugar as binder instead of pitch - Google Patents
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Abstract
Description
ANODE POUR PRODUCTION D'ALUMINIUM, PROCEDE DEANODE FOR PRODUCING ALUMINUM, PROCESS FOR
FABRICATION D'UNE TELLE ANODE, PROCEDE DE FABRICATION MANUFACTURE OF SUCH ANODE, MANUFACTURING METHOD
D'ALUMINIUM UTILISANT UNE TELLE ANODE OF ALUMINUM USING SUCH ANODE
La présent demande se rapporte à des améliorations obtenues lors de l'étude et de la vérification relatives au produit pour la fabrication des anodes utilisé dans les The present application relates to improvements obtained during the study and verification relating to the product for the manufacture of the anodes used in the
procédés de fabrication électrolytique d'aluminium de base (ou de première fusion). electrolytic manufacturing processes for basic (or primary) aluminum.
Comme indiqué dans la demande de brevet FR-A- 9807579, il s'agit d'un nouveau type d'anode, dont la composition comprend des mélasses de sucre de canne en tant qu'agent de liaison et qui est utilisée dans les pots ou creusets pour la 1 0 réduction électrolytique de l'alumine en aluminium primaire. Plus particulièrement, la technologie présentée dans la demande de brevet FR-A- 9807579 se rapporte au remplacement de la poix électrolytique souvent utilisée dans les procédés classiques de fabrication des anodes dans l'industrie de l'aluminium primaire, par des mélasses As indicated in patent application FR-A-9807579, it is a new type of anode, the composition of which comprises cane sugar molasses as a bonding agent and which is used in pots or crucibles for the electrolytic reduction of alumina to primary aluminum. More particularly, the technology presented in patent application FR-A-9807579 relates to the replacement of the electrolytic pitch often used in the conventional processes for manufacturing anodes in the primary aluminum industry, by molasses
de sucre de canne, pures ou comprenant un additif. cane sugar, pure or containing an additive.
En vue d'améliorer et de diversifier la configuration de construction qui a été revendiquée dans la demande de brevet FR-A- 9807579, des améliorations de l'anode, destinée au procédé de fabrication et de production de l'aluminium, consistent en la possibilité de remplacer les poix électrolytiques utilisées dans les procédés classiques de fabrication des anodes de l'industrie de l'aluminium de base également par du sucre naturel (roux, complet, brun dur, Candy, cristallisé) ou du sucre raffiné, notamment du sucre roux, de la cassonade, du sucre VHP, du sucre à In order to improve and diversify the construction configuration which has been claimed in patent application FR-A-9807579, improvements to the anode, intended for the process of manufacturing and producing aluminum, consist of possibility of replacing the electrolyte pitches used in the conventional processes for manufacturing anodes in the basic aluminum industry also with natural sugar (brown, whole, hard brown, candy, crystallized) or refined sugar, in particular sugar brown, brown sugar, VHP sugar,
très haute pureté, du sucre cristallisé, du sucre raffiné et du sucre Candy ou similaire. very high purity, granulated sugar, refined sugar and Candy sugar or similar.
Donc, la technique d'utilisation de sucre roux, de cassonade, de sucre VHP, du sucre raffiné et du sucre Candy en tant que liant dans la fabrication de la pâte et des anodes crues, objet de la présente demande, est identique à la technique des procédés classiques de fabrication d'anode, basée sur la poix électrolytique, qui sont largement Therefore, the technique of using brown sugar, brown sugar, VHP sugar, refined sugar and Candy sugar as a binder in the manufacture of raw dough and anodes, which is the subject of the present application, is identical to the technique of conventional anode manufacturing processes, based on electrolytic pitch, which are widely
répandus dans l'industrie de l'aluminium. widespread in the aluminum industry.
De même, la teneur en sucre roux, cassonade, sucre VIIP, sucre cristallisé, sucre raffiné et sucre Candy est aussi en coke et en abouts ("butts") ainsi que les conditions opératoires telles que la température du mélange, la température de cuisson et la durée, représentent des paramètres qui peuvent varier selon les types de coke, de sucre roux, de cassonade, de sucre VHP, de sucre cristallisé, de sucre raffiné Likewise, the content of brown sugar, brown sugar, VIIP sugar, granulated sugar, refined sugar and Candy sugar is also in coke and butts, as well as the operating conditions such as the temperature of the mixture, the cooking temperature. and the duration, represent parameters which can vary according to the types of coke, brown sugar, brown sugar, VHP sugar, granulated sugar, refined sugar
et de sucre Candy et les additifs et/ou des propriétés exigées et de l'anode finale. and Candy sugar and the required additives and / or properties and the final anode.
Par conséquent, la composition d'anode, selon la présente amélioration, comprend environ 50 % à 70 % de coke de pétrole, 15 % à 30 % en poids d'abouts ("butts") et 10 à 25 % de sucre roux, cassonade, sucre VHP, sucre cristallisé, sucre Consequently, the anode composition, according to the present improvement, comprises approximately 50% to 70% of petroleum coke, 15% to 30% by weight of ends ("butts") and 10 to 25% of brown sugar, brown sugar, VHP sugar, granulated sugar, sugar
raffiné ou sucre Candy, exprimée par rapport au poids total de la composition. refined or Candy sugar, expressed relative to the total weight of the composition.
De préférence, le pourcentage de sucre roux, de cassonade, de sucre VHP, de sucre cristallisé, de sucre raffiné ou de sucre Candy utilisé dans la composition Preferably, the percentage of brown sugar, brown sugar, VHP sugar, granulated sugar, refined sugar or Candy sugar used in the composition
d'anode selon la présente amélioration est d'environ 16 % en poids. anode according to the present improvement is about 16% by weight.
Les additifs, substances à base de lithium, de fluor, d'aluminium, d'alumine, de bore et de soufre ainsi que leurs mélanges, selon la présente invention, peuvent Additives, substances based on lithium, fluorine, aluminum, alumina, boron and sulfur as well as their mixtures, according to the present invention, can
éventuellement présents à raison de 0 à environ 10 % en poids. optionally present in an amount of 0 to about 10% by weight.
L'anode selon la présente invention, présente par exemple une teneur maximale en impuretés telles que le fer, le silicium, le nickel, le vanadium, le sodium et le The anode according to the present invention, for example has a maximum content of impurities such as iron, silicon, nickel, vanadium, sodium and
calcium, d'environ 400 ppm.calcium, about 400 ppm.
L'anode selon l'invention, est caractérisée par exemple en ce que le coke de pétrole présente une teneur maximale en impuretés telles que le fer, le silicium, le nickel, le vanadium, le sodium et le calcium, d'environ 500 ppm, et une teneur en The anode according to the invention is characterized, for example, in that petroleum coke has a maximum content of impurities such as iron, silicon, nickel, vanadium, sodium and calcium, of approximately 500 ppm , and a content of
soufre d'environ 3,0 %.sulfur of about 3.0%.
Le procédé de fabrication des anodes selon la présente invention comprend la préparation d'un mélange contenant du coke de pétrole, des déchets d'anode issus d'une opération électrolytique appelée "butts" (ou "abouts") et du sucre roux, de la cassonade, du sucre V11P, du sucre cristallisé, du sucre raffiné ou du sucre Candy. Le coke de pétrole et des déchets d'anodes sont broyés, tamisés et classés en fractions de taille appropriée. Ensuite, ces fractions sont chauffées et mélangées avec le sucre roux, la cassonade, le sucre VHP, le sucre cristallisé, le sucre raffiné ou le sucre Candy, dans des malaxeurs, en continu ou en discontinu, à des températures comprises entre 150 C et 250 C. De préférence, la température convenable est de l'ordre de 190 C, et la durée du malaxage dépend de la nature et de la capacité de The process for manufacturing the anodes according to the present invention comprises the preparation of a mixture containing petroleum coke, anode waste from an electrolytic operation called "butts" (or "abouts") and brown sugar, brown sugar, V11P sugar, granulated sugar, refined sugar or Candy sugar. Petroleum coke and anode waste are crushed, sieved and classified into fractions of appropriate size. Then, these fractions are heated and mixed with brown sugar, brown sugar, VHP sugar, granulated sugar, refined sugar or Candy sugar, in mixers, continuously or batchwise, at temperatures between 150 C and 250 C. Preferably, the suitable temperature is of the order of 190 C, and the duration of the mixing depends on the nature and the capacity of
l'équipement de malaxage utilisé dans le procédé. mixing equipment used in the process.
La pâte résultant de ce malaxage peut être utilisée directement dans des pots ou creusets de réduction électrolytique ou être comprimée ou tassée ou vibrotassée dans des presses convenables ou dans des machines à comprimer, avec ou sans vide, pour The paste resulting from this kneading can be used directly in pots or crucibles of electrolytic reduction or be compressed or packed or vibro-packed in suitable presses or in compressing machines, with or without vacuum, to
former des anodes crues.form raw anodes.
On peut cuire ces anodes crues dans des fours spéciaux à des températures These raw anodes can be baked in special ovens at temperatures
comprises entre 800 C et 1 300 C pendant une durée comprise entre 70 et 200 heures. between 800 C and 1300 C for a period between 70 and 200 hours.
De préférence, la température de cuisson est de l'ordre de I 1 00 C. Preferably, the cooking temperature is of the order of I 1 00 C.
On peut utiliser directement la pâte ci-dessus dans le procédé Soderberg, tandis que les anodes crues, après avoir été cuites, peuvent servir dans le procédé à The above paste can be used directly in the Soderberg process, while the raw anodes, after being baked, can be used in the process
"précuisson". Ces procédés Soderberg et de précuisson sont utilisés pour la fabrica- "precooking". These Soderberg and precooking processes are used for the manufacture-
tion d'aluminium de base. Selon l'invention, la composition typique du sucre roux, de la cassonade, du sucre VHP, du sucre cristallisé, du sucre raffiné ou du sucre Candy utilisable dans la composition d'anode présente les caractéristiques énumérées dans le tion of basic aluminum. According to the invention, the typical composition of brown sugar, brown sugar, VHP sugar, granulated sugar, refined sugar or candy sugar which can be used in the anode composition has the characteristics listed in the
tableau 1, qu'on peut rencontrer seules ou simultanément. Table 1, which can be met alone or simultaneously.
TABLEAU ITABLE I
PARAMETRE FOURCHETTE UNITEUNIT FORK PARAMETER
Brix Réfractométrique 75-83 % Pol* 37-63 % Pureté* 50-75 % Sucres réducteurs* 3-10 Cendres conductrices* 6-10 Polarisation* * 99-99,8 lhumidité** <0,3 % Cendres* * <0,25 Brix Refractometric 75-83% Pol * 37-63% Purity * 50-75% Reducing sugars * 3-10 Conductive ash * 6-10 Polarization * * 99-99.8 humidity ** <0.3% Ash * * < 0.25
IMPURETESIMPURITIES
Fer 200 max 1ppm Silicium 250 max ppmi Nickel traces Vanadium 150 max pp Calciuml 200 max plpm Sodium 200 max liplp *: À Composition dc base des mélasses ** 'Composition de base de sucre ppmi partie par million max: mlaximumll pol/polarisation: teneur en saccharose Iron 200 max 1ppm Silicon 250 max ppmi Nickel traces Vanadium 150 max pp Calciuml 200 max plpm Sodium 200 max liplp *: À Composition dc molasses base ** 'Sugar base composition ppmi part per million max: mlaximumll pol / polarization: content in sucrose
Selon la présentc amélioration, la composition typiquc du coke de pétrolec utili- According to the present improvement, the typical composition of petroleum coke used
sable dans la composition d'anodc présente de préférence les caractéristiques données sand in the anodc composition preferably has the given characteristics
dans le tableau ci-dessus, qui peuvent se rencontrer seules ou simultanément. in the table above, which can meet alone or simultaneously.
1 --1 -
TABLEAU IITABLE II
PARAMETRE FOURCHETTE UNITEUNIT FORK PARAMETER
Densité apparente 0,8-0,9 g/cm3 Densité vraie 1,9-2,1 g/cm3 Volati Is 0,1-0,5 % Cendres 0,1-0,6 % Humidité 0-0,3 % Bulk density 0.8-0.9 g / cm3 True density 1.9-2.1 g / cm3 Volati Is 0.1-0.5% Ash 0.1-0.6% Humidity 0-0.3%
IMPURETESIMPURITIES
Fer 400 max ppn Silicium 300 max ppm Nickel 300 max ppm Vanadium 400 max ppm Sodium 200 max ppm Calcium 300 max ppm Soufre 3,0 max % ppm = parties par million max = maximumii L'invention va maintenant être décrite en relation avec le même exemple qui figure dans la demande de brevet FR-A9807579, et de même, cet exemple ne doit pas être considéré comme limitatif de la portée et des conditions de la présente demande. O On a effectué des essais comparatifs au laboratoire en faisant varier les conditions de composition de l'anode et de son procédé de fabrication, pour obtenir les paramètres les meilleurs possibles qui peuvent servir de référence pour le procédé Iron 400 max ppn Silicon 300 max ppm Nickel 300 max ppm Vanadium 400 max ppm Sodium 200 max ppm Calcium 300 max ppm Sulfur 3.0 max% ppm = parts per million max = maximumii The invention will now be described in relation to the same example which appears in patent application FR-A9807579, and similarly, this example should not be considered as limiting the scope and conditions of the present application. O Comparative tests were carried out in the laboratory by varying the conditions of composition of the anode and its manufacturing process, in order to obtain the best possible parameters which can serve as a reference for the process.
industriel de fabrication d'anode précuite dans l'industrie de l'aluminium de base. manufacturer of precooked anode in the basic aluminum industry.
Donc, on a effectué les expériences dans un équipement à l'échelle de labora- So we did the experiments in a laboratory scale equipment
l 5 toire fournies par R.D.C., permettant d'obtenir 5 kg de pâte à chaque essai, ce qui est l 5 roof supplied by R.D.C., making it possible to obtain 5 kg of dough for each test, which is
équivalent à la fabrication de 14 anodes de 340 g chacune. equivalent to the production of 14 anodes of 340 g each.
La composition des sucres utilisée dans les expériences est montrée dans le The composition of the sugars used in the experiments is shown in the
tableau III.table III.
TABLEAU IIITABLE III
PARAMETRE SUCRE ROUX SUCRE CANDY SUCRE RED SUGAR PARAMETER SUGAR CANDY SUGAR
CRISTALLISECRYSTALLIZED
Polarisation ( S) 83,3 63,2 99,8 Cendres 2,16 1,31 0,04 conductrices (%) Calciumi (ppm) 1280 1400 100 Sodium (ppm) 100 300 <0,01 Les caractéristiques du procédé qui ont conduit aux meilleurs résultats sont: - concentration cn sucre roux, sucre Candy ou sucre cristallisé: 16-20 O; - température de mélange 1 35-170 ; - température de cuisson: 1 100 C Ies anodes selon l'invention sont aussi comparées aux anodes conventionnelles I 0 qui utilisent de la poix (ou brai) éléctrolytique comme agent liant. Les résultats sont Polarization (S) 83.3 63.2 99.8 Ash 2.16 1.31 0.04 conductive (%) Calciumi (ppm) 1280 1400 100 Sodium (ppm) 100 300 <0.01 The characteristics of the process which have leads to the best results are: - concentration of brown sugar, candy sugar or granulated sugar: 16-20 O; - mixing temperature 1 35-170; - baking temperature: 1100 ° C. The anodes according to the invention are also compared with conventional anodes I 0 which use electrolytic pitch (or pitch) as binding agent. The results are
donnés dans le tableau IV.given in Table IV.
TABLEAU IVTABLE IV
MELASSES SUCRE ROUX SUCRE CANDY SUCRE CONVEN- RED SUGAR MELASSES SUGAR CANDY SUGAR CONVEN-
CRISTALLISE TIONNELTIONAL CRYSTALLIZATION
AVEC POIXWITH PIT
PROPRIETES 18% 18% 20% 15% 20% 15% 20% 16% 18% 14,5% PROPERTIES 18% 18% 20% 15% 20% 15% 20% 16% 18% 14.5%
DE st= st= st= st= st= st= st= st= st= st= L'ANODE 4h 20h 20h 20h 20h 30h 30h 30h 30h 20h DE st = st = st = st = st = st = st = st = st = st = L'ANODE 4h 20h 20h 20h 20h 30h 30h 30h 30h 20h
DENSITE 1,583 1,607 1,610 1,584 1,522 1,591 1,582 1,627 1,630 1,577 DENSITY 1,583 1,607 1,610 1,584 1,522 1,591 1,582 1,627 1,630 1,577
APPARENTERELATED
(GA); g/cm3(GA); g / cm3
DENSITE 1.442 1,446 1,471 1,440 1,348 1,460 1,463 1,476 1,447 1,530 DENSITY 1,442 1,446 1,471 1,440 1,348 1,460 1,463 1,476 1,447 1,530
APPARENTERELATED
(BA); g/cm-' --,4 CD o O'} TABLEAU IV (suite) DENSITE VRAIE g/cm3 2, 093 2.089 2.090 2.089 2,092 2,091 2,093 2,085 2,079 2,125 (BA); g / cm- '-, 4 CD o O'} TABLE IV (continued) TRUE DENSITY g / cm3 2,093 2,089 2,090 2,089 2,092 2,091 2,093 2,085 2,079 2,125
RESISTANCE A 318 224 209 235 205 181 201 260 209 263 RESISTANCE AT 318 224 209 235 205 181 201 260 209 263
L'ECRASEMENT:kg/cm2CRUSHING: kg / cm2
RESISTIBILITE 8583 8738 7541 7815 7819 1054 9640 8987 8181 7995 RESISTIBILITY 8,583 8,738 7,541 7,815 7,819 1,054 9,640 8,987 8,181 7,995
ELECTRIQUE;!tOhm.cm. 5ELECTRIC;! TOhm.cm. 5
PERMEABILITE DE 1.563 1.582 1,401 1,292 0.562 1,196 0,584 0,796 1,050 1,982 PERMEABILITY OF 1,563 1,582 1,401 1,292 0,562 1,196 0,584 0.796 1,050 1,982
L'AIR: nPmrnAIR: nPmrn
CONDUCTIVITE 2,12 2,16 2,10 2,48 1,84 2.40 2, 51 1,88 2,04 2,1 CONDUCTIVITY 2.12 2.16 2.10 2.48 1.84 2.40 2.51 1.88 2.04 2.1
THERMIQUE, w/m kTHERMAL, w / m k
REACTIVITE A L'AIR 55,7 69,5 68,9 66,0 64.9 64,4 73,6 60,1 61,6 71,6 AIR REACTIVITY 55.7 69.5 68.9 66.0 64.9 64.4 73.6 60.1 61.6 71.6
RESIDUELLE % ___ _RESIDUAL% ___ _
REACTIVITE AU 58,2 57,5 65,4 70,6 69,8 81,8 80,1 67,9 71,6 81,5 REACTIVITY AT 58.2 57.5 65.4 70.6 69.8 81.8 80.1 67.9 71.6 81.5
CO RESIDUELLE %.RESIDUAL CO%.
ST = Temps d'imprégnation à la température de cuisson en heures GA = Anode crue BA = Anode cuite OD o 0' Pli CD Selon les indications du tableau IV ci-dessus, on peut constater que les propriétés des anodes à l'échelle du laboratoire fabriquées selon la présente ST = Impregnation time at baking temperature in hours GA = Raw anode BA = Cooked anode OD o 0 'Fold CD According to the indications in Table IV above, it can be seen that the properties of the anodes on the scale of laboratory manufactured according to this
amélioration, sont équivalentes aux anodes classiques contenant de la poix. Cependant, l'invention permet d'éviter tous les problèmes de santé publique et5 d'environnement des locaux précédemment rencontrés relatifs à l'utilisation des poix. improvement, are equivalent to conventional anodes containing pitch. However, the invention makes it possible to avoid all the public health and environmental problems of the premises previously encountered relating to the use of pitch.
m rsm rs
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |