RU2055945C1

RU2055945C1 - Anode mass production method

Info

Publication number: RU2055945C1
Application number: RU93025932A
Authority: RU
Inventors: М.Л. Щипко; М.Ю. Угай; Е.В. Веприкова; Б.Н. Кузнецов
Original assignee: Институт химии природного органического сырья СО РАН
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: aluminum production by electrolysis. SUBSTANCE: hydroquinone taken in amount of 0.01 - 0.05 % in respect to whole anode mass is applied on small fraction of coke with size of particles of less than 0.08 mm, that is used for anode mass preparation. This allows to increase operational characteristics of anode and to decrease concentration of introduced addition of hydroquinone by 6 - 30 times. EFFECT: increased anode operational characteristics, sharply decreased concentration of introduced addition of hydroquinone. 1 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству анодной массы для электродов, применяемых при получении алюминия электролизом. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the production of anode paste for electrodes used in the production of aluminum by electrolysis.

Известен способ производства анодной массы, включающий приготовление и загрузку коксовой шихты и каменноугольного пека в смеситель и выгрузку смеси, причем непосредственно перед выгрузкой смеси в нее добавляют 1,5-2,5% по отношению к пеку кислых гудронов сернокислотной очистки смазочных масел [1] Недостатком известного способа является то, что при улучшении механической прочности анода, другие его эксплуатационные характеристики, а именно окисляемость, разрушаемость, осыпаемость ухудшаются, что обусловлено химической природой используемой добавки и характером ее взаимодействия со связующим пеком. A known method for the production of anode paste, including the preparation and loading of coke charge and coal tar pitch into the mixer and unloading the mixture, and immediately before unloading the mixture, 1.5-2.5% is added to it in relation to the pitch of acid tars of sulfuric acid cleaning of lubricating oils [1] The disadvantage of this method is that when improving the mechanical strength of the anode, its other operational characteristics, namely oxidizability, destructibility, and tearability deteriorate, due to the chemical nature of the used second additive and the nature of its interaction with the binder pitch.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ модификации свойств каменноугольного пека, включающий смешение пека при комнатной температуре с 1-5 мас. гидрохинона [2] Недостатком данного способа является высокая стоимость анодной массы, в которой должно содержаться 0,3-1,7 мас. гидрохинона (при содержании пека 30 мас.) и низкие эксплуатационные характеристики анода, обусловленные неравномерным распределением гидрохинона в анодной массе. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. The closest in technical essence to the present invention is a method for modifying the properties of coal tar pitch, including mixing the pitch at room temperature with 1-5 wt. hydroquinone [2] The disadvantage of this method is the high cost of the anode mass, which should contain 0.3-1.7 wt. hydroquinone (with a pitch content of 30 wt.) and low operational characteristics of the anode due to the uneven distribution of hydroquinone in the anode mass. This technical solution is selected as a prototype.

Целью изобретения является снижение стоимости и улучшение эксплуатационных характеристик анода. The aim of the invention is to reduce the cost and improve the operational characteristics of the anode.

Поставленная цель достигается тем, что гидрохинон в количестве 0,01-0,05% по отношению к анодной массе наносят на мелкую фракцию кокса, используемого для приготовления анодной массы. This goal is achieved by the fact that hydroquinone in an amount of 0.01-0.05% relative to the anode mass is applied to a fine fraction of coke used to prepare the anode mass.

Необходимость нанесения гидрохинона на мелкую фракцию кокса обусловлено следующим: при внесении малых количеств гидрохинона (0,01-0,05 мас.) непосредственно в пек или шихту, невозможно обеспечить равномерное распределение добавки по всему объему. Кроме того, введение гидрохинона без носителя (в данном случае мелкой фракции кокса) не приводит к улучшению эксплуатационных свойств анодной массы. The need to apply hydroquinone to a small fraction of coke is due to the following: when small amounts of hydroquinone (0.01-0.05 wt.) Are added directly to the pitch or charge, it is impossible to ensure uniform distribution of the additive throughout the volume. In addition, the introduction of hydroquinone without a carrier (in this case, a fine fraction of coke) does not lead to an improvement in the operational properties of the anode mass.

Выбор концентрационного интервала вводимого гидрохинона (0,01-0,05 мас. обусловлен следующими причинами: при понижении содержания гидрохинона в шихте менее 0,01 мас. не достигается положительный эффект, повышение концентрации добавки выше 0,05 мас. практически не влияет на дальнейшее улучшение свойств анодной массы и получаемого из нее анода. The choice of the concentration range of the introduced hydroquinone (0.01-0.05 wt.% Is due to the following reasons: when the content of hydroquinone in the charge is lower than 0.01 wt.%, A positive effect is not achieved, increasing the concentration of the additive above 0.05 wt. Practically does not affect the further improving the properties of the anode mass and the anode obtained from it.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства анодной массы отличается от известного способом внесения добавки в шихту, а именно предварительным нанесением на мелкую фракцию кокса, а также концентрацией добавки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive method for the production of the anode mass differs from the known method of adding additives to the mixture, namely, preliminary application to a small fraction of coke, as well as the concentration of the additive. Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Известны технические решения, предусматривающие введение в состав анодной массы различных добавок органического и неорганического происхождения. Как правило, порядок введения этих добавок подразумевает смешение с пеком или со всей анодной массой одновременно. Способов, включающих нанесение добавки на одну из фракций коксовой шихты, до сих пор не было предложено. Благодаря применению предлагаемого способа улучшается равномерность распределения добавки в массе анода, повышается эффективность ее использования (достигаемый положительный эффект в расчете на единицу массы добавки) и улучшаются эксплуатационные характеристики анода. Known technical solutions for the introduction of the composition of the anode mass of various additives of organic and inorganic origin. As a rule, the order of introduction of these additives involves mixing with pitch or with the entire anode mass at the same time. Methods, including applying an additive to one of the fractions of the coke charge, have not yet been proposed. Thanks to the application of the proposed method, the uniformity of the distribution of the additive in the mass of the anode is improved, the efficiency of its use is increased (the achieved positive effect per unit mass of the additive), and the operational characteristics of the anode are improved.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия". Thus, the claimed solution meets the criteria of the invention "significant differences".

Опыт 1. Анодную массу готовили общепринятым на алюминиевых заводах способом. Для этого из прокаленного нефтяного кокса с помощью измельчительного и сортировочного оборудования получали крупную, среднюю и мелкую фракции. Затем эти фракции смешивали с в соотношении, обеспечивающем гранулометрический состав коксовой шихты: 4-6 мм 15% 2-4 мм 21% 1-2 мм 11% 0,16-1 мм 25% 0,08-0,16 мм 7% менее 0,08 мм 21% Затем коксовую шихту смешивали с каменноугольным пеком (32 мас.). Experience 1. The anode mass was prepared by the generally accepted method in aluminum plants. For this, coarse, medium and fine fractions were obtained from calcined petroleum coke using grinding and sorting equipment. Then these fractions were mixed with in a ratio that provides the granulometric composition of the coke charge: 4-6 mm 15% 2-4 mm 21% 1-2 mm 11% 0.16-1 mm 25% 0.08-0.16 mm 7% less than 0.08 mm 21% Then the coke charge was mixed with coal tar pitch (32 wt.).

Получение анодов осуществляли нагревом полученной анодной массы до 1000^оС со скоростью 100 град/час в железном кожухе размером 50х50х400 мм. Из нижней части анодов изготавливались образцы для испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице.Preparation of anodes was performed by heating the resulting anode weight up to 1000 C at a rate ^of 100 K / h in a steel casing size 50h50h400 mm. Test samples were made from the bottom of the anodes. The test results are presented in the table.

Опыт 2. Процесс получения анода отличался тем, что в пек предварительно вводили 1% гидрохинона, что по отношению ко всей анодной массе составило около 0,3% В остальном работы проводились аналогично опыту 1. Таким образом, в данном опыте был реализован способ, взятый за прототип (при нижней концентрации добавки). Experience 2. The process of obtaining the anode was different in that 1% hydroquinone was previously introduced into the pitch, which amounted to about 0.3% with respect to the entire anode mass. The rest of the work was carried out similarly to experiment 1. Thus, in this experiment, the method taken for the prototype (at a lower concentration of the additive).

Опыт 3. Аналогичен опыту 2, но в нем в пек вводили 5% гидрохинона (около 1,7% ко всей анодной массе), что позволило реализовать способ-прототип при верхнем значении концентрации добавки. Experiment 3. Similar to experiment 2, but 5% hydroquinone (about 1.7% of the total anode mass) was introduced into the pitch in it, which made it possible to implement the prototype method at the upper concentration of the additive.

Опыты 4 7. Опыты отличаются тем, что на мелкую фракцию нефтяного кокса наносился гидрохинон в количествах, указанных в таблице. Все последующие операции аналогичны опыту 1. Experiments 4 7. The experiments are characterized in that hydroquinone in the amounts indicated in the table was applied to a small fraction of petroleum coke. All subsequent operations are similar to experiment 1.

Опыт 8. Опыт отличается тем, что то же количество гидрохинона, что и в предлагаемом способе (опыт 6) вводилось в смеситель одновременно с коксовой шихтой и пеком. Остальные операции аналогичны опыту 2. Таким образом, данный опыт демонстрирует влияние способа введения гидрохинона в анодную массу. Experience 8. Experience is characterized in that the same amount of hydroquinone as in the proposed method (experiment 6) was introduced into the mixer simultaneously with the coke charge and pitch. The remaining operations are similar to experiment 2. Thus, this experiment demonstrates the influence of the method of introducing hydroquinone into the anode mass.

Анализ представленных в таблице результатов показывает, что введение гидрохинона в пековую шихту без предварительного нанесения на мелкую фракцию кокса не приводит к повышению эксплуатационных характеристик анода. The analysis of the results presented in the table shows that the introduction of hydroquinone into the pitch mixture without first applying it to the fine fraction of coke does not increase the performance of the anode.

Использование заявляемого способа позволяет повысить механическую прочность на 4-8% снизить пористость на 5-11% удельное сопротивление на 3-7% Окисляемость полученных анодов снижается на 1,7-3% и т.д. (сравнение произведено относительно анодов, изготовленных без введения добавки). Using the proposed method can increase the mechanical strength by 4-8%, reduce porosity by 5-11%, resistivity by 3-7%. The oxidation of the obtained anodes is reduced by 1.7-3%, etc. (a comparison was made with respect to anodes made without the introduction of an additive).

Повышение концентрации гидрохинона в шихте до 0,4-1,7% (прототип) хотя и приводит к улучшению эксплуатационных характеристик анода по сравнению с анодом, изготовленным без использования добавок, однако достигаемый эффект несравним с результатом, который получен по заявляемому способу. Так, если в качестве точки отсчета 0,05 мас. то при внесении 0,3 мас. добавки по способу прототипа (без предварительного нанесения на твердый носитель) удельное сопротивление увеличивается, механическая прочность понижается на 2,5% параметры окисляемости и разрушаемости также ухудшаются. Не происходит существенного улучшения свойств анода и при увеличении содержания гидрохинона до 1,7 мас. The increase in the concentration of hydroquinone in the mixture to 0.4-1.7% (prototype), although it leads to an improvement in the operational characteristics of the anode compared to an anode made without the use of additives, however, the achieved effect is not comparable with the result obtained by the claimed method. So, if as a reference point of 0.05 wt. then when making 0.3 wt. additives according to the prototype method (without preliminary application to a solid carrier), the resistivity increases, the mechanical strength decreases by 2.5%, the oxidizability and destructibility parameters also deteriorate. There is no significant improvement in the properties of the anode and with an increase in the content of hydroquinone to 1.7 wt.

Таким образом, предварительное нанесение гидрохинона на мелкую фракцию кокса позволяет значимо повысить эксплуатационные свойства анодной массы и снизить концентрацию вводимой добавки гидрохинона в 6-30 раз. Thus, the preliminary application of hydroquinone to a small fraction of coke can significantly increase the operational properties of the anode mass and reduce the concentration of the added hydroquinone additive by 6-30 times.

Claims

METHOD FOR PRODUCING ANODE MASS, including mixing coke fractions, mixing coke charge with pitch and hydroquinone, characterized in that preliminary hydroquinone in an amount of 0.01 - 0.05% of the anode mass is applied to a coke fraction with a particle size of less than 0.08 mm.