RU2166566C2 - Способ использования вещества, содержащего углерод, в электролитическом производстве алюминия - Google Patents
Способ использования вещества, содержащего углерод, в электролитическом производстве алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166566C2 RU2166566C2 RU98113305A RU98113305A RU2166566C2 RU 2166566 C2 RU2166566 C2 RU 2166566C2 RU 98113305 A RU98113305 A RU 98113305A RU 98113305 A RU98113305 A RU 98113305A RU 2166566 C2 RU2166566 C2 RU 2166566C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dust
- granules
- mass
- carbon
- binder
- Prior art date
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 46
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
- C25C3/125—Anodes based on carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
- C04B35/532—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249994—Composite having a component wherein a constituent is liquid or is contained within preformed walls [e.g., impregnant-filled, previously void containing component, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Материал формируют посредством грануляции массы, которая содержит углеродные частицы и связующее. Углеродные частицы могут содержать углеродный материал, который собирают при обжиге анодов. Углеродные частицы могут содержать остаточную пыль в фильтре и могут содержать загрязнения, такие как натрий и фтор. Добавляя порошок/пыль, который содержит окись кремния, к массе, загрязнения могут быть сделаны более безопасными. Добавленный материал может быть образован дроблением и измельчением использованного шамотного кирпича до пылеобразного состояния. Настоящее изобретение делает возможным всестороннее повторное использование некоторых отходов от электролитического производства алюминия. 9 з.п. ф-лы.
Description
Настоящее изобретение касается способа использования материала, содержащего углерод, в качестве прокладочного материала, массы анода или массы для защитного кольца в электролитическом производстве алюминия.
В производстве алюминия во всем мире большие количества мелкозернистого материала, содержащего углерод, или углеродную пыль, ежегодно получают в результате выхода из строя во время работы и транспортировки, очистки анодных следов (остатков) и сборе в фильтрах при очистке воздушных и ненужных газов.
Приблизительно 5-10% мелкой углеродной пыли получают ежегодно из закупленного кокса. Большая часть этой пыли не может быть сегодня переработана или использоваться. Это происходит потому, что пыль трудно обрабатывать, а частично из-за того, что загрязнения в пыли делают ее непригодной для рециркуляции в анодах. На сегодня пыль направляют в отвал. В будущем, вероятно, станет более дорогим направлять ее в отвал и законодательство, связанное с управлением утилизацией отходов, вероятно, станет более строгим. Следовательно, невозможно строить планы продолжающегося направления в отвал больших количеств углеродной пыли.
Желательно использовать текущие побочные продукты углерода в качестве сырья. Если пыль многократно использовалась, результатом может быть большая экономия получения углерода, а также лучшее управление ресурсами. В то же самое время среда была бы защищена от основных отрицательных воздействий.
Много проблем, связанных с пылью, происходит из-за сдавливания остатков от процесса электролиза. Остатки содержат загрязнения от электролизной ванны, которые нежелательно возвращать, например, в анодную массу для предварительно обожженных анодов в форме пыли. Если остатки возвращены в аноды, они должны быть тщательно очищены до использования, то есть та часть остатков, которая содержит слишком много загрязнений из ванны, должна быть удалена. Ванна содержит большие количества натрия, который делает этот материал не очень подходящим для рециркуляции в производстве алюминия. Показано, что, если анодная масса имеет слишком высокое содержание натрия при сжигании, составляющие ванны могут диффундировать из анода в процессе обжига и изменять физические свойства огнеупорного облицовочного камня в кассетных стенках так, что через какое-то время печь разрушается. Кроме того, качество анодов будет снижено, если они содержат составляющие ванны. Ванна содержит большие количества натрия (Na), и если остатки от ванны в аноде подвергаются увлажнению во время производства и хранения, то реакция с натрием (Na) может привести к серьезному расширению, которое может в критических случаях разделить анод надвое. Самая большая проблема с остатками ванны в анодах, однако, заключается в том, что натрий является катализатором для реактивной способности анодов с воздухом и СО2.
При горении анодов используется прокладочный материал, чтобы поддерживать углеродные тела в камере печи, чтобы избежать отклонений формы. Прокладочный материал также поглощает летучие соединения, которые высвобождаются из углерода во время сжигания, и является излишним материалом вместе с окислением ввиду остаточного кислорода в печи.
Кокс, или прокладочный кокс, является сегодня наиболее широко распространенным материалом для прокладки при кальцинировании анодов для использования в алюминиевой промышленности. Кокс может быть получен, например, совместно с перегонкой сырой нефти (нефтяной кокс).
Патент 77.619 указывает, что смеси коксового балласта и бокситового порошка, графита, антрацита и почвенной глины могут использоваться в качестве заполняющего порошка при сжигании углеродных тел. Дополнительное указание весовых соотношений и т.д. также приводится.
Недостатком использования кокса в качестве прокладочного материала, возможно смешанного с другими веществами, указанными выше, является потребление ценного сырья.
Углеродная пыль не может непосредственно заменять прокладочный кокс, поскольку пыль не поддерживает углерод и не поддерживает его положение, а также большие зерна кокса.
Чтобы защищать ниппели на подвесном кронштейне анода для анода в электролитической ячейке, используется масса для защитного кольца вокруг нижних концов ниппелей в верхней части анода. В настоящее время обычно используют массу для защитного кольца, которая состоит из нефтяного кокса и связующего, содержащего углерод.
Одна из проблем, связанных с обработкой мелкозернистого углеродного материала, состоит в том, что это может привести к получению большого количества пыли, которая серьезно ухудшает качество окружающей рабочей среды.
Если пыль могла бы быть преобразована в другую, легкую в управлении форму, а загрязнения могли бы быть изготовлены безопасными, это могло бы сделать возможным повторное использование отходов.
Установлено, что если пыль является гранулированной, используя связующее, пыль может использоваться в новых областях. Если пыль загрязнена натрием, то диффузия натрия будет уменьшена, если она является гранулированной со связующим. Кроме того, обнаружено, что добавление мелкого материала в виде порошка или пыли, содержащего двуокись кремния, к массе, которая должна быть гранулирована, способствует получению неопасных загрязнений.
Газообразные отходы, полученные при сгорании анодов на анодной фабрике, содержат пары смолы, которые собираются в электрофильтрах. Смола также составляет побочный продукт, который не может непосредственно использоваться в производстве. Как показано, смола является подходящим связующим для производства гранул, основанных на углеродной пыли.
Другой проблемой, связанной с производством анодов для алюминиевой промышленности, является огнеупорный материал (шамот) из ремонтирующихся (при замене стенок) печей с кольцевой камерой. Такая замена стенок обычно происходит с интервалом в несколько лет и иначе при необходимости. Кроме того, проводится непрерывная замена облицовочного камня вместе с общим сопровождением. Количество огнеупорных ремонтируемых материалов обычно составляет 1-2% промышленного объема в печи. Таким образом, заменяют значительные количества камня. Этот камень обычно идет в отвал.
Шамотный камень, который раздроблен и измельчен до соответствующего размера частиц (порошок или пыль), оказывается подходящим в качестве составляющей в массе, которая является гранулированной, поскольку шамотный камень содержит большие количества двуокиси кремния. Двуокись кремния, как указано выше, обнаруживает хорошие свойства в отношении уменьшения влияния загрязнений, которые находятся, например, в остаточной пыли в фильтре.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ изготовления электродов из углеродистых гранул, полученных из мелочей после их агломерации в шарики посредством связующего, которые затем обжигаются и дробятся для получения гранул желаемого размера, раскрытой в патенте США N 4483840, кл. С 01 В 31/00, 20.11.1984.
Настоящее изобретение касается способа использования материала, содержащего углерод в электролитическом производстве алюминия, включающего получение материала в виде гранул, содержащих углерод, в форме частиц и связующее, отличающееся тем, что гранулы получают в виде шариков и используют непосредственно в качестве прокладочного материала, анодной массы или массы для защитного кольца.
Также, предлагаемый способ отличается тем, что частицы углерода содержат натрий и, возможно, фтор, и масса гранул дополнительно содержит порошок или пыль двуокиси кремния; тем, что частицы представляют собой остаточную пыль из фильтра; тем, что частицы углерода добавляют в массу гранул в количестве 70-74 вес.% ; тем, что двуокись кремния в виде порошка или пыли добавляют в массу гранул в количестве приблизительно 3-10 вес.%; тем, что порошок или пыль двуокиси кремния получают дроблением и измельчением шамотного кирпича; тем, что связующее добавляют в массу гранул в количестве 15-30 вес.%; тем, что в качестве связующего используют смолу или пек; тем, что к массе гранул добавляют масло в количестве приблизительно 5 вес.%; тем, что гранулы получают посредством пресс-гранулятора в виде шариков.
Материал, содержащий углерод, может быть получен из использованного углеродного материала в форме частиц или пыли, возможно больших фрагментов, которые были раздроблены и измельчены в пыль, и допускает повторное использование материалов производства алюминия, в частности, обожженных углеродных материалов. Пыль является компонентом в массе, содержащей связующее. Органические связующие на основе углерода, такие как угольный деготь и пек, могут использоваться в качестве связующего. Деготь, собранный в течение горения анодов, может использоваться целесообразно. Материал гранулируют, пропуская через пресс-гранулятор.
Если материал, содержащий углерод, который должен использоваться во время производства гранул, содержит загрязнения типа натрия (Na) и фтора (F), которые, например, присутствуют в остаточной пыли в фильтре, то добавление к массе пропорции материала, содержащего двуокись кремния, в форме порошка или пыли будет способствовать уменьшению влияния Na и F. Порошок или пыль может быть произведен дроблением и измельчением шамотного камня. Шамотный порошок или пыль связывает каталитические загрязнения в остаточную пыль в фильтре так, что Na и F будут реагировать и связываться с шамотом в гранулы вместо того, чтобы вынудить их выходить к стенкам кассеты в печи, когда материал используется в качестве анодной массы или прокладочного материала. Используя в качестве массы для защитного кольца, шамот уменьшает реакционную способность колец с воздухом и CO2, когда они содержат остаточную пыль в фильтре. Это очень важно, так как желательно иметь как можно больше оставшейся части колец, когда остатки удаляют из электролизных печей. Проведенные тесты показали, что реакционная способность гранул значительно понижается, когда добавлена шамотная пыль.
Используемый в качестве прокладочного материала шамот, смешанный в гранулы, далее способствует приданию гранулам хороших механических свойств, по отношению к поддержанию углеродных тел в течение горения.
Из каталитических загрязнений в остаточной пыли в фильтре, которая, как ожидается, воздействует на реакционную способность гранул, Na является наиболее важным, поскольку он присутствует в очень большом количестве.
Натрий является сильным катализатором для реакции С и O2 и С и CO2.
Двуокись кремния, как показано, снижает каталитические возможности натрия, формируя тяжелые комплексы-ингибиторы. Из стандартных таблиц (использовались JANAF таблицы) было предложено, что следующее равновесие может проявляться в рассматриваемых температурах:
SiO2 (s) + Na2O (s) = Na2SiO3 (s)
2SiO2 (s) + Na2O (s) = Na2Si2O5 (s)
2SiO2 (s) + Na (s) + 1/20(g) = Na2SiO3 (s)
2SiO2 (s) + 2Na (s) + 1/20 (g) = Na2Si2O5 (s)
Вообще, можно сказать, что формирование силикатов натрия является предполагаемым. Также возможно вообразить формирование силикатов Na-Al, поскольку шамот содержит Al2O3. Общая особенность всех реакций - то, что высокоактивный натрий теряет свои каталитические способности.
SiO2 (s) + Na2O (s) = Na2SiO3 (s)
2SiO2 (s) + Na2O (s) = Na2Si2O5 (s)
2SiO2 (s) + Na (s) + 1/20(g) = Na2SiO3 (s)
2SiO2 (s) + 2Na (s) + 1/20 (g) = Na2Si2O5 (s)
Вообще, можно сказать, что формирование силикатов натрия является предполагаемым. Также возможно вообразить формирование силикатов Na-Al, поскольку шамот содержит Al2O3. Общая особенность всех реакций - то, что высокоактивный натрий теряет свои каталитические способности.
Относительно такого загрязнения как фтор (F), применяются полностью отличные механизмы, поскольку F не является таким катализатором для сгорания, как Na. Фтор будет способен реагировать с шамотом в материале, содержащем углерод (в гранулах).
Прокладочный материал
Ниже приведен пример получения материала, содержащего углерод, в соответствии с настоящим изобретением для использования в качестве прокладочного материала.
Ниже приведен пример получения материала, содержащего углерод, в соответствии с настоящим изобретением для использования в качестве прокладочного материала.
Остаточную пыль в фильтре, содержащую углерод (<1 мм) в количестве, эквивалентном 73 вес.% (70-74 вес.%), нагревают приблизительно 35-45oC выше температуры размягчения связующего. Пыль затем помещают в смеситель с подогревом, например, типа Sigma смеситель или ko-Kneter. Термостат установлен так, чтобы поддерживать требуемую температуру смеси. Шамотная пыль (<1 мм) затем добавляется в смеситель в количестве, эквивалентном 6 вес.% (приблизительно до 15 вес.%). Этот добавленный материал содержит использованный облицовочный камень кассеты, который был раздроблен и измельчен в шаровой мельнице в течение 0,5-1 ч. Связующее (пек с температурой размягчения 63oC) отвешивают в количестве, эквивалентном 15 вес.% (приблизительно 15-18 вес. %), и нагревают приблизительно до той же температуры, что и пыль, при этой температуре оно имеет вязкость, которая обеспечивает хорошее проникновение в пыль, и испаряются малые количества летучих компонентов. Связующее распределяется так хорошо, насколько это возможно, в то же время смешиваясь. Смесь обрабатывают, пока она не станет гомогенной массой. Важно, чтобы содержание связующего не было слишком высоко, поскольку это может вызвать прилипание гранул во время горения и проблемы при удалении прокладочного материала из печи. Уменьшенное содержание связующего приводит к "более сухой" массе во время экструзии, но это может быть решено добавлением масла или дизельного топлива. Дизельное топливо добавляют к массе в количестве, эквивалентном 6 вес.% (приблизительно до 6 вес.%). Кроме того, дизельное топливо, как показано, производит меньшее количество пыли в течение обжига гранул, чем отработанное масло. Важно не иметь много пыли в упаковочных материалах, потому что пыль дает недостаточную поддержку анодам и ниппельным отверстиям.
Масса затем проходит через пресс-гранулятор. Оптимальная температура перед прессованием массы гранул с низким содержанием связующего составляет, приблизительно, 80-85oC.
Пресс-гранулятор работает по тому же принципу, что и мясорубка. Масса подается сверху машины и выжимается через пластину с отверстиями посредством вращающегося колеса.
"Спагетти" экструдируют и нарезают требуемой длины. Наиболее подходящий размер гранул - 5-8 мм. После охлаждения гранулы имеют хорошую механическую прочность.
Специалистам должно быть понятно, что можно адаптировать рабочие параметры, такие как температура смешивания, температура формообразования, сила давления, скорость вращения в прессе, скорость подачи, распределение размера частиц пыли, количество связующего и его температура размягчения и вязкость в соответствии с оптимальным качеством гранул.
Гранулы могут использоваться в качестве прокладочного материала в "сыром состоянии" или могут быть обожжены (кальцинированы) перед использованием. Если используются гранулы в "сыром состоянии", гранулы должны быть кальцинированы во время горения анодов. Когда горение анодов завершено, прокладочный материал отсасывают из печи и собирают в контейнер. Материал, содержащий углерод, который потреблялся во время горения, заменяют новыми гранулами, которые добавляют в контейнер прежде, чем смесь используют как прокладочный материал при следующем сжигании. Должно быть понятно, что гранулы могут быть использованы в качестве независимого прокладочного материала или в смеси вместе с другим материалом, содержащим углерод, такой как прокладочный кокс.
Анодная масса
Тесты показали, что возможно использовать возвращенный углеродный материал в гранулированном состоянии в качестве компонента в анодной массе для предварительно обожженных анодов. Гранулы могут, например, быть примешаны в обычную анодную массу прежде, чем она поступит на вибрационные формы. Если гранулы произведены из остаточной пыли в фильтре, важно, чтобы смешивание происходило таким способом, при котором гранулы не дробятся; иначе натрий может привести к увеличенной реакционной способности воздуха и CO2 для анода. Кроме того, важно, чтобы гранулы были равномерно распределены в анодной массе так, чтобы анод был насколько более возможно однородным. Скопление гранул в одной области может вести к непрочности анода. Показано, что количество связующего в гранулах, которые используются для анодной массы, не является критичным количеством, поскольку пропорция гранул очень маленькая по сравнению с полной анодной массой, до 6 вес.%. Полномасштабные тесты, выполненные с анодами, которые содержат гранулы, основанные на остаточной пыли в фильтре, смолы в качестве связующего и добавленный шамот, показали, что потребление анода и воздушная коррозия не увеличиваются по сравнению с эталонными анодами (без гранул). Типовые значения для массы гранул должны быть 70-76 вес.% остаточной пыли в фильтре, 3-10 вес.% шамотной пыли и 20-21,4% смолы.
Тесты показали, что возможно использовать возвращенный углеродный материал в гранулированном состоянии в качестве компонента в анодной массе для предварительно обожженных анодов. Гранулы могут, например, быть примешаны в обычную анодную массу прежде, чем она поступит на вибрационные формы. Если гранулы произведены из остаточной пыли в фильтре, важно, чтобы смешивание происходило таким способом, при котором гранулы не дробятся; иначе натрий может привести к увеличенной реакционной способности воздуха и CO2 для анода. Кроме того, важно, чтобы гранулы были равномерно распределены в анодной массе так, чтобы анод был насколько более возможно однородным. Скопление гранул в одной области может вести к непрочности анода. Показано, что количество связующего в гранулах, которые используются для анодной массы, не является критичным количеством, поскольку пропорция гранул очень маленькая по сравнению с полной анодной массой, до 6 вес.%. Полномасштабные тесты, выполненные с анодами, которые содержат гранулы, основанные на остаточной пыли в фильтре, смолы в качестве связующего и добавленный шамот, показали, что потребление анода и воздушная коррозия не увеличиваются по сравнению с эталонными анодами (без гранул). Типовые значения для массы гранул должны быть 70-76 вес.% остаточной пыли в фильтре, 3-10 вес.% шамотной пыли и 20-21,4% смолы.
Масса для защитного кольца
Масса для защитного кольца защищает ниппели от коррозии из ванны. Чтобы сохранить массу для защитного кольца в месте вокруг ниппелей прежде, чем она отвердеет, используется картонное кольцо. При изготовлении гранул для использования в качестве массы для защитного кольца, используется более высокое содержание связующего в массе. Это делается так, чтобы гранулы слипались вместе и образовывали твердое кольцо во время обжига при электролизе. Если используется пек в качестве связующего, релевантными значениями для содержания связующего будут 26-30 вес.%.
Масса для защитного кольца защищает ниппели от коррозии из ванны. Чтобы сохранить массу для защитного кольца в месте вокруг ниппелей прежде, чем она отвердеет, используется картонное кольцо. При изготовлении гранул для использования в качестве массы для защитного кольца, используется более высокое содержание связующего в массе. Это делается так, чтобы гранулы слипались вместе и образовывали твердое кольцо во время обжига при электролизе. Если используется пек в качестве связующего, релевантными значениями для содержания связующего будут 26-30 вес.%.
Гранулы могут быть произведены, как указано выше, но экструдированная масса должна быть охлаждена, чтобы избежать прилипания ввиду высокого содержания связующего. Кроме того, связующее должно иметь температуру размягчения приблизительно 40-75oC так, чтобы процесс коксования начался рано, и кольцо осталось на месте, даже если картонное кольцо выгорает. Если в массе используется остаточная пыль в фильтре, она должна содержать достаточно шамота, чтобы дезактивировать компонент натрий так, чтобы реакционная способность воздуха и CO2 не увеличивалась. Количество шамота должно быть также адаптировано к увеличенному содержанию кремния в металле. Количество шамота должно быть в диапазоне 3-10 вес.%.
Claims (10)
1. Способ использования материала, содержащего углерод, в электролитическом производстве алюминия, включающий получение материала в виде гранул, содержащих углерод в форме частиц и связующее, отличающийся тем, что гранулы получают в виде шариков и используют непосредственно в качестве прокладочного материала, анодной массы или массы для защитного кольца.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частицы углерода содержат натрий и, возможно, фтор, и масса гранул дополнительно содержит порошок или пыль двуокиси кремния.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что частицы представляют собой остаточную пыль из фильтра.
4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что частицы углерода добавляют в массу гранул в количестве 70 - 74 вес.%.
5. Способ по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что двуокись кремния в виде порошка или пыли добавляют в массу гранул в количестве приблизительно 3 - 10 вес.%.
6. Способ по любому из пп.2 - 5, отличающийся тем, что порошок или пыль двуокиси кремния получают дроблением и измельчением шамотного кирпича.
7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что связующее добавляют в массу гранул в количестве 15 - 30 вес.%.
8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что в качестве связующего используют смолу или пек.
9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что к массе гранул добавляют масло в количестве приблизительно 5 вес.%.
10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что гранулы получают посредством пресс-гранулятора в виде шариков.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO955091A NO304437B1 (no) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | Anvendelse av karbonholdig materiale som pakkmateriale, anodemasse eller kragemasse ved elektrolytisk fremstilling av aluminium |
| NO955091 | 1995-12-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98113305A RU98113305A (ru) | 2000-05-10 |
| RU2166566C2 true RU2166566C2 (ru) | 2001-05-10 |
Family
ID=19898852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98113305A RU2166566C2 (ru) | 1995-12-15 | 1996-12-13 | Способ использования вещества, содержащего углерод, в электролитическом производстве алюминия |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6159603A (ru) |
| EP (1) | EP0870078B1 (ru) |
| AU (1) | AU704616B2 (ru) |
| BR (1) | BR9612030A (ru) |
| DE (1) | DE69620450T2 (ru) |
| IS (1) | IS1874B (ru) |
| NO (1) | NO304437B1 (ru) |
| NZ (1) | NZ324477A (ru) |
| RU (1) | RU2166566C2 (ru) |
| WO (1) | WO1997022735A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10300443B4 (de) * | 2003-01-07 | 2006-07-06 | Corus Aluminium Voerde Gmbh | Verfahren zur Herstellung von körnigem Packungsmaterial für die Verwendung beim Brennen von Anoden |
| DE10312841B3 (de) * | 2003-03-21 | 2004-07-01 | Corus Aluminium Voerde Gmbh | Verwendung von kohlenstoffhaltigem Abfallmaterial sowie dafür vorgesehener Anodenbrennofen |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE124855C (ru) * | ||||
| SE165743C1 (ru) * | ||||
| DE1214885B (de) * | 1954-04-29 | 1966-04-21 | Elektrokemisk As | Verfahren zur Herstellung von Elektrodenmassen-briketts, insbesondere fuer die Aluminium-elektrolyse und fuer die elektrothermische Gewinnung von Legierungen |
| US3932244A (en) * | 1973-12-19 | 1976-01-13 | Alcan Research And Development Limited | Production of carbon lining for reduction cells |
| GB1468880A (ru) * | 1974-04-29 | 1977-03-30 | ||
| FR2464294A1 (fr) * | 1979-08-29 | 1981-03-06 | Savoie Electrodes Refract | Grains carbones synthetiques a hautes caracteristiques mecaniques, procede de preparation, application a la realisation de blocs carbones, electrodes et pates carbonees |
| DE8900473U1 (de) * | 1989-01-17 | 1990-05-23 | Hoogovens Aluminium Hüttenwerk GmbH, 4223 Voerde | Schutzmantel für Stromzuführungselemente |
| DE4023913A1 (de) * | 1989-12-28 | 1991-07-11 | Sukrija Jusufbegovic | Stopfen zum verschliessen der loecher fuer anodenstangen in anodenbloecken waehrend der kalzinier-behandlung |
| PL311202A1 (en) * | 1993-04-19 | 1996-02-05 | Moltech Invent Sa | Method of conditioning components of chambers used in aluminium production processes |
-
1995
- 1995-12-15 NO NO955091A patent/NO304437B1/no not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-12-13 DE DE69620450T patent/DE69620450T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-13 RU RU98113305A patent/RU2166566C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-12-13 EP EP19960942696 patent/EP0870078B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-13 WO PCT/NO1996/000295 patent/WO1997022735A1/en active IP Right Grant
- 1996-12-13 NZ NZ32447796A patent/NZ324477A/xx unknown
- 1996-12-13 US US09/091,248 patent/US6159603A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-13 AU AU11545/97A patent/AU704616B2/en not_active Ceased
- 1996-12-13 BR BR9612030A patent/BR9612030A/pt not_active Application Discontinuation
-
1998
- 1998-06-11 IS IS4770A patent/IS1874B/is unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СВЕРДЛИН В.А. и др. Утилизация пылей, уловленных аспирационными системами. Совершенствование производства алюминия, электродных материалов и защита окружающей среды. Сборник научных трудов. - Л., 1984, с.41 - 47. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69620450D1 (de) | 2002-05-08 |
| NZ324477A (en) | 1999-03-29 |
| NO955091D0 (no) | 1995-12-15 |
| EP0870078A1 (en) | 1998-10-14 |
| WO1997022735A1 (en) | 1997-06-26 |
| IS1874B (is) | 2003-05-20 |
| NO955091L (no) | 1997-06-16 |
| NO304437B1 (no) | 1998-12-14 |
| DE69620450T2 (de) | 2002-11-14 |
| BR9612030A (pt) | 1999-06-29 |
| EP0870078B1 (en) | 2002-04-03 |
| IS4770A (is) | 1998-06-11 |
| AU1154597A (en) | 1997-07-14 |
| US6159603A (en) | 2000-12-12 |
| AU704616B2 (en) | 1999-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3444047A (en) | Method for making metallurgical coke | |
| RU2546268C2 (ru) | Углеродное изделие, способ изготовления углеродного изделия и его использование | |
| CN101440500A (zh) | 电解铝大修槽产生的废阴极碳块的处置方法 | |
| RU2166566C2 (ru) | Способ использования вещества, содержащего углерод, в электролитическом производстве алюминия | |
| AU721113B2 (en) | Improved refractory compositions suitable for use in fluid bed chlorinators | |
| RU2103392C1 (ru) | Способ термической обработки использованных набоек электролизных ван hall-heroult | |
| JP3830096B2 (ja) | 炭化システム | |
| US6042801A (en) | Method for baking or calcination of shaped carbon bodies in a furnace | |
| CA2240317A1 (en) | A method for the use of material containing carbon in the electrolytic production of aluminium | |
| KR20000036361A (ko) | 전기로·제강더스트와 소각재를 이용한 역청포장용 채움재 제조방법 및 이를 이용한 아스콘 제조방법 | |
| RU2172307C2 (ru) | Способ обжига или прокаливания сформованной углеродной массы и закладочный материал для использования в этом способе | |
| JP3147840B2 (ja) | アルミドロス残灰の処理方法 | |
| RU2055919C1 (ru) | Способ брикетирования стальной окалины, являющейся отходом металлургического производства | |
| US3619148A (en) | Metallurgical coke | |
| EP1165233B1 (en) | Method for treatment of a catalyst mass | |
| RU2082688C1 (ru) | Способ получения легкого заполнителя для бетона | |
| CA2273004C (fr) | Procede d'insolubilisation et de consolidation de brasques usees provenant des cuves d'electrolyse hall-heroult | |
| JP4593443B2 (ja) | シュレッダーダストの再資源化方法 | |
| JP4315849B2 (ja) | 人工骨材の焼成方法 | |
| KR100913245B1 (ko) | 동 슬래그의 재활용 방법 | |
| CA2445130C (en) | A method for baking or calcining shaped carbon bodies in an ring furnace | |
| JP2020111758A (ja) | 成形燃料、その製造方法、及び石灰石の焼成方法 | |
| JPH08323327A (ja) | 製鋼ダストの造粒方法 | |
| JP2006182605A (ja) | 無機質固化体の製造方法 | |
| JPH10323645A (ja) | 塩化カルシウムを含む飛灰の溶融処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041214 |