RU2317944C2 - Anode mass preparation process - Google Patents
Anode mass preparation process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317944C2 RU2317944C2 RU2005140161/15A RU2005140161A RU2317944C2 RU 2317944 C2 RU2317944 C2 RU 2317944C2 RU 2005140161/15 A RU2005140161/15 A RU 2005140161/15A RU 2005140161 A RU2005140161 A RU 2005140161A RU 2317944 C2 RU2317944 C2 RU 2317944C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- fraction
- pitch
- anode mass
- less
- Prior art date
Links
Landscapes
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электродному производству, в частности к производству анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров.The invention relates to electrode production, in particular to the production of anode paste for self-baking anodes of aluminum electrolysis cells.
Анодная масса представляет композицию нефтяного или пекового кокса с пеком каменноугольного или нефтяного происхождения. Основным требованием к анодной массе для самообжигающихся анодов является пластичность, которая определяет ее способность к самоуплотнению в условиях верхней расплавленной зоны анода. Анодная масса относится к высококонцентрированным дисперсным системам, седиментационная устойчивость которых и способность к самоуплотнению определяется концентрацией кокса-наполнителя и его взаимодействием с пеком-связующим. Особое внимание при производстве анодных масс уделяется количеству и составу пылевой фракции в шихте. Пылевая фракция обладает наибольшей адсорбционной поверхностью и является определяющей при определении потребности в пеке-связующем для обеспечения необходимой пластичности анодной массы. Композиция пылевой фракции и пека-связующего образует в анодной массе матричную структуру, в которой распределяются зерновые фракции. Свойства матричной структуры определяют седиментационную устойчивость анодной массы и способность к самоуплотнению в расплавленном состоянии. Известно, что увеличение содержания в шихте или увеличение тонины помола пылевой фракции приводит к улучшению качества анодной массы и повышает ее устойчивость к расслоению в самообжигающемся аноде. Однако плохая смачиваемость и склонность мелких частиц к агломерации при смешении с пеком не позволяют получить качественную анодную массу.The anode paste is a composition of petroleum or pitch coke with pitch of coal or petroleum origin. The main requirement for the anode mass for self-firing anodes is plasticity, which determines its ability to self-seal in the conditions of the upper molten zone of the anode. The anode mass refers to highly concentrated disperse systems, the sedimentation stability of which and the ability to self-compaction is determined by the concentration of coke-filler and its interaction with the pitch-binder. Particular attention in the production of anode masses is given to the quantity and composition of the dust fraction in the charge. The dust fraction has the highest adsorption surface and is crucial in determining the need for pitch binder to provide the necessary plasticity of the anode mass. The composition of the dust fraction and pitch binder forms a matrix structure in the anode mass in which the grain fractions are distributed. The properties of the matrix structure determine the sedimentation stability of the anode mass and the ability to self-compact in the molten state. It is known that an increase in the content in the charge or an increase in the fineness of grinding the dust fraction leads to an improvement in the quality of the anode mass and increases its resistance to delamination in a self-baking anode. However, poor wettability and the tendency of small particles to agglomerate when mixed with pitch do not allow to obtain a high-quality anode mass.
Известен способ производства анодной массы для самообжигающегося анода (М.А.Коробов, А.А.Дмитриев. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.: Металлургия, 1982), при котором пылевую фракцию готовят измельчением кокса в шаровых мельницах, смешивают с крупнозернистыми фракциями, подогревают и смешивают с расплавленным каменноугольным пеком.A known method of producing anode mass for a self-burning anode (M.A. Korobov, A.A.Dmitriev. Self-burning anodes of aluminum electrolysis cells. M .: Metallurgy, 1982), in which the dust fraction is prepared by grinding coke in ball mills, mixed with coarse fractions, heated and mixed with molten coal tar pitch.
Недостатком известного способа является нестабильность состава фракции - 0,075 мм, что является причиной больших колебаний пластичности и седиментационной неустойчивости анодной массы. Недостатком известного способа также является неравномерность распределения пека-связующего между частицами пылевой фракции при смешении из-за низкой смачиваемости частиц и их высокой способности к образованию агломератов. Неоднородность смешения приводит к непредсказуемому поведению анодной массы в условиях самообжигающегося анода.The disadvantage of this method is the instability of the composition of the fraction of 0.075 mm, which is the reason for large fluctuations in ductility and sedimentary instability of the anode mass. A disadvantage of the known method is the uneven distribution of the pitch binder between the particles of the dust fraction when mixed due to the low wettability of the particles and their high ability to form agglomerates. The heterogeneity of mixing leads to unpredictable behavior of the anode mass under conditions of a self-burning anode.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ приготовления коксо-пековой композиции для углеродных изделий (Авт. свид. СССР № 816956, МПК С01В 31/02, 1981), включающий измельчение и разделение кокса на фракции, смешение тонкой фракции кокса (-0,09+0,01 мм) с расплавленным пеком, и затем введение в приготовленную смесь фракции кокса -3,0+0,09 мм.Closest to the proposed invention is a known method for the preparation of a coke-pitch composition for carbon products (Auth. St. USSR No. 816956, IPC СВВ 31/02, 1981), which includes grinding and separation of coke into fractions, mixing a fine fraction of coke (-0, 09 + 0.01 mm) with molten pitch, and then introducing into the prepared mixture a fraction of coke -3.0 + 0.09 mm.
Однако известный способ не обеспечивает стабильность состава фракции -0,09+0,01 мм и требует большой длительности смешения для получения однородной композиции (процесс приготовления коксо-пековой композиции занимает один час). Нестабильность состава фракции -0,09+0,01 мм приводит к нестабильности свойств анодной массы, а длительность процесса не совместима с требованиями многотоннажного производства анодной массы в алюминиевой промышленности.However, the known method does not ensure the stability of the composition of the fraction -0.09 + 0.01 mm and requires a long mixing time to obtain a homogeneous composition (the process of preparing a coke-pitch composition takes one hour). The instability of the fraction composition of -0.09 + 0.01 mm leads to instability of the properties of the anode mass, and the duration of the process is not compatible with the requirements of the large-tonnage production of the anode mass in the aluminum industry.
Задачей изобретения является увеличение производительности процесса подготовки анодной массы и сокращение длительности процесса.The objective of the invention is to increase the productivity of the process of preparing the anode mass and reduce the duration of the process.
Технический результат заключается в получении анодной массы с высокими физико-механическими свойствами на основе однородной мелкодисперсной коксо-пековой композиции стабильного состава.The technical result consists in obtaining an anode mass with high physical and mechanical properties based on a homogeneous finely divided coke pitch pitch composition of a stable composition.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства анодной массы, включающем измельчение и разделение кокса на фракции, смешивание одной фракции кокса с расплавленным пеком, добавление в полученную смесь другой фракции кокса и последующее перемешивание смеси, согласно заявляемому решению, разделение кокса производят не менее чем на две фракции размером более 1,0 мм и менее 1,0 мм, причем сначала смешивают фракцию кокса менее 1,0 мм с расплавленным пеком и одновременно со смешиванием измельчают кокс до пылевидной фракции размером менее 0,045 мм под воздействием гидроударно-кавитационного поля, после чего добавляют другую фракцию кокса и снова перемешивают.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing the anode mass, including crushing and separating coke into fractions, mixing one coke fraction with molten pitch, adding another coke fraction to the resulting mixture and then mixing the mixture, according to the claimed solution, the coke is separated not less than than two fractions larger than 1.0 mm and less than 1.0 mm in size, and first, the coke fraction of less than 1.0 mm is mixed with molten pitch and, at the same time, the coke is crushed to a dusty fr ktsii size less than 0.045 mm under the influence of hydraulic-cavitation field, whereupon another coke fraction and stirred again.
Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные также на достижение указанного технического результата.The method is supplemented by private distinctive features, also aimed at achieving the specified technical result.
Смешивание фракции кокса менее 1,0 мм и одновременно ее измельчение осуществляют при давлении менее 100 мбар.Mixing the coke fraction of less than 1.0 mm and at the same time its grinding is carried out at a pressure of less than 100 mbar.
Фракцию кокса более 1,0 мм перед добавлением в смесь предварительно смешивают с расплавленным пеком при давлении менее 100 мбар.The coke fraction of more than 1.0 mm before being added to the mixture is pre-mixed with molten pitch at a pressure of less than 100 mbar.
По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличия. Разделение измельченного кокса производят не менее чем на две фракции: фракцию с размером частиц более 1,0 мм и фракцию с размером частиц менее 1,0 мм. Фракция - 1,0 мм используется для получения гомогенной мелкодисперсной коксо-пековой композиции с размером частиц кокса менее 0,045 мм. Гомогенную мелкодисперсную коксо-пековую композицию получают в результате объединения процессов смешивания и измельчения кокса в среде расплавленного пека в центробежном гидроударном диспергаторе, генерирующем поле последовательных гидроударных и кавитационных импульсов с частотой резонансного разрыва частиц. Под воздействием серии резонансных нагрузок в режиме «сжатие-разрежение» частицы кокса разрушаются до размера менее 0,045 мм. Образование новой поверхности при разрушении частиц кокса непосредственно в среде расплавленного пека обеспечивает отсутствие окисления и адсорбции атмосферных газов на поверхности, что обеспечивает хорошее смачивание частиц кокса. Кавитационные импульсы препятствуют образованию конгломератов частиц кокса в расплавленном пеке, что обеспечивают гомогенность пеко-пылевой композиции. Высокая дисперсность твердой фазы и эффективное смачивание поверхности разрушения способствуют возникновению подвижной структурной сетки в объеме связующего, в узлах которой располагаются частицы кокса. Введение в такую структурированную матрицу крупнодисперсных частиц обеспечивает их седиментационную устойчивость в расплавленной анодной массе. Анодная масса на основе гомогенной мелкодисперсной коксо-пековой композиции по структуре и устойчивости подобна концентрированным коллоидным системам, поэтому условно может быть названа "коллоидной".In relation to the prototype of the proposed method has the following differences. The crushed coke is separated into at least two fractions: a fraction with a particle size of more than 1.0 mm and a fraction with a particle size of less than 1.0 mm. Fraction - 1.0 mm is used to obtain a homogeneous finely divided coke-pitch composition with a coke particle size of less than 0.045 mm. A homogeneous finely divided coke-pitch composition is obtained by combining the processes of mixing and grinding of coke in a molten pitch medium in a centrifugal hydropercussion disperser generating a field of successive hydropercussion and cavitation pulses with a frequency of resonant particle breakdown. Under the influence of a series of resonant loads in the compression-rarefaction mode, coke particles are destroyed to a size of less than 0.045 mm. The formation of a new surface during the destruction of coke particles directly in the environment of the molten pitch ensures the absence of oxidation and adsorption of atmospheric gases on the surface, which ensures good wetting of the coke particles. Cavitation pulses prevent the formation of conglomerates of coke particles in the molten pitch, which ensures the homogeneity of the dust-dust composition. High dispersion of the solid phase and effective wetting of the fracture surface contribute to the appearance of a movable structural network in the binder volume, in the nodes of which coke particles are located. The introduction of coarse particles into such a structured matrix ensures their sedimentation stability in the molten anode mass. The anode mass on the basis of a homogeneous finely divided coke-pitch composition is similar in structure and stability to concentrated colloidal systems, therefore it can conditionally be called "colloid".
Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а сам способ и устройство для его осуществления удовлетворяют условию изобретательского уровня ввиду новизны причинно-следственной связи "отличительные признаки - технический результат".The analysis carried out by the applicant showed that the set of features is new, and the method and device for its implementation satisfy the condition of an inventive step due to the novelty of the cause-effect relationship “distinctive features - technical result”.
Изобретение поясняется на диаграмме грансостава фракций кокса менее 1,0 мм до и после обработки коксо-пековой композиции в центробежном гидроударном диспергаторе, представленной на чертеже.The invention is illustrated in the diagram of the composition of coke fractions less than 1.0 mm before and after processing the coke pitch pitch in a centrifugal hydropercussion dispersant, shown in the drawing.
Предлагаемый способ производства "коллоидной" анодной массы реализуется следующим образом. Предварительно измельченный кокс делят на фракции +1,0 мм и -1,0 мм. Фракция кокса -1,0 мм и расплавленный пек совместно дозировано подают в центробежный гидроударный диспергатор. Фракция кокса -1,0 мм измельчается под действием гидроударных и кавитационных импульсов до размера менее 0,045 мм и одновременно гомогенизируется в среде расплавленного пека. Для удаления легколетучих компонентов и атмосферных газов подготовка мелкодисперсной коксо-пековой композиции может проводиться при остаточном давлении менее 100 мбар. Готовая мелкодисперсная коксо-пековая композиция поступает в накопительный резервуар, из которого используется для смешения с крупнодисперсной фракцией кокса более 1,0 мм в смесителе периодического или непрерывного действия. Крупнодисперсная фракция кокса более 1,0 мм перед смешением с мелкодисперсной коксо-пековой композицией может предварительно вакуумироваться до остаточного давления менее 100 мбар для удаления воздуха из порового пространства кокса.The proposed method for the production of "colloidal" anode mass is implemented as follows. Pre-crushed coke is divided into fractions of +1.0 mm and -1.0 mm. The coke fraction -1.0 mm and the molten pitch are dosed together in a centrifugal hydropercussion dispersant. The coke fraction -1.0 mm is crushed under the influence of hydroshock and cavitation pulses to a size of less than 0.045 mm and at the same time is homogenized in a molten pitch medium. To remove volatile components and atmospheric gases, the preparation of finely dispersed coke pitch pitch can be carried out at a residual pressure of less than 100 mbar. Finished finely divided coke pitch pitch enters the storage tank, from which it is used for mixing with a coarse fraction of coke more than 1.0 mm in a batch or continuous mixer. The coarse fraction of coke more than 1.0 mm before being mixed with the finely divided coke-pitch composition can be pre-evacuated to a residual pressure of less than 100 mbar to remove air from the pore space of the coke.
Выполненные лабораторные эксперименты подтверждают эффективность предлагаемого способа. Мелкодисперсная коксо-пековая композиция обрабатывалась в течение 10 минут в центробежном гидроударном диспергаторе из каменноугольного пека и исходной фракции кокса размером -1,0 мм. Содержание твердой фракции в мелкодисперсной коксо-пековой композиции составляло 58%. На основе полученной мелкодисперсной коксо-пековой композиции была приготовлена анодная масса. В таблице представлены сравнительные результаты испытаний обожженных анодных масс, подготовленных известным (по прототипу) и предлагаемым способами.Performed laboratory experiments confirm the effectiveness of the proposed method. The finely dispersed coke pitch pitch was processed for 10 minutes in a centrifugal hydropercussion disperser from coal tar pitch and the initial coke fraction of -1.0 mm in size. The solid content in the finely divided coke-pitch composition was 58%. Based on the obtained finely divided coke-pitch composition, an anode mass was prepared. The table shows the comparative test results of the calcined anode masses prepared by known (prototype) and the proposed methods.
Из данных, представленных в таблице, видно, что производство анодной массы по предлагаемому способу позволяет снизить удельное электрическое сопротивление и газопроницаемость, увеличить плотность и прочность анодной массы. Снижение удельного электрического сопротивления и газопроницаемости обеспечит снижение расхода электроэнергии и углерода при электролизе алюминия.From the data presented in the table, it is seen that the production of the anode mass according to the proposed method allows to reduce the electrical resistivity and gas permeability, increase the density and strength of the anode mass. Reducing electrical resistivity and gas permeability will reduce the consumption of electricity and carbon during the electrolysis of aluminum.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140161/15A RU2317944C2 (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Anode mass preparation process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140161/15A RU2317944C2 (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Anode mass preparation process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005140161A RU2005140161A (en) | 2007-09-20 |
RU2317944C2 true RU2317944C2 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=39279113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140161/15A RU2317944C2 (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Anode mass preparation process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2317944C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102345142A (en) * | 2011-09-23 | 2012-02-08 | 中南大学 | Method for mixing and kneading carbon anode paste for aluminum electrolysis |
RU2464360C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Anodic mass obtaining method |
RU2521178C1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of anode paste preparation to form untreated anodes |
RU2771657C1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-05-11 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Extrusion method for producing a pitch-coke composition for manufacturing graphite materials based on a fine-grained filler of an isotropic structure |
-
2005
- 2005-12-22 RU RU2005140161/15A patent/RU2317944C2/en active IP Right Revival
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464360C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Anodic mass obtaining method |
EA020241B1 (en) * | 2011-04-07 | 2014-09-30 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Anodic mass obtaining method |
CN102345142A (en) * | 2011-09-23 | 2012-02-08 | 中南大学 | Method for mixing and kneading carbon anode paste for aluminum electrolysis |
RU2521178C1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of anode paste preparation to form untreated anodes |
RU2771657C1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-05-11 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Extrusion method for producing a pitch-coke composition for manufacturing graphite materials based on a fine-grained filler of an isotropic structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005140161A (en) | 2007-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106757162B (en) | Aluminium electrolysis prebaked anode and its production technology | |
CN101844926B (en) | Pelleting method of titanium diboride powder | |
JP6676821B2 (en) | Method of producing binder-based activated carbon with no binder | |
RU2718723C1 (en) | Sintering method in discharge plasma for making composite with metal matrix reinforced with single-wall carbon nanotubes, and composite material obtained by such method | |
EP2508589A1 (en) | Coal Water Slurry and Methods for Making the Coal Water Slurry | |
RU2317944C2 (en) | Anode mass preparation process | |
CN110655413B (en) | Preparation method of isotropic graphite material | |
CN103952721B (en) | A kind of blue charcoal base carbon anode used for aluminium electrolysis and preparation method thereof | |
CN105271207A (en) | Preparation process of isostatic pressing isotropic graphite | |
CN110620236A (en) | Three-phase composite negative electrode material for lithium ion battery and preparation method thereof | |
CN105586607A (en) | Using method of spent cathodes | |
CN102849723B (en) | Preparation method of coal-based carbon foam from pre-treated bituminous coal | |
RU2270822C2 (en) | Method of manufacturing carbon blocks with high resistance to heat shocks | |
CN109850869A (en) | A kind of preparation method of prebaked anode siccative | |
CN107200322B (en) | Method for preparing negative electrode material for lithium battery by using special graphite tailings | |
CN100572268C (en) | The manufacture method of high-intensity high-density isotropic fine structure charcoal material | |
CN105366998B (en) | A kind of pitch close-graded facing concrete | |
CN102285661B (en) | Preparation method of tungsten boride powder | |
JPH0219196B1 (en) | ||
Lyalyuk et al. | Changes in the petrographic composition of coal batch on crushing | |
CN109768277B (en) | Graphene oxide modified coal tar pitch binder and preparation method thereof | |
RU2315711C2 (en) | Method of preparation of finely dispersed carbon-to-carbon composition | |
CN112479678A (en) | Hollow brick production process | |
CN105401169A (en) | Environment-friendly recycling method for abandoned cathode carbon blocks of aluminum electrolysis cell | |
RU2374174C2 (en) | Method of producing graphitised material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081223 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110810 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20131024 |