RU2347013C2 - Method of carbon electrode production - Google Patents
Method of carbon electrode production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347013C2 RU2347013C2 RU2007111086/15A RU2007111086A RU2347013C2 RU 2347013 C2 RU2347013 C2 RU 2347013C2 RU 2007111086/15 A RU2007111086/15 A RU 2007111086/15A RU 2007111086 A RU2007111086 A RU 2007111086A RU 2347013 C2 RU2347013 C2 RU 2347013C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activated
- mixing
- filler
- solid filler
- activated additive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для производства углеродных электродов, в частности - катодных блоков и анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров. Также может быть использовано в производстве других углеродно-графитовых изделий, таких как углеродные композиты, прокладки, уплотнения, покрытия, антифрикционные и теплозащитные материалы, сорбенты.The invention is intended for the production of carbon electrodes, in particular cathode blocks and anode mass for self-baking anodes of aluminum electrolysis cells. It can also be used in the production of other carbon-graphite products, such as carbon composites, gaskets, seals, coatings, antifriction and heat-protective materials, sorbents.
Известно, что широкий спектр углеродных изделий производится путем смешения твердого наполнителя (графит, антрацит, нефтяной кокс) со связующим, в качестве которого применяется преимущественно каменноугольный пек.It is known that a wide range of carbon products is produced by mixing a solid filler (graphite, anthracite, petroleum coke) with a binder, which is mainly used as coal tar pitch.
Известен способ получения углеродных электродов (патент №2183190 RU). Готовят шихту на основе графита, добавляют в нее сажевые отходы синтеза фуллеренов в количестве 5-75 мас.%, предварительно размолотые до частиц размером менее 0,1 мм с отсевом частиц размером менее 0,04 мм. Из шихты формуют электроды при 50-200 МПа.A known method of producing carbon electrodes (patent No. 2183190 RU). A mixture is prepared on the basis of graphite, soot wastes of synthesis of fullerenes are added to it in the amount of 5-75 wt.%, Previously ground to particles less than 0.1 mm in size with a screening of particles less than 0.04 mm in size. Electrodes are formed from a charge at 50-200 MPa.
Недостатками упомянутого способа являются относительно малая сырьевая база и высокие энергетические затраты на тонкое измельчение основной массы шихты.The disadvantages of this method are the relatively small raw material base and high energy costs for fine grinding the bulk of the charge.
Известен способ получения электродной массы (патент №2132411 RU), в соответствии с которым предлагается непрокаленный кокс вводить в шихту в виде активированной пыли с содержанием фракции 0,08 мм не менее 65 мас.%, при этом массовую долю непрокаленного кокса в коксовой шихте поддерживают в количестве 3-15 мас.%, при этом удельную поверхность активированной пыли фракции 0,08 мм поддерживают не менее 5500 см2/г.A known method of producing electrode mass (patent No. 2132411 RU), according to which it is proposed to introduce calcined coke into the charge in the form of activated dust with a fraction content of 0.08 mm of at least 65 wt.%, While the mass fraction of calcined coke in the coke charge is supported in an amount of 3-15 wt.%, while the specific surface area of the activated dust fraction of 0.08 mm support at least 5500 cm 2 / year
В данном способе используется доступное сырье, существенно снижены затраты на его измельчение, содержание активированной пыли в 5 раз меньше, чем в предыдущем способе.This method uses available raw materials, significantly reduces the cost of grinding it, the content of activated dust is 5 times less than in the previous method.
Однако в этом способе не достигается улучшения эксплуатационных характеристик электрода, в частности он не влияет на образование бенз(а)пирена при обжиге электрода.However, in this method, improvement of the operational characteristics of the electrode is not achieved, in particular, it does not affect the formation of benzo (a) pyrene during firing of the electrode.
Способ, наиболее близкий к заявленному, описан в патенте №2080417 RU от 27.05.1997 «Углеродная анодная масса». Известный способ заключается во введении в шихту активированной добавки - 1,0-5,0 мас.% пыли металлургического кокса при содержании каменноугольного пека 23-32 мас.% и нефтяного кокса - остальное.The method that is closest to the claimed is described in patent No. 2080417 RU dated 05.27.1997 "Carbon anode mass". The known method consists in introducing into the mixture an activated additive - 1.0-5.0 wt.% Dust metallurgical coke with a content of coal pitch 23-32 wt.% And petroleum coke - the rest.
Данный способ позволяет повысить электропроводность электрода, что обеспечивает снижение расхода электроэнергии при его использовании. Данные о влиянии добавки на выделение бенз(а)пирена отсутствуют.This method allows to increase the conductivity of the electrode, which reduces the energy consumption during its use. There are no data on the effect of the additive on the release of benz (a) pyrene.
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является загрязнение получаемого продукта (алюминия) минеральными компонентами, содержащимися в металлургическом коксе, и отсутствие влияния на выделение вредных компонентов.The disadvantage of the method selected as a prototype is the contamination of the resulting product (aluminum) with mineral components contained in metallurgical coke, and the lack of influence on the allocation of harmful components.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение электропроводности углеродного электрода и снижение вредных выбросов при его обжиге, без введения в шихту дополнительных минеральных компонентов.The task of the invention is to improve the electrical conductivity of the carbon electrode and reduce harmful emissions during its firing, without introducing additional mineral components into the charge.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения углеродных электродов, включающем измельчение твердого наполнителя с получением крупной, средней и мелкой фракций, смешение упомянутых фракций и активированной добавки с получением наполнителя заданного гранулометрического состава, смешение полученного состава наполнителя с пеком и термообработку полученной шихты, согласно изобретению, в качестве активированной добавки используют часть твердого наполнителя, подверженного механохимической активации, а перед смешением активированной добавки и фракций твердого наполнителя ее предварительно смешивают с крупной фракцией.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of producing carbon electrodes, including grinding a solid filler to obtain coarse, medium and fine fractions, mixing said fractions and an activated additive to obtain a filler of a given particle size distribution, mixing the obtained filler composition with pitch and heat treatment of the resulting mixture, According to the invention, a part of the solid filler subject to mechanochemical activation is used as an activated additive, and before mixing By the addition of an activated additive and fractions of a solid filler, it is pre-mixed with a coarse fraction.
Сопоставительный анализ показывает отличительные признаки заявляемого способа от прототипа - вместо металлургического кокса в качестве активированной добавки используется часть твердого наполнителя, подвергнутого механохимической активации, кроме того, смешение этой активированной добавки сначала осуществляют с крупной фракцией твердого наполнителя, а затем смешивают все фракции наполнителя.A comparative analysis shows the distinguishing features of the proposed method from the prototype — instead of metallurgical coke, a part of the solid filler subjected to mechanochemical activation is used as an activated additive, in addition, this activated additive is mixed first with a large fraction of the solid filler, and then all the filler fractions are mixed.
В таблице приведены примеры реализации заявляемого и известных способов получения углеродных электродов.The table shows examples of the implementation of the claimed and known methods for producing carbon electrodes.
Пример 1 (общепринятый способ). Анодную массу готовили следующим образом: из прокаленного нефтяного кокса (твердый наполнитель) получали крупную, среднюю и мелкую фракции. Эти фракции смешивали в соотношении, обеспечивающем гранулометрический состав наполнителя: 1-6 мм 47 мас.%; 0,16-1 мм 25 мас.%; менее 0,16 мм 28 мас.%. Затем наполнитель смешивали с каменноугольным пеком (32 мас.%). Получение анодов осуществляли нагревом полученной анодной массы до 1000°С со скоростью 100°/ч в железном кожухе 50×50×400 мм. Из нижней части анодов изготавливались образцы для испытаний.Example 1 (conventional method). The anode mass was prepared as follows: coarse, medium and fine fractions were obtained from calcined petroleum coke (solid filler). These fractions were mixed in a ratio providing particle size distribution of the filler: 1-6 mm 47 wt.%; 0.16-1 mm 25 wt.%; less than 0.16 mm 28 wt.%. Then the filler was mixed with coal tar pitch (32 wt.%). The production of anodes was carried out by heating the obtained anode mass to 1000 ° C at a speed of 100 ° / h in an iron casing of 50 × 50 × 400 mm. Test samples were made from the bottom of the anodes.
Пример 2 (прототип). Процесс осуществлялся аналогично примеру 1 и на том же сырье. Отличие от примера 1 состояло в том, что 5 мас.% мелкой фракции нефтяного кокса (менее 0,16 мм) было заменено на 5 мас.% металлургического кокса аналогичного фракционного состава. Результаты представлены в таблице.Example 2 (prototype). The process was carried out analogously to example 1 and on the same raw materials. The difference from example 1 was that 5 wt.% Of the fine fraction of petroleum coke (less than 0.16 mm) was replaced by 5 wt.% Metallurgical coke of the same fraction composition. The results are presented in the table.
Пример 3. Процесс осуществлялся аналогично примеру 1, но вместо 3 мас.% мелкой фракции (менее 0,16 мм) нефтяного кокса в наполнитель вводили 3 мас.% активированного в планетарном активаторе нефтяного кокса, имеющего размер менее 0,008 мм. Для активации может быть использована любая фракция нефтяного кокса, или исходный кокс до его разделения на фракции. Был также изменен порядок смешения фракций нефтяного кокса, а именно активированную добавку предварительно смешивали с крупной фракцией нефтяного кокса. Далее эту смесь смешивали с остальными фракциями кокса, затем добавляли пек и смешивали всю анодную массу. Результаты представлены в таблице.Example 3. The process was carried out analogously to example 1, but instead of 3 wt.% Fine fraction (less than 0.16 mm) of petroleum coke, 3 wt.% Of petroleum coke activated in a planetary activator having a size of less than 0.008 mm was introduced into the filler. For activation, any fraction of petroleum coke, or the original coke, can be used prior to its separation into fractions. The mixing order of petroleum coke fractions was also changed, namely, the activated additive was pre-mixed with a large fraction of petroleum coke. Next, this mixture was mixed with the remaining coke fractions, then pitch was added and the entire anode mass was mixed. The results are presented in the table.
Сопоставление примеров 1, 2 и 3 показывает, что заявляемый способ (пример 3) обеспечивает повышение электропроводности анода без введения в шихту посторонних компонентов с высоким содержанием минеральных примесей. Кроме того, достигается существенное снижение образования бенз(а)пирена по сравнению с традиционной шихтой.A comparison of examples 1, 2 and 3 shows that the inventive method (example 3) provides an increase in the electrical conductivity of the anode without introducing foreign components with a high content of mineral impurities into the charge. In addition, a significant reduction in the formation of benz (a) pyrene is achieved in comparison with a traditional charge.
Пример 4. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3, но смешение всех фракций, включая активированную добавку, производили одновременно.Example 4. The process was carried out analogously to example 3, but the mixing of all fractions, including the activated additive, was carried out simultaneously.
Сопоставление данного примера с примером 3 показывает, что положительный эффект практически отсутствует. Следовательно, предварительное смешение активированной добавки с крупной фракцией кокса является необходимым условием реализации заявляемого способа.A comparison of this example with example 3 shows that the positive effect is practically absent. Therefore, the preliminary mixing of the activated additive with a large fraction of coke is a prerequisite for the implementation of the proposed method.
Пример 5. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3, но в наполнитель вводили 0,5 мас.% (а не 3 мас.%) активированного в планетарном активаторе нефтяного кокса, имеющего размер менее 0,008 мм.Example 5. The process was carried out analogously to example 3, but 0.5 wt.% (Rather than 3 wt.%) Of petroleum coke activated in a planetary activator having a size of less than 0.008 mm was introduced into the filler.
Пример 6. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было уменьшено количество активированной добавки до 1 мас.%.Example 6. The process was carried out analogously to example 3. Compared with example 3, the amount of activated additive was reduced to 1 wt.%.
Пример 7. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было увеличено количество активированной добавки до 5 мас.%.Example 7. The process was carried out analogously to example 3. Compared with example 3, the number of activated additives was increased to 5 wt.%.
Пример 8. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было увеличено количество активированной добавки до 6 мас.%.Example 8. The process was carried out analogously to example 3. Compared with example 3, the amount of activated additive was increased to 6 wt.%.
Сопоставление примеров 3, 5-8 доказывает, что оптимальная концентрация активированной добавки составляет 1-5 мас.%, поскольку при меньшей концентрации активированной добавки 0,5 мас.% (пример 5) положительный эффект не достигается, а при большей концентрации 6 мас.% (пример 8) требуется больше энергозатрат на активацию, но это не дает увеличения эффекта.A comparison of examples 3, 5-8 proves that the optimal concentration of the activated additive is 1-5 wt.%, Since with a lower concentration of the activated additive 0.5 wt.% (Example 5), a positive effect is not achieved, and with a higher concentration of 6 wt. % (example 8) requires more energy for activation, but this does not increase the effect.
Пример 9. Процесс осуществлялся аналогично примеру 1, но вместо нефтяного кокса использовали природный графит. Данный пример моделирует условия получения другого типа электродов, в частности катодных блоков.Example 9. The process was carried out analogously to example 1, but instead of petroleum coke, natural graphite was used. This example simulates the conditions for obtaining another type of electrodes, in particular cathode blocks.
Пример 10. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3, но вместо 3 мас.% активированного в планетарном активаторе нефтяного кокса, имеющего размер менее 0,008 мм использовали 3 мас.% активированного в планетарном активаторе природного графита, имеющего размер менее 0,008 мм.Example 10. The process was carried out analogously to example 3, but instead of 3 wt.% Activated in the planetary activator of petroleum coke having a size of less than 0.008 mm used 3 wt.% Activated in the planetary activator of natural graphite having a size of less than 0.008 mm
Сопоставление примеров 9 и 10 доказывает, что при использовании в качестве твердого наполнителя графита, достигается эффект, аналогичный тому, который наблюдался для анодной шихты с нефтяным коксом.A comparison of examples 9 and 10 proves that when using graphite as a solid filler, an effect similar to that observed for the anode charge with petroleum coke is achieved.
Пример 11. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10, но в наполнитель вводили 0,5 мас.% активированного в планетарном активаторе графита, имеющего размер менее 0,008 мм.Example 11. The process was carried out analogously to example 10, but 0.5 wt.% Of graphite activated in a planetary activator, having a size of less than 0.008 mm, was introduced into the filler.
Пример 12. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было уменьшено количество активированной добавки до 1 мас.%.Example 12. The process was carried out analogously to example 10. Compared with example 10, the amount of activated additive was reduced to 1 wt.%.
Пример 13. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было увеличено количество активированной добавки до 5 мас.%.Example 13. The process was carried out analogously to example 10. Compared with example 10, the number of activated additives was increased to 5 wt.%.
Пример 14. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было увеличено количество активированной добавки до 6 мас.%.Example 14. The process was carried out analogously to example 10. Compared with example 10, the amount of activated additive was increased to 6 wt.%.
Примеры 10-14 доказывают, что оптимальная концентрация активированного графита, также как и активированного нефтяного кокса в качестве добавки, составляет 1-5 мас.%, поскольку при меньшей концентрации активированной добавки 0,5 мас.% (пример 11) положительный эффект не достигается, а при большей концентрации 6 мас.% (пример 14) требуется больше энергозатрат на активацию, но это не дает увеличения эффекта.Examples 10-14 prove that the optimal concentration of activated graphite, as well as activated petroleum coke as an additive, is 1-5 wt.%, Since with a lower concentration of the activated additive 0.5 wt.% (Example 11) a positive effect is not achieved , and at a higher concentration of 6 wt.% (example 14) requires more energy for activation, but this does not increase the effect.
Пример 15. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10, но вместо активированной добавки с размером частиц 0,008 мм использовали отсеянный из мелкой фракции графит с размером частиц 0,08 мм. Результаты представлены в таблице.Example 15. The process was carried out analogously to example 10, but instead of the activated additives with a particle size of 0.008 mm, graphite screened out from the fine fraction with a particle size of 0.08 mm was used. The results are presented in the table.
Сравнение примеров 10 и 15 доказывает, что применение мелкодисперсного, но не прошедшего механохимическую активацию графита, не дает положительного эффекта. Следует также отметить, что выделить в достаточном количестве фракцию, соответствующую по размеру частиц активированной добавке (0,008 мм), из мелкой фракции наполнителя, приготовленного обычным образом, не удается.Comparison of examples 10 and 15 proves that the use of finely dispersed, but not mechanically activated graphite, does not give a positive effect. It should also be noted that it is not possible to isolate in sufficient quantities the fraction corresponding to the particle size of the activated additive (0.008 mm) from the fine fraction of the filler prepared in the usual way.
Таким образом, использование заявляемого способа для получения углеродных электродов позволяет значительно уменьшить их электросопротивление и снизить выбросы бенз(а)пирена без введения в шихту каких-либо загрязняющих компонентов.Thus, the use of the proposed method for producing carbon electrodes can significantly reduce their electrical resistance and reduce emissions of benz (a) pyrene without introducing any contaminating components into the charge.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Method of carbon electrode production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Method of carbon electrode production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2347013C2 true RU2347013C2 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Method of carbon electrode production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347013C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671023C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Anode mass production method for the aluminum cell self-baking anode |
-
2007
- 2007-03-26 RU RU2007111086/15A patent/RU2347013C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671023C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Anode mass production method for the aluminum cell self-baking anode |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2365646C2 (en) | Destruction-resistant electrodes for carbothermal reduction furnace | |
| CN111515017A (en) | Grading and quality-grading method for coal gangue | |
| CN110548749A (en) | Novel method for grading and quality-grading utilization of coal gasification ash | |
| RU2347013C2 (en) | Method of carbon electrode production | |
| US2998375A (en) | Electrode of carbon material from bituminous coal and method of making the same | |
| Jayaweera et al. | The effect of particle size on the combustion of weardale coal | |
| RU2317944C2 (en) | Anode mass preparation process | |
| WO1988002015A1 (en) | Process for producing filler from coal | |
| US1517819A (en) | Method of producing carbon electrodes and the product thereof | |
| RU2381287C2 (en) | Restorative for thermal-electric metallurgical processes | |
| JPS5978914A (en) | Manufacture of special carbonaceous material | |
| US1824526A (en) | Method for making coke | |
| US3320150A (en) | Molded carbon materials | |
| RU2800748C2 (en) | Mixed composition containing petroleum coke and pyrolytic carbon for electrodes | |
| US889124A (en) | Manufacture of carbid. | |
| US3427240A (en) | Carbonaceous compaction using high temperature fluid coke | |
| CN102295946A (en) | Tar modifying method | |
| RU2703084C1 (en) | Method of producing technical silicon | |
| US718438A (en) | Method of manufacturing electrolytic or electric-light carbons. | |
| RU2080417C1 (en) | Carbon anode mass | |
| SU775182A1 (en) | Bottom mass for lining aluminium electrolyzers | |
| CN109076657B (en) | Electrode material | |
| RU2378320C1 (en) | Method of receiving pitch coke | |
| CN105513664A (en) | Industrial conductive material and preparation method thereof | |
| SU831867A1 (en) | Composition for making anode grounding electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100327 |