SK287640B6 - Spôsob výroby uhlíkatých blokov vysokoodolných proti tepelnému nárazu - Google Patents

Abstract

Opísaný je zjednodušený spôsob výroby umožňujúci zhotoviť uhlíkaté bloky a najmä anódy určené na výrobu hliníka elektrolýzou podľa Hall-Héroultovej metódy a vyznačujúce sa vysokou odolnosťou proti tepelnému nárazu. Tento spôsob zahŕňa operáciu nastavenia granulometrie uhlíkatej zmesi, obsahujúcu: a) separovanie netriedenej základnej uhlíkatej zmesi AC na prvú frakciu F1 so zrnami menšími ako X a na druhú frakciu F2 so zrnami väčšími alebo rovnajúcimi sa X, pričom X značí veľkosť od 0,2 do 2 mm; b) mletie B1 prvej frakcie F1 a časti P1 druhej frakcie F2 takým spôsobom, aby sa získal prášok F obsahujúci regulovaný podiel PUF ultrajemných zŕn; c) zmiešanie zvyšnej časti P2 frakcie F2 a spomínaného prášku F v pomeroch umožňujúcich získať surové uhlíkaté bloky, v ktorých pomer "Gr/S" podielu PGr zŕn väčších ako 0,3 mm a podielu PS zŕn s veľkosťou medzi 30 µm a 0,3 mm sa prinajmenšom rovná 4 a ktorých hustota po vypálení je vysoká.

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby uhlíkatých blokov s vysokou odolnosťou proti tepelnému nárazu a osobitne anód určených na výrobu hliníka elektrolýzou kysličníka hlinitého rozpusteného v roztavenom kryolite podľa Hall-Héroultovej metódy.

Doterajší stav techniky

Výrobky na báze uhlíka sa vo všeobecnosti vyrábajú priemyselnými postupmi, ktoré sa v podstate skladajú z týchto troch výrobných operácií: zo zhotovenia zmesi spojiva (ako napr. kamennouhoľnej smoly) a uhlíkatých látok (ako napr. koksu), z formovania uvedenej zmesi za tepla do tvaru finálneho výrobku a z vypaľovania týchto surových výrobkov. Spojivo a uhlíkaté látky sa miešajú v práškovitej forme, pričom sa vychádza z rozomletého materiálu, ktorý má predpísanú granulometriu (zrnitosť, resp. veľkosť zŕn). V praxi sa pri vytváraní zmesi vychádza z viacerých granulometrických frakcií (nazývaných „priemyselné frakcie“) uhlíkatých látok, ktoré sa skladujú v osobitných silách, a zo smoly.

Pri značnom počte priemyselných aplikácií - a osobitne v elektrometalurgii - musia vypálené výrobky na báze uhlíka vykazovať okrem potrebnej elektrickej a tepelnej vodivosti aj vysokú odolnosť proti tepelným nárazom.

Najmä v prípade výroby hliníka elektrolýzou kysličníka hlinitého rozpusteného v roztavenom kryolite predstavujú uhlíkaté anódy výrobky, ktoré sa pri výrobe spotrebúvajú a ktoré sa pri elektrolytickej vani musia postupne nahrádzať podľa toho, ako spaľovaním ubúdajú. Ako typický príklad možno uviesť, že v modernej elektrolýze sa napr. vyrába 240 000 ton hliníka ročne, pričom sa súčasne spotrebúva 150 000 anód, z ktorých každá váži rádovo okolo jednej tony.

Tu treba uviesť, že pri nahrádzaní opotrebovaných anód novými sa nové anódy, ktoré majú spravidla teplotu blízku teplote okolia, ponárajú do kúpeľa roztaveného elektrolytu udržovaného na teplote okolo 950 °C. Tepelný náraz spôsobený prudkým zvýšením teploty môže mať za následok vznik trhlín, ba dokonca praskanie anód. Vo všeobecnosti sa zhoršenie kvality anód následkom tepelného nárazu prejavuje vznikom a šírením trhlín a v krátkom čase má za následok pokles výkonu pri výrobe kovu alebo nepravidelnosť chodu elektrolýzy, čo je spôsobené tým, že do elektrolytického kúpeľa odpadávajú kúsky uhlíka uvoľnené z prasknutých anód.

Dodatočné výrobné náklady vyvolané nedostatočnou odolnosťou anód proti tepelnému nárazu rýchlo narastajú s počtom vyradených anód popraskaných následkom tepelného nárazu. Preto je veľmi dôležité overiť si dobrú odolnosť anód proti tepelnému nárazu ešte pred ich použitím v prevádzke. Množstvo vyradených anód menšie ako 1 % sa považuje za prijateľné, ale stáva sa rýchlo neúnosným akonáhle prekročí 2 %.

Patentová prihláška FR 2 740 771 (ktorá je rovnocenná s prihláškou kanadského patentu CA 2 192 707 a austrálskeho patentu AU 12415/97) v mene prihlasovateľa opisuje postup výroby uhlíkatých blokov, najmä anód s vysokou odolnosťou proti tepelnému nárazu. Táto metóda postupne obsahuje: regulovanie granulometrie uhlíkatej zmesi mletím a granulometrickým triedením, hnetenie rozomletej uhlíkatej zmesi pri teplote spravidla medzi 130 °C a 180 °C spolu s predpísaným množstvom spojiva na báze smoly tak, aby vzniklo homogénne cesto, zhutňovanie cesta utlkaním, formovanie cesta tak, aby vznikol uhlíkatý blok v surovom stave, a napokon vypaľovanie uhlíkatého bloku pri teplote spravidla vyššej ako 900 °C. Granulometria uhlíkatej zmesi sa reguluje pomocou troch frakcií: ultrajemnou frakciou (UF) so zrnami menšími ako 30 μηι, pieskovou frakciou (S) so zrnami s veľkosťou medzi 30 až 300 μηι a zrnitou frakciou (Gr) so zrnami väčšími ako 300 μηι. Hmotnostný pomer frakcií Gr a S sa nastavuje tak, aby Gr/S bol väčší ako 4. Tento postup umožňuje veľmi výrazne znížiť počet uhlíkatých blokov vyraďovaných pre trhliny vyvolané tepelným nárazom.

Ako sa opisuje v patentovej prihláške FR 2 740 771, v praxi sa tri frakcie získavajú zmiešaním viacerých priemyselných granulometrických frakcií suchého materiálu uloženého vo viacerých silách (spravidla v 3 až 5 silách). Ako znázorňuje obrázok 1, spomínaná patentová prihláška napríklad opisuje použitie 4 priemyselných frakcií, t. j.:

- TG (veľmi hrubú frakciu), ktorú tvoria zrná recyklovaného materiálu s veľkosťou medzi 1,5 mm a 15 mm a ktorá sa získava mletím odpadu z výroby, ako sú napr. nedohorené zvyšky („špaky“) už použitých anód;

- G (hrubú frakciu), ktorú tvoria zrná koksu s veľkosťou medzi 1,5 mm a 5 mm a ktorá zostáva po preosiati zŕn koksu na site s veľkosťou ôk 1,5 mm;

- M (strednú frakciu), ktorú tvoria zrná koksu z recyklovaného materiálu s veľkosťou medzi 0 a 1,5 mm a ktorá sa skladá z frakcií s veľkosťou zŕn menšou ako 1,5 mm;

- F (jemnú frakciu), ktorú tvoria jemnozmné častice menšie ako 0,2 mm a ktorá vzniká mletím strednej frakcie M; táto jemnozmná frakcia musí obsahovať dostatočný podiel ultrajemnej frakcie UF so zrnami menšími ako 0,03 mm.

Tieto teoretické i priemyselné granulometrické frakcie sa teda získavajú podľa známeho diagramu. Granulometria Gr teda pochádza z frakcie TG, frakcie G a časti frakcie M; pieskovú frakciu S a ultrajemnú frakciu UF dodáva časť frakcií M a F. Presné podiely každej frakcie (Fl, F2, F3 a F4) treba zmiešať tak, aby sa dosiahla uhlíkatá zmes AF, ktorá má požadovanú finálnu granulometriu. Tieto podiely sa nastavujú pomocou dávkovacích zariadení (dávkovačov Dl, D2, D3, D4) pripojených k silám (SI, S2, S3, S4), v ktorých sú uložené rôzne granulometrické frakcie. Takto získaná práškovitá zmes (AF) sa potom spravidla predhrieva (etapa PA), ďalej sa v hnetači zmiešava a hnetie (etapa MA) so spojivom na báze smoly (Br), vloží sa do formy (etapa FB) a vypaľuje sa pri vysokej teplote (etapa CB). Tento pomerne zložitý postup teda vyžaduje prísnu kontrolu zásob surovín, kontrolu toku suchého materiálu a stavu v silách a prípadne ako medzioperáciu aj mletie materiálu pochádzajúceho z niektorých síl.

Prihlasovateľ patentu analyzoval postup priemyselnej výroby uhlíkatých blokov veľkých rozmerov (t. j. ktorých objem je spravidla väčší ako 0,2 m³), ktoré majú vysokú odolnosť proti tepelnému nárazu umožňujúcu vyhnúť sa spomínaným ťažkostiam. Sledoval pritom najmä spôsoby ako znížiť počet potrebných zariadení, a tým aj príslušné náklady, a ako zjednodušiť výrobný postup a jednotlivé pracovné operácie, riadenie a kontrolu zásob a toku materiálov.

Podstata vynálezu

Spôsob výroby uhlíkatých blokov a najmä anód podľa predmetného vynálezu obsahuje: prísun základnej uhlíkatej zmesi AC, nastavovanie granulometrie tejto uhlíkatej zmesi AC takým spôsobom, aby vznikla finálna uhlíkatá zmes AF s predpísanou granulometriou Gf, zmiešanie a hnetenie za tepla MA finálnej uhlíkatej zmesi AF s predpísaným množstvom spojiva na báze smoly Br tak, aby vzniklo homogénne cesto, etapu formovania FB aspoň jedného surového uhlíkatého bloku z uvedeného cesta a etapu vypaľovania CB jedného alebo viacerých surových uhlíkatých blokov, pričom tento spôsob sa vyznačuje tým, že uvedené nastavovanie sa skladá:

a) zo separovania základnej uhlíkatej zmesi AC na prvú frakciu Fl s granulometriou G- obsahujúcu zrná menšie ako X, a na druhú frakciu F2 s granulometriou G+ obsahujúcu zrná väčšie alebo rovnajúce sa X, pričom X značí veľkosť od 0,2 do 2 mm a najlepšie od 0,3 do 1 mm; spomínaná uhlíkatá zmes AC pritom obsahuje najmä ropný koks (kalcinovanú ropu), v ktorej podiel častíc menších ako 0,3 mm je najviac 35 %;

b) z mletia BI prvej frakcie Fl a časti PI druhej frakcie F2 nazvanej „odvodená časť, resp. derivát PI“ takým spôsobom, aby sa získal prášok F obsahujúci regulovaný podiel PUF ultrajemných zŕn označených UF, t. j. zŕn menších ako 30 pm;

c) zo zmiešania MX zvyšnej časti P2 frakcie F2 a spomínaného prášku F v pomeroch umožňujúcich získať uhlíkaté bloky, ktorých granulometria Gf v surovom stave je taká, aby sa pomer označený „Gr/S“ medzi podielom PGr zŕn väčších ako 0,3 mm a podielom PS zŕn s veľkosťou medzi 30 mm a 0,3 mm prinajmenšom rovnal 4, a ktorých hustota po vypálení je vyššia, t. j. výhodne väčšia ako 1,55, resp. ešte výhodnejšie väčšia ako 1,6.

Prítomnosť ultrajemných zŕn umožňuje zväčšiť hustotu uhlíkatých blokov. Pomer PUF ultrajemných zŕn v prášku F predstavuje parameter spôsobu, ktorý je predmetom vynálezu a ktorý sa nastavuje empiricky takým spôsobom, aby sa dosiahla pokiaľ možno čím najväčšia hustota. Pomer PUF býva spravidla väčší ako 70 % a je výhodné, ak je väčší ako 80 %, resp je ešte výhodnejšie, ak je vyšší než 90 %.

Prihlasovateľ totiž proti očakávaniu zistil, že sa podarilo dosiahnuť pomer PGr/PS (nazývaný tiež „Gr/S“) umožňujúci zabezpečiť dostatočnú odolnosť proti tepelnému nárazu bez toho, že by sa museli použiť zložité postupy opísané v predchádzajúcej časti. Osobitne sa podľa predmetného vynálezu zmes uhlíkatých látok MX vytvára len z dvoch zdrojov uhlíkatej práškovitej látky, t. j. P2 a F. Spôsob podľa vynálezu taktiež dovoľuje jednoduchým spôsobom súčasne nastaviť pomer Gr/S aj hustotu anód.

Uhlíkaté zmesi AC, ktoré slúžia ako suroviny na spôsob podľa predmetného vynálezu a ktoré výhodne sú netriedenými zmesami, môžu obsahovať významné podiely zŕn aj menších ako 0,3 mm. V skutočnosti separačná operácia základnej uhlíkatej zmesi AC, t. j. delenie na dve frakcie a mletie prvej frakcie, umožňuje zväčšiť pomer Gr/S významným spôsobom aj vtedy, keď sa vychádza z koksu, v ktorom podiel zŕn menších ako 0,3 mm je taký vysoký, že dosahuje až 35 %. Aby sa však dosiahol pomer Gr/S väčší ako 4, je výhodné použiť uhlíkaté zmesi, v ktorých podiel zŕn s veľkosťou pod 0,3 mm je menší ako 15 %, ba dokonca menší než 10 %.

Základnú uhlíkatú zmes AC môžu tvoriť zložky pochádzajúce z viacerých zdrojov. Predovšetkým môže základná uhlíkatá zmes AC obsahovať určitý podiel recyklovaných uhlíkatých výrobkov R. Napríklad v priemysle výroby hliníka je z ekonomických i technických dôvodov výhodné pridávať až 40 %-ný podiel uhlíkatých recyklovaných výrobkov pochádzajúcich najmä z použitých anód, resp. z anód vyradených pred vypaľovaním alebo po vypaľovaní. Tieto výrobky predstavujú výhodu aj v tom, že spravidla obsahujú významný podiel veľmi veľkých alebo veľkých zŕn v pomere k „pieskovitým“ zmám alebo jemným zrnám. Zá3 kladnú uhlíkatú zmes AC môže teda spravidla tvoriť zmes netriedeného ropného koksu pochádzajúceho z C a z menšej časti recyklovaných uhlíkatých výrobkov R.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález možno lepšie objasniť pomocou obrázkov a opisom, ktorý bude nasledovať.

Obrázok 1 znázorňuje časť spôsobu výroby uhlíkatých blokov starším spôsobom, pri ktorom je suchý základný materiál uložený vo viacerých silách podľa granulometrie a podľa zloženia.

Obrázok 2 znázorňuje spôsob podľa predmetného vynálezu. Obrázky 3 až 6 znázorňujú uprednostňované spôsoby realizácie spôsobu podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Pri spôsobe podľa predmetného vynálezu znázornenom na obrázku 2 sa základná uhlíkatá zmes AC rozdeľuje pomocou aspoň jedného separačného zariadenia Tl na prvú frakciu F1 s granulometriou G- a na druhú frakciu F2 s granulometriou G+. Ako separačné zariadenie spravidla slúži sito alebo dynamický separátor s ventiláciou.

Spomínaný derivát PI sa nastaví podľa granulometrie základnej uhlíkatej zmesi AC. Výhodou je také zloženie derivátu, že treba rozomlieť len malú časť F2, t. j. že sa len malá časť PI odoberie z F2, a rozomelie sa spolu s F1. Výhodné je, ak podiel PI je menší ako 20 % a ak sa spravidla pohybuje medzi 1 % a 10 %.

Frakcia F1 a derivát PI, t. j. časť odvodená z frakcie F2 sa potom melú aspoň v jednom v mlecom zariadení BI takým spôsobom, aby sa získal prášok F obsahujúci regulovaný podiel ultrajemných zŕn PUF, t. j. zŕn menších ako 30 pm. Na získanie potrebného množstva DF prášku F bez ohľadu na to, aká bola granulometria základnej zmesi AC, derivát PI možno regulovať takým spôsobom, aby množstvo DF prášku F vychádzajúceho z mlecieho zariadenia B1 bolo pokiaľ možno konštantné. Množstvo DF sa rovná DF2 x P1 + DF1, pričom DF2 a DF1 sú príslušné množstvá frakcií F1 a F2. V praxi možno časti PI a P2 regulovať tak, aby sa množstvo DF udržovalo na pokiaľ možno konštantnej hodnote. Túto reguláciu možno zabezpečiť kontrolou hladiny materiálu v silách STÍ a ST2.

Ako BI sa spravidla používa guľový mlyn prípadne vybavený recirkulačným okruhom s dynamickým ventilačným selektorom, ktorým sa dá nastaviť granulometria frakcie PUF.

Zvyšná časť P2 frakcie F2 (tiež nazývaná „hrubá zmes“, AG) a prášok F sa potom dávkujú a kombinujú tak, aby vznikla uhlíkatá zmes AF (etapa MX). Spomínaná zvyšná časť a spomínaný prášok F sa miešajú v príslušných pomeroch PG+ a PF, ktoré umožňujú zhotoviť surové uhlíkaté bloky s takou granulometriou Gf, aby sa pomer medzi podielom PGr zŕn väčších ako 0,3 mm a podielom PS zŕn s veľkosťou medzi 30 pm a 0,3 mm rovnal aspoň 4, a aby vypálené uhlíkaté bloky mali vysokú hustotu, t. j. s hustotu výhodne väčšiu ako 1,55, a ešte výhodnejšie väčšiu ako 1,60. Pomer Gr/S má byť aspoň 4; výhodné je, ak je 10, a ešte výhodnejšie, ak je väčší ako 15.

Aby sa uľahčilo miešanie finálnej zmesi so spojivom, finálna zmes sa spravidla predhrieva (etapa PA). V praxi je výhodné robiť miešanie MX a predhrievanie P A v tom istom zariadení s predhrievacím hadom, cez ktorý preteká teplonosná látka. Dávkovanie zmesí AG a F (ktoré v tejto súvislosti majú povahu medziproduktu) možno robiť pomocou dávkovačov Dl a D2, ktoré sú spravidla zaradené na vstupe do zariadenia. Tieto dávkovače, spravidla dozimetre s podávaním materiálu pomocou závitovky alebo pomocou pásu, umožňujú regulovať prísun, a tým aj príslušné pomery PG+ a PF týchto zmesí. Podiel PF určuje podiel ultrajemných zŕn PUF, ktorý v podstatnej miere podmieňuje hustotu vypálených uhlíkatých blokov.

Finálna zmes sa vytvára zmiešaním so spojivom na báze (kamennouhoľnej) smoly (Br) a hnetie sa za tepla tak, aby vzniklo homogénne cesto (etapa MA). Táto operácia sa spravidla robí v hnetači podobnom hnetaciemu zariadeniu typu Buss® alebo Eirich®. Výhodné je, ak sa teplota pri miešaní a hnetení pohybuje medzi 130 °C a 220 °C; obyčajne býva v rozpätí od 170 °C do 190 °C. Po hnetení nasleduje etapa FB, pri ktorej sa spomínané cesto ukladá do formy, čím sa vytvára jeden alebo viac uhlíkatých blokov v surovom stave. Toto formovanie sa môže robiť pomocou vibračného zariadenia alebo pomocou lisu. Výhodné je, ak je táto posledná etapa spojená so zhutňovaním spomínaného cesta utlkaním. Surové uhlíkaté bloky sa potom vypaľujú pri teplote spravidla vyššej ako 900 °C v peci, obyčajne karuselovej (etapa CB).

Výhodné je, ak sa zvyšná časť P2 a prášok F skladujú v pomocných zásobníkoch (ako napr. v silách) označených ST2 a STÍ. Tieto zásobníky umožňujú lepšie ovládať tok, resp. prísun uhlíkatých látok.

Pri uprednostňovanom spôsobe realizácie predmetného vynálezu znázornenom na obrázku 3 prechádza základná uhlíkatá zmes AC najprv predbežnou úpravou D slúžiacou na to, aby sa vytriedili zrná, ktoré sú väčšie ako určitá predpísaná hodnota (tolerančný prah) Y; výhodné je, ak je táto hodnota 20 mm, a ešte výhodnejšie, ak je 30 mm. Táto operácia umožňuje vyhnúť sa najmä poškodeniu niektorých typov hnetačov v ďalšej fáze spracovania a (alebo) lepšie kontrolovať tok materiálu na dopravníkový pás, do závitovkového, resp. vibračného podávača alebo žľabu slúžiaceho na transport zrnitých látok.

Ako znázorňujú obrázky 4a až 4c, pri predbežnej úprave D možno výhodne použiť mletie B2 a prípadne aj separačnú operáciu T2, pri ktorej sa základná uhlíkatá zmes delí na frakciu F11 obsahujúcu iba zrná menšie, ako je tolerančný prah Y a na frakciu F12 obsahujúcu zrná väčšie alebo rovnaké, ako je tento spomínaný prah. Táto operácia T2, v ktorej sa oddelia zrná väčšie ako Y, umožňuje zvýšiť účinnosť a produktivitu mletia B2. Mletie B2 sa najlepšie robí v mlecom zariadení (mlyne), v ktorom sa materiál drví vo vrstve; takýmto zariadením j e napr. vibračný kužeľový mlyn Rbodax® spoločnosti FCB alebo valcový mlyn, ktorý je výhodný tým, že sa netreba vracať k separačnej operácii T2 (obrázok 4a).

Pri variante znázornenom na obrázku 4b sa uhlíkatá zmes A, ktorá vznikla v etape D a ktorá sa potom upravuje spôsobom podľa vynálezu, vytvára z rozomletej zmesi F13 pochádzajúcej z mletia B2 a prípadne aj z frakcie F11. Pri predchádzajúcej etape D bez separovania T2 (obrázok 4a) možno napríklad použiť valcový drvič alebo drviť materiálu vo vrstve v otvorenom okruhu. Dajú sa tak účinne rozdrviť aj veľmi veľké zrná bez toho, že by vznikalo značnejšie množstvo materiálu s granulometriou piesku, jemných a ultrajemných zŕn, t. j. že by sa podstatne menil pomer zŕn Gr a S.

Pri variante znázornenom na obrázku 4c sa zmes F13 vychádzajúca z mlyna B2 znovu privádza do separačného zariadenia T2.

Pri spôsobe realizácie vynálezu znázornenom na obrázku 5 postup navyše obsahuje ešte etapu predbežnej separácie T2 základnej uhlíkatej zmesi AC, ktorá umožňuje vytriediť zrná väčšie ako Y (tok F3) a zmiešať tieto zrná s frakciou F1 pred spomínaným mletím BI frakcie F1 alebo počas tohto mletia. V praxi môže byť separačné zariadenie T2 spojené so separačným zariadením TI tak, aby sa zo základnej uhlíkatej zmesi vytriedili zrná veľkých rozmerov a zaviedli sa do mlyna BI. Tento variant má výhodu v tom, že vytrieďovanie zŕn väčších ako Y vyžaduje menšie náklady, pretože tu je potrebné iba jedno separačné zariadenie a jeden mlyn.

Podľa variantu vynálezu znázorneného na obrázku 6 postup ďalej obsahuje etapu prídavnej separácie T2 základnej uhlíkatej zmesi AC, čo umožňuje vytriedenie zŕn väčších ako Y (tok F3), ich mletie B3 a zmiešanie rozomletého materiálu F13 so spomínanou druhou časťou P2 takým spôsobom, aby sa obmedzil podiel týchto zŕn v časti P2, ktorá má granulometriu G+. Výhodné je, ak sa ako mlecie zariadenie B3 použije drvič na drvenie materiálu vo vrstve. Tento variant má výhodu v tom, že stačí použiť drvič s menším výkonom, pretože množstvo zŕn väčších ako Y zostáva v AC malé. Tento variant má ešte ďalšiu výhodu v tom, že umožňuje spojiť obe separačné zariadenia TI a T2.

Spôsob podľa predmetného vynálezu je osobitne určený najmä na výrobu uhlíkatých anód používaných na výrobu hliníka podľa Hall-Héroultovej metódy. Dosiahne sa tým zjednodušenie celého postupu a zníženie výrobných nákladov.

Uhlíkaté anódy vyrobené spôsobom podľa predmetného vynálezu možno výhodne použiť pri výrobe primárneho hliníka metódou elektrolýzy podľa Hall-Héroulta práve vďaka tomu, že sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti tepelnému nárazu.

Pomocou spôsobu podľa predmetného vynálezu boli vykonané skúšky spôsobom, ktorý znázorňujú obrázky 3 a 4a. Ako mlecie zariadenie sa použil mlyn značky Rhodax®.

Uhlíkatú zmes tvorilo 70 % netriedeného koksu a 30 % recyklovaného uhlíka. Recyklovaná zložka pochádzala z anód použitých v elektrolytických vaniach. Priemerné granulometrické zloženie uhlíkatej zmesi a jej zložiek namerané počas jedného týždňa výroby anód určených na elektrolýzu hliníka (zodpovedajúce približne výrobe 3000 anód) je uvedené v tabuľke 1.

Granulometrické zloženie predmletej zmesi A pochádzajúcej z etapy predbežnej úpravy D je taktiež uvedené v tabuľke 1. Uvedené zloženie svedčí o tom, že táto etapa umožnila účinne vytriediť zrná väčšie ako 30 mm.

Tabuľka 1

	< 30pm	30 pm až 300 pm	300 pm až 30 mm	> 30 mm	Gr/S
Koks C	0,1	12,3	87,6	0,0	7,1
Recyklovaný uhlík R	0,0	7,0	91,0	2,0	13,3
Základná uhlíkatá zmes AC	0,1	10,8	88,5	0,6	8,3
Predmletá zmes A	0,1	12,0	87,9	0,0	7,3

Predmletá zmes A sa potom delila (separovala) na dve frakcie F1 a F2 pomocou sita so štvorcovými okami. Prah triedenia X medzi týmito dvoma frakciami bol 1 mm. V priemere 88 % predmletej zmesi A prechádzalo do F2 a 12 % prechádzalo do F1. PI sa rovnalo 5 %, a to tak, že frakcia F1 a 5 % časti F2 boli potom úplne zomleté v BI, v guľkovom mlyne, aby sa získal jemný prášok F. Potom bola zmes zrekonštruovaná zmiešaním časti P2 (s granulometriou G+) a jemného prášku F v takýchto pomeroch: PG+ = 84 % P2 (čo zodpovedá 88 % A mínus 5 % F2 odvedených do mlyna BI) a PF = 16 % F (čo zodpovedá 12 % A plus 5 % F2). Granulometria frakcií F2 a Fl, jemného prášku F a zmesi zrekonštruovanej na úrovni Ml je uvedená v tabuľke 2.

Tabuľka 2

	< 30 pm	30 pm až 300 pm	300 gm až 30 mm	> 30 mm	Gr/S
Frakcia F2 (s granulome-triou G+)	0,1	1,6	98,3	0,0	64,3
Frakcia Fl (s granulometriou G-)	0,1	88,9	11,0	0,0	0,1
Jemný prášok F	85,0	15,0	0,0	0,0	0,0
Zrekonštruovaná zmes	14,5	3,8	81,7	0,0	21,4

Uhlíkatá zmes AC vstupujúca do pece v cesto vitom stave, t. j. z predchádzajúcej fázy procesu, má teda pomer Gr/S o málo nižší ako Gr/S rekonštruovanej zmesi (t. j. 8,3 ku 21,4). Etapa predbežnej úpravy D (t. j. predmletie) umožnila potlačiť výskyt veľkých zŕn, pričom iba nepatrne zmenšila pomer Gr/S (t. j. 8,3 na vstupe do mlyna a 7,3 po predmletí).

Zrekonštruovaná uhlíkatá zmes sa zmiešala s kamennouhoľnou smolou, potom sa za tepla hnietla v hnetači tak, aby vzniklo homogénne cesto. Toto cesto sa potom vložilo do formy, čím vznikli surové uhlíkaté anódy, ktoré sa následne vypaľovali v karuselovej peci. Po vypálení bola priemerná geometrická hustota anód vyrobených spôsobom podľa predmetného vynálezu 1,580 s príslušnou smerodajnou odchýlkou 0,015.

Anódy takto vyrobené sa potom použili vo vaniach na elektrolytickú výrobu hliníka Hall-Héroultovou metódou. Ani jedna z vyrobených anód použitých v elektrolytických vaniach následkom tepelného nárazu nepraskla.

Jednoduchosť opísaného postupu umožňuje obmedziť investičné náklady a náklady na údržbu, ako aj zmenšiť riziko porúch vďaka zmenšenému počtu potrebných elektromechanických a mechanických zariadení. Predovšetkým zmenšený počet dávkovačov umožňuje výrazne znížiť riziko porúch.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (19)

1. Spôsob výroby uhlíkatých blokov, a najmä anód, zahŕňajúci prísun základnej uhlíkatej zmesi (AC), operáciu nastavovania granulometrie uvedenej uhlíkatej zmesi (AC) takým spôsobom, aby sa získala finálna uhlíkatá zmes (AF) s určitou granulometriou (Gf), hnetenie uhlíkatej zmesi za tepla (MA) s určitým množstvom spojiva na báze smoly (Br) s cieľom vytvoriť homogénne cesto, etapu (FB) formovania aspoň jedného surového uhlíkatého bloku z uvedeného cesta a etapu (CB) vypaľovania jedného alebo viacerých surových uhlíkatých blokov, vyznačujúci sa tým, že spomínané nastavovanie obsahuje:

a) separovanie uvedenej základnej uhlíkatej zmesi (AC) na prvú frakciu (Fl) s granulometriou (G-), obsahujúcu zrná menšie ako X, a na druhú frakciu (F2) s granulometriou G+, obsahujúcu zrná väčšie alebo rovnajúce sa X, pričom X značí veľkosť od 0,2 do 2 mm;

b) mletie (BI) prvej frakcie (Fl) a časti (PI) druhej frakcie (F2), nazvanej „odvodená časť, resp. derivát (PI)“, takým spôsobom, aby sa získal prášok (F) obsahujúci regulovaný podiel (PUF) ultrajemných zŕn označených (UF), t. j. zŕn menších ako 30 pm;

c) zmes (MX) zo zvyšnej časti (P2) frakcie (F2) a spomínaného prášku (F) v pomeroch umožňujúcich získať uhlíkaté bloky, ktorých granulometria (Gf) v surovom stave je taká, aby sa pomer označený „Gr/S“ podielu (PGr) zŕn väčších ako 0,3 mm a podielu (PS) zŕn s veľkosťou medzi 30 pm a 0,3 mm prinajmenšom rovnal 4, a ktorých hustota po vypálení je väčšia ako 1,55.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hodnota X je medzi 0,3 a 1 mm.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že uvedená základná uhlíkatá zmes je netriedená zmes.

4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že časti (PI) a (P2) sa regulujú takým spôsobom, aby sa množstvo (DF) prášku (F) vychádzajúce z mlecieho zariadenia (BI) udržovalo výrazne konštantné.

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že základná smes (AC) obsahuje ropný koks, v ktorom podiel (TS) zŕn menších ako 0,3 mm je najviac 35 %.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že podiel (TS) je menší alebo sa rovná 10

%.

7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že uvedená základná zmes (AC) obsahuje až 40 % recyklovaných uhlíkatých výrobkov.

8. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že etapa mletia (BI) sa vykonáva pomocou guľového mlyna, ktorý je prípadne vybavený recirkulačným okruhom obsahujúcim ventilačný dynamický selektor umožňujúci nastaviť granulometriu frakcie (PUF).

9. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že časť (PI) tvorí menej ako 20 %.

10. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že uvedený podiel (PUF) je väčší ako 70 %.

11. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že pomer Gr/S je väčší ako 10.

12. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 11,vyznačujúci sa tým, že okrem uvedeného zahŕňa operáciu predbežnej úpravy základnej zmesi (AC), ktorá umožňuje vytriediť zrná väčšie ako určená hodnota Y.

13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že uvedená predbežná úprava obsahuje mletie (B2) pozostávajúce z drvenia materiálu vo vrstve, napr. kužeľovým vibračným drvičom.

14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že uvedená predbežná úprava obsahuje navyše separáciu (T2) základnej uhlíkatej zmesi (AC), ktorá umožňuje vytriediť zrná väčšie ako určená hodnota Y, a že uvedené drvenie sa týka spomínaných zŕn.

15. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že operácia predbežnej úpravy obsahuje etapu separácie (T2) základnej uhlíkatej zmesi (AC), ktorá umožňuje vytriediť zrná väčšie ako určená hodnota Y a zmiešať tieto zrná s frakciou (Fl) pred uvedenou operáciou drvenia (BI) frakcie (Fl) alebo počas tejto operácie.

16. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že operácia predbežnej úpravy zahŕňa etapu separácie (T2) základnej uhlíkatej zmesi (AC), ktorá umožňuje vytriedenie zŕn väčších ako určená hodnota Y, drvenie (B3) týchto veľmi veľkých zŕn a zmiešanie získaného zomletého materiálu (F 13) s uvedenou druhou časťou (P2).

17. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 16, vyznačujúci sa tým, že uvedená určitá hodnota Y sa rovná 20 mm.

18. Použitie spôsobu podľa niektorého z nárokov 1 až 17 na výrobu uhlíkatých anód určených na výrobu hliníka podľa Hall-Héroultovej metódy.

19. Použitie uhlíkatých anód zhotovených spôsobom podľa niektorého z nárokov 1 až 17 na výrobu hliníka pomocou elektrolýzy podľa Hall-Héroultovej metódy.

6 výkresov