RU2132411C1 - Method of preparing electrode paste - Google Patents
Method of preparing electrode paste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132411C1 RU2132411C1 RU97106184A RU97106184A RU2132411C1 RU 2132411 C1 RU2132411 C1 RU 2132411C1 RU 97106184 A RU97106184 A RU 97106184A RU 97106184 A RU97106184 A RU 97106184A RU 2132411 C1 RU2132411 C1 RU 2132411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- mass
- fraction
- calcined
- content
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 title 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 26
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 claims description 26
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 11
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Natural products C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000002008 calcined petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к электродному производству, в частности к производству анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров. The proposed method relates to electrode production, in particular to the production of anode paste for self-baking anodes of aluminum electrolysis cells.
В настоящее время в производстве анодной массы в качестве одного из видов наполнителя используются нефтяные коксы, прошедшие предварительную термообработку при температуре 1150-1250oC.Currently, in the production of the anode mass, one of the types of filler used petroleum coke, which underwent preliminary heat treatment at a temperature of 1150-1250 o C.
Традиционно термообработка осуществляется в трубчатых вращающихся прокалочных печах, эффективно работающих на коксах, не содержащих "мелочь" (мелкую фракцию). В связи с этим коксовая "мелочь" не пользуется спросом и в отдельные периоды скапливается у производителей нефтяных коксов в значительных количествах. Traditionally, heat treatment is carried out in tubular rotary calcining furnaces that operate efficiently on cokes that do not contain “fines” (fines). In this regard, coke "trifle" is not in demand and in certain periods accumulates in oil coke producers in significant quantities.
Трудности прокаливания коксовой "мелочи", вследствие ее интенсивного сгорания и пылеуноса, требуют разработки альтернативных способов вовлечения этого продукта в производство. The difficulties of calcining coke "little things", due to its intense combustion and dust extraction, require the development of alternative methods of involving this product in production.
Среди них следует отметить достаточно хорошо изученные способы укрупнения нефтяного кокса путем брикетирования и таблетирования, но наибольший практический интерес представляет использование "сырой" мелочи нефтяного кокса, минуя стадию прокаливания. Among them, it is worth noting quite well-studied methods of enlarging petroleum coke by briquetting and tabletting, but the most practical interest is the use of "crude" petroleum coke fines, bypassing the calcination stage.
Использование непрокаленных или частично прокаленных коксов известно как у нас в стране, так и за рубежом. The use of non-calcined or partially calcined cokes is known both in our country and abroad.
Известно авт. св. N 704896 (C 01 B 31/02, C 25 B 11/12), по которому с целью повышения физико-механических свойств углеродной массы и самообжигающихся электродов и их удешевления, она содержит, мас.%:
Полукокс - 20 - 45
Каменноугольный пек - 20 - 28
Термоантрацит - остальное.It is known auth. St. N 704896 (C 01 B 31/02, C 25
Semi-coke - 20 - 45
Coal tar pitch - 20 - 28
Thermoanthracite - the rest.
По патенту ФРГ N 969036 для производства электродов "сырой" нефтяной кокс, содержащий, помимо влаги, 8-20% летучих, смешивают с 10-40% жидкого или твердого органического пластификатора, смесь подогревают до 38-250oC с целью получения однородной пластичной массы, формуют электроды из упомянутой массы и обжигают при постепенном повышении температуры от 550 до 1100oC. Электроды могут быть подвергнуты графитированию путем нагрева до температуры выше 2500oC. Пластификатор - антраценовое масло или каменноугольный пек.According to the patent of Germany N 969036 for the production of electrodes of "crude" petroleum coke, containing, in addition to moisture, 8-20% volatile, mixed with 10-40% liquid or solid organic plasticizer, the mixture is heated to 38-250 o C in order to obtain a uniform plastic masses, form electrodes from the said mass and burn them with a gradual increase in temperature from 550 to 1100 o C. The electrodes can be graphitized by heating to temperatures above 2500 o C. Plasticizer - anthracene oil or coal tar pitch.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение фирмы Alcan Research and Development Ltd. (Канада, N 843910, кл. С1А), заключающееся в том, что для приготовления пасты для угольных электродов частицы частично обожженной коксовой пыли размельчают вместе с более крупными частицами полностью обожженного кокса в отношении 60: 40 - 95:5. Предпочтительно частично обожженная коксовая пыль составляет 5-10% от массы агрегата, остальное приходится на долю частиц полностью обожженного кокса размером > 0,295 мм, причем часть этих частиц должна иметь размер < 0,295 мм. Агрегаты смешивают со связующим, например пеком, в количестве 28-35%. Предварительно обожженный угольный электрод получают прессованием пасты с последующим обжигом полученной заготовки. The closest in technical essence and the achieved result is a technical solution of the company Alcan Research and Development Ltd. (Canada, N 843910, class C1A), which consists in the fact that for the preparation of a paste for carbon electrodes particles of partially calcined coke dust are crushed together with larger particles of fully calcined coke in a ratio of 60: 40 to 95: 5. Preferably, the partially calcined coke dust is 5-10% of the weight of the aggregate, the remainder is particles of fully calcined coke> 0.295 mm in size, with some of these particles having a size <0.295 mm. The aggregates are mixed with a binder, for example pitch, in an amount of 28-35%. Pre-fired carbon electrode is obtained by pressing paste with subsequent firing of the obtained workpiece.
К недостаткам прототипа можно отнести следующее:
- использовать данный способ возможно лишь в производстве формованных электродов с последующим их обжигом;
- в способе используют частично обожженную коксовую пыль, что позволяет расширить сырьевую базу за счет использования недопрокаленной "мелочи" нефтяных, пековых коксов прокалочного отделения, а также отсева пекового кокса, но не позволяет использовать непрокаленную нефтяную "мелочь";
- несмотря на то, что способом по прототипу допускается введение в пыль до 40% частично обожженной коксовой пыли, все-таки предпочтительно использовать 5-10%.The disadvantages of the prototype include the following:
- to use this method is possible only in the production of molded electrodes with their subsequent firing;
- the method uses partially calcined coke dust, which allows to expand the raw material base through the use of under-calcined "fines" of oil, pitch coke of the calcining department, as well as screening of pitch coke, but does not allow the use of non-calcined oil "fines";
- despite the fact that the prototype method allows the introduction of up to 40% partially burnt coke dust into the dust, it is still preferable to use 5-10%.
По мнению авторов перечисленные выше недостатки являются следствием недостаточной степени измельчения пыли (контроль тонины помола осуществляется по фракции 0,295 мм) и отсутствия специальной подготовки (активации) пыли. According to the authors, the above disadvantages are the result of an insufficient degree of dust grinding (grinding fineness is controlled by the fraction of 0.295 mm) and the lack of special preparation (activation) of dust.
Задача предполагаемого изобретения - вовлечение в производство электродной массы для самообжигающихся анодов некондиционного (по крупности) коксового сырья независимо от степени его термоподготовки, конкретно сырой "мелочи" нефтяного кокса. The objective of the proposed invention is the involvement in the production of electrode mass for self-baking anodes of substandard (by size) coke feed, regardless of the degree of heat treatment, specifically the crude "little things" of petroleum coke.
Поставленная задача достигается тем, что в способе производства электродной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров, включающем дробление, классификацию и измельчение коксов, дозировку компонентов коксовой шихты, содержащей непрокаленный кокс, приготовление углеводородного связующего и его смешивание с коксовой шихтой, непрокаленной кокс вводят в шихту в виде активированной пыли с содержанием фракции - 0,08 мм не менее 65% и удельной поверхностью не менее 5500 см2/г, при этом массовую долю непрокаленного кокса в коксовой шихте поддерживают в количестве 3-15%, а содержание углеводородного связующего в электродной массе поддерживают в количестве, определяемом по формуле:
Cсв = (Cсв р - 0,1C) ± q,
где Cсв - массовая доля углеводородного связующего в электродной массе с использованием шихты из прокаленного и непрокаленного коксов, мас.%;
Cсв.р - массовая доля углеводородного связующего в рядовой электродной массе с использованием прокаленной коксовой шихты, мас.%;
С - массовая доля непрокаленного кокса в коксовой шихте, мас.%;
q - поправочный коэффициент, учитывающий точность дозирования углеводородного связующего.This object is achieved in that in a method for producing electrode mass for self-burning anodes of aluminum electrolysis cells, including crushing, classification and grinding of coke, dosage of components of a coke charge containing non-calcined coke, preparation of a hydrocarbon binder and its mixing with a coke charge, non-calcined coke are introduced into the charge the activated form of dust with a content of fraction - 0.08 mm of at least 65% and a specific surface area of at least 5500 cm 2 / g, wherein the weight fraction of uncalcined coke in coke th charge support in an amount of 3-15% and the content of a hydrocarbon binder in the electrode mass support in an amount determined by the formula:
C binding = (C p St - 0,1C) ± q,
where C St - mass fraction of hydrocarbon binder in the electrode mass using a mixture of calcined and non-calcined coke, wt.%;
C St. R - mass fraction of hydrocarbon binder in the ordinary electrode mass using a calcined coke charge, wt.%;
C is the mass fraction of non-calcined coke in the coke charge, wt.%;
q is a correction factor that takes into account the accuracy of dosing of the hydrocarbon binder.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что использование пылевой фракции, полученной одновременным измельчением прокаленного кокса и "сырой" мелочи нефтяного кокса в предлагаемом соотношении и до предлагаемой степени измельчения, обеспечивающей достаточно развитую удельную поверхность пыли, позволяет получать электродную массу, соответствующую требованиям ТУ. The technical essence of the proposed solution lies in the fact that the use of the dust fraction obtained by simultaneous grinding of calcined coke and "crude" petroleum coke fines in the proposed ratio and to the proposed degree of grinding, which provides a sufficiently developed specific dust surface, allows one to obtain an electrode mass that meets the requirements of TU.
Необходимо отметить, что при измельчении в предлагаемом способе в большей степени измельчается и активируется "сырая" мелочь нефтяного кокса, в результате чего фракция - 0,08 мм (точнее фракция - 0,05 мм) по своей природе приближается к α1- фракции связующего, поэтому количество "сырой" мелочи в каждом конкретном случае должно определяться по количеству α1- фракции в используемом связующем.It should be noted that when grinding in the proposed method, the "crude" fines of petroleum coke are crushed and activated to a greater extent, as a result of which the fraction - 0.08 mm (more precisely, the fraction - 0.05 mm) is close in nature to the α 1 - binder fraction , therefore, the amount of "crude" fines in each case should be determined by the number of α 1 fractions in the binder used.
Авторами проведены ряд экспериментов с использованием пыли, измельченной в обычных шаровых мельницах и вибропомолом. Полученные результаты приведены в табл. 1. The authors conducted a series of experiments using dust crushed in conventional ball mills and vibratory mills. The results are shown in table. 1.
В качестве связующего в испытуемой массе использовалась смесь каменноугольных пеков ЗСМК и Магнитогорского МК в соотношении 50:50, а тонина помола пыли (по классу - 0,08 мм) поддерживалась постоянной. A mixture of coal tar pitch ZSMK and Magnitogorsk MK in the ratio of 50:50 was used as a binder in the test mass, and the fineness of grinding dust (0.08 mm in class) was kept constant.
Авторов в процессе экспериментов в первую очередь интересовал верхний допустимый предел добавки тонкой фракции "сырого" нефтяного кокса, поэтому в табл. 1 приведены данные от 5% до 35%. The authors in the process of experiments were primarily interested in the upper allowable limit of the addition of a fine fraction of "crude" petroleum coke, therefore, in table. 1 shows data from 5% to 35%.
Добавка в количестве менее 5% практически не отражается на качестве анодной массы, поэтому данные по массе с добавкой менее 5% не приводятся. Нижний предел добавки, заявленный в формуле изобретения и равный 3%, определен лишь с точки зрения экономической целесообразности. An additive in an amount of less than 5% practically does not affect the quality of the anode mass, therefore, mass data with an additive of less than 5% are not given. The lower limit of the additives claimed in the claims and equal to 3%, is determined only from the point of view of economic feasibility.
В табл. 1 за базу сравнения приняты показатели опробования анодной массы без добавки "сырой" мелочи, так как сравнение с показателями по прототипу не является корректным в силу принципиального различия в назначении получаемых масс, а именно: в прототипе - для производства формованных электродов, в предлагаемом решении - для формирования самообжигающихся анодов, а также в силу различия в исходном сырье.)
В табл. 1 также приведены требования ТУ на анодную массу.In the table. 1 for the base of comparison, the indicators of testing the anode mass without the addition of "crude" fines are taken, since the comparison with the parameters of the prototype is not correct due to the fundamental difference in the purpose of the resulting masses, namely: in the prototype for the production of molded electrodes, in the proposed solution - for the formation of self-baking anodes, as well as due to differences in the feedstock.)
In the table. 1 also shows the requirements of the technical specifications for the anode mass.
Из табл. 1 видно, что
- с увеличением содержания "сырой" мелочи в пыли удельная поверхность как при измельчении в шаровой мельнице, так и при вибропомоле увеличивается до определенного предела, затем наблюдается стабилизация, а в дальнейшем снижение роста удельной поверхности, что, вероятно, связано с коагуляцией тонкой пыли. Но уровень удельной поверхности при вибропомоле значительно выше;
- с увеличением содержания "сырой" мелочи содержание связующего снижается, но при этом Кт увеличивается, что положительно сказывается на формировании самообжигающегося анода;
- результаты технологического опробования массы с 15% "сырой" мелочи вибропомола (верхний предел рекомендуемого диапазона) показывает:
по разрушаемости в токе CO2 показатели улучшаются по сравнению с контрольным образцом и находятся на нижнем пределе требований ТУ;
по удельному электросопротивлению показатели сравнимы с контрольным образцом и практически укладываются в требования ТУ. Завышенное значение УЭС контрольного образца, вероятно, связано с сырьем;
по механической прочности наблюдается ухудшение показателя как по сравнению с контрольным образцом, так и с требованиями ТУ, хотя при вибропомоле показатель 29,5 мПа сопоставим с требованиями ТУ - не менее 30 мПа.From the table. 1 shows that
- with an increase in the content of “raw” fines in dust, the specific surface both during grinding in a ball mill and with a vibrating mill increases to a certain limit, then stabilization is observed, and then the specific surface growth decreases, which is probably due to coagulation of fine dust. But the level of specific surface with a vibrating mill is much higher;
- with an increase in the content of "crude" fines, the content of the binder decreases, but at the same time, K t increases, which positively affects the formation of a self-burning anode;
- the results of technological testing of the mass with 15% of the "crude" fines of a vibrating mill (the upper limit of the recommended range) shows:
in terms of destructibility in the CO 2 current, the indices are improved in comparison with the control sample and are at the lower limit of the technical requirements;
in terms of electrical resistivity, the indicators are comparable to a control sample and practically fit into the requirements of technical specifications. The overestimated value of the resistivity of the control sample is probably associated with raw materials;
in terms of mechanical strength, a deterioration is observed both in comparison with the control sample and with the requirements of the technical specifications, although with a vibrating mill the indicator of 29.5 MPa is comparable to the technical requirements of at least 30 MPa.
Эксперименты показали, что введение "сырой" мелочи нефтяного кокса позволяет получать анодную массу практически соответствующую требованиям ТУ при условии подготовки пыли вибропомолом, а также выявлено предельно допустимое содержание "сырой" мелочи - 15% (предпочтительно 10%). The experiments showed that the introduction of "crude" fines of petroleum coke makes it possible to obtain an anode mass that practically meets the requirements of TU provided that the dust is prepared with a vibrating grinder, and the maximum permissible content of "crude" fines is 15% (preferably 10%).
Данный показатель является оптимальным для массы с использованием каменноугольного связующего с α1- фракцией 8%.This indicator is optimal for the mass using a coal binder with α 1 - fraction of 8%.
Дальнейшие испытания были направлены на выявление зависимости свойств анодной массы от содержания α1- фракции в связующем. Результаты представлены в табл. 2.Further tests were aimed at identifying the dependence of the properties of the anode mass on the content of α 1 - fraction in the binder. The results are presented in table. 2.
Результаты показывают прямую связь содержания α1- фракции в пеке и оптимального предела содержания "сырой" мелочи в массе.The results show a direct relationship between the content of α 1 fraction in the pitch and the optimal limit of the content of "crude" fines in the mass.
Так, для каменноугольного пека результаты технологического опробования массы N 2 и N 4 сопоставимы, хотя в массе N 2 - 12% "сырой" мелочи, а в массе N 4 -10%. Это связано с тем, что в массе N 2 содержание α1- фракции ниже, чем в массе N 4.So, for coal tar pitch, the results of technological testing of
В нефтяном пеке содержание α1- фракции незначительно, поэтому оптимальный предел содержания "сырой" мелочи в массе на основе может быть увеличен по сравнению с массой на основе каменноугольного пека (до 15%).In oil pitch, the content of α 1 fraction is insignificant, therefore, the optimum limit of the content of "crude" fines in the base mass can be increased in comparison with the mass based on coal tar pitch (up to 15%).
Опыты показали, что интенсивное измельчение непрокаленной мелочи нефтяного кокса совместно с прокаленным коксом изменяет физико-химические свойства последнего. Как более мягкий материал непрокаленная "мелочь" разрушается более интенсивно, причем происходит активирование ее поверхности. В процессе совместного измельчения происходит напрессовывание непрокаленной мелочи в зерна более прочного прокаленного кокса. В результате с вибропомола получаем пыль
во-первых, уплотненную непрокаленной мелочью, чем объясняется снижение ее разрушаемости;
во-вторых, пыль, имеющую более активную с физико-химической точки зрения поверхность.Experiments have shown that intensive grinding of non-calcined petroleum coke fines together with calcined coke changes the physicochemical properties of the latter. As a softer material, the non-calcined "trifle" is destroyed more intensively, and its surface is activated. In the process of co-milling, the calcined fines are pressed into the grains of more durable calcined coke. As a result, we get dust from the vibrating mill
firstly, compacted by non-calcined trifle, which explains the decrease in its destructibility;
secondly, dust having a surface that is more active from the physicochemical point of view.
Далее смешивание шихты с пеком проходит по следующему механизму:
на активной поверхности непрокаленной мелочи наблюдается селективная сорбция тяжелых составляющих пека. В результате пековые прослойки обогащаются легкими фракциями. Это способствует большему отгону легких фракций при нагреве смеси и приводит к некоторому ухудшению (но в пределах ТУ) качества массы по механической прочности и УЭС. В то же время обогащение пековых прослоек легкими фракциями позволяет снизить содержание связующего без снижения Кт.Further, the mixture of the mixture with the pitch passes by the following mechanism:
on the active surface of non-calcined fines, selective sorption of heavy pitch components is observed. As a result, pitch layers are enriched with light fractions. This contributes to a greater distillation of light fractions during heating of the mixture and leads to some deterioration (but within TU) of the quality of the mass in terms of mechanical strength and electrical resistivity. At the same time, enrichment of pitch interlayers with light fractions allows reducing the binder content without decreasing K t .
Показатели, заявленные в формуле изобретения и выраженные в абсолютных величинах, обосновываются следующим:
1. "...вводят в виде активированной пыли..."
Вибропомолом измельчается прежде всего "сырая" нефтяная мелочь, которая в процессе измельчения активируется, и с физико-химической точки зрения приближается к свойствам α1- фракции связующего.The indicators claimed in the claims and expressed in absolute terms are justified by the following:
1. "... administered as activated dust ..."
First of all, the “crude” oil fines are crushed with a vibrating mill, which is activated during grinding and, from the physicochemical point of view, approaches the properties of α 1 , the binder fraction.
2. "... непрокаленный кокс вводят... с содержанием фракции - 0,08 мм не менее 65%..."
Эксперименты показали, что именно фракция - 0,08 мм (точнее - 0,05 мм в ней) в структуризации анода приближается к α1- фракции пока. При содержании данного класса менее 65% наблюдается снижение качества анодной массы, связанное, вероятно, с недостаточным уплотнением в процессе измельчения частиц прокаленного кокса.2. "... non-calcined coke is introduced ... with a fraction content of 0.08 mm not less than 65% ..."
The experiments showed that it is the fraction - 0.08 mm (more precisely, 0.05 mm in it) in the structuring of the anode that is approaching the α 1 fraction so far. When the content of this class is less than 65%, a decrease in the quality of the anode mass is observed, which is probably associated with insufficient compaction during the grinding of calcined coke particles.
3. "...содержание... поддерживают в количестве 3-5%"
Нижний предел обосновывается экономической целесообразностью, так как при введении "сырой" мелочи менее 3% практически не изменяется качество массы, а затраты возрастают за счет передела вибропомола.3. "... the content ... support in the amount of 3-5%"
The lower limit is justified by economic feasibility, since with the introduction of "crude" fines of less than 3%, the quality of the mass practically does not change, and the costs increase due to the redistribution of the vibrating mill.
Верхний предел определен для массы на основе связующего с минимальным содержанием α1- фракции.The upper limit is determined for the mass on the basis of a binder with a minimum content of α 1 fraction.
Увеличение содержания "сырого" кокса в шихте выше 15% приводит к резкому ухудшению качества анодной массы (см. табл. N 1). The increase in the content of "raw" coke in the charge above 15% leads to a sharp deterioration in the quality of the anode mass (see table. N 1).
Это связано с тем, что в прокаленный кокс при совместном измельчении напрессовывается лишь определенное количество "сырого" кокса, а излишки его в процессе измельчения агрегируются коагулируются). При добавке "сырого" кокса более 15% число коагулированных частиц "сырого" кокса увеличивается, что ухудшает условия формирования кокса из связующего. This is due to the fact that only a certain amount of “raw” coke is pressed into the calcined coke during joint grinding, and its excess during aggregation is coagulated). With the addition of raw coke more than 15%, the number of coagulated particles of raw coke increases, which worsens the conditions for the formation of coke from a binder.
4. Второй пункт формулы изобретения. 4. The second claim.
Математическая зависимость позволяет корректировать содержание связующего в зависимости от содержания "сырого" кокса. Коэффициент 0,1 определен экспериментально. Mathematical dependence allows you to adjust the binder content depending on the content of "raw" coke. The coefficient 0.1 is determined experimentally.
Причем авторы рекомендуют на основании проведенных испытаний придерживаться показателя 15-20%, как суммарного показателя по содержанию "сырого" кокса в коксовой шихте и содержанию α1- фракции в связующем.Moreover, the authors recommend based on the tests to adhere to an indicator of 15-20%, as a total indicator for the content of "raw" coke in the coke charge and the content of α 1 fraction in the binder.
Рекомендуемый авторами показатель 15-20% не является догмой и может изменяться для каждого конкретного завода с учетом его поставщиков сырья и возможностей передела тонкого помола и дозирования. The indicator recommended by the authors of 15-20% is not a dogma and may vary for each specific plant, taking into account its suppliers of raw materials and the possibility of redistribution of fine grinding and dosing.
5. "...удельная поверхность не менее 5500 см2/г".5. "... specific surface area of at least 5500 cm 2 / g."
Данный предел по удельной поверхности фракции - 0,08 мм соответствует содержанию (65%) данной фракции в пыли. This limit on the specific surface of the fraction - 0.08 mm corresponds to the content (65%) of this fraction in the dust.
Контроль тонины помола осуществляется по фракции - 0,08 мм (не менее 65%). Если принять во внимание, что непрокаленный материал истирается легче, то наличие в совокупной пыли 65% фракции - 0,08 мм дает наличие непрокаленной мелочи фракции - 0,08 мм более 65%, что соответствует удельной поверхности не менее 5500 см /г. The grinding fineness is controlled by the fraction - 0.08 mm (not less than 65%). If we take into account that the non-calcined material wears off more easily, then the presence of 65% of the fraction - 0.08 mm in the total dust gives the presence of non-calcined fines - 0.08 mm more than 65%, which corresponds to a specific surface area of at least 5500 cm / g.
При соблюдении всех условий, выраженных в формуле изобретения, достигается поставленная задача - использование некондиционного (по крупности) коксового сырья независимо от степени его термоподготовки. Subject to all conditions expressed in the claims, the task is achieved - the use of substandard (by size) coke raw materials, regardless of the degree of heat treatment.
Общими признаками предлагаемого способа и прототипа является то, что в обоих случаях коксования шихта частично содержит кокс с недостаточной степенью термоподготовки, который вводится в виде пыли, полученной при совместном помоле кокса с частичной и полной термоподготовкой, но в предлагаемом способе процесс измельчения ведут до более тонкой пыли (содержание фракции - 0,08 мм не менее 65%) с одновременным активированием "сырого" кокса, что обеспечивает возможность использования такой анодной массы в самообжигающемся аноде. Common features of the proposed method and prototype is that in both cases the coking charge partially contains coke with an insufficient degree of heat treatment, which is introduced in the form of dust obtained by co-grinding coke with partial and complete heat treatment, but in the proposed method, the grinding process leads to a finer dust (the content of the fraction is 0.08 mm is not less than 65%) with the simultaneous activation of "raw" coke, which makes it possible to use such an anode mass in a self-baking anode.
Таким образом, предлагаемое техническое решение существенно отличается от прототипа. Thus, the proposed technical solution is significantly different from the prototype.
Следовательно, данное предложение отвечает критерию изобретения "новизна". Therefore, this proposal meets the criteria of the invention of "novelty."
Для определения "уровня техники" проведен поиск по патентной и научно-технической литературе:
- известен способ повышения качества электродной массы за счет использования поверхностно-активных веществ (ПАВ). По авт. св. СССР N 408529 (кл. С 01 В 31/04) в качестве ПАВ используют глицериновый гудрон в количестве до 5% от веса пека;
- известен способ повышения плотности и механической прочности зерен кокса за счет введения в сухой состав электродной массы кокса определенной крупности. По патенту ПНР N 77932 (кл.80 B 8/12) вводится кокс в количестве 40-60 вес. частей с зернистостью 20-0 мм, причем содержание зерен > 15 мм должно быть более или равно 10% (лучше 15-20%) и зерен < 0,3 мм - менее или равно 35%;
- известен способ корректировки пластичности анодной массы в зависимости от концентрации в пеке компонентов, нерастворимых в бензоле. По патенту ПНР N 99171 (кл. С 25 С 3/06) необходимую пластичность рассчитывают по формуле
P = 400 - 10 (А + В) ± 5,
где (А+В) - количество нерастворимых в бензоле, в %;
- известен способ повышения качества массы за счет изменения процесса смешивания наполнителя и связующего. В патенте США N 2645583 (кл. 106-56) наполнитель разделяют на две фракции - крупную и мелкую, размеры самых мелких частиц крупной фракции должны соответствовать размерам пор самых крупных частиц этой фракции (самые мелкие частицы крупной фракции имеют размер около 0,2 мм). Крупную фракцию (30-75% от веса наполнителя) отдельно смешивают со связующим, затем добавляют мелкую фракцию и продолжают смешение до достижения полной однородности смеси.To determine the “prior art”, a search was carried out in patent and scientific literature:
- a known method of improving the quality of the electrode mass through the use of surface-active substances (surfactants). By author St. USSR N 408529 (class C 01 B 31/04) as a surfactant use glycerin tar in an amount up to 5% by weight of pitch;
- a known method of increasing the density and mechanical strength of coke grains by introducing into the dry composition of the electrode mass of coke a certain size. According to the patent NDP N 77932 (class 80
- there is a method of adjusting the ductility of the anode mass depending on the concentration in the pitch of components insoluble in benzene. According to the patent NDP N 99171 (class C 25
P = 400 - 10 (A + B) ± 5,
where (A + B) is the amount of insoluble in benzene, in%;
- a known method of improving the quality of the mass by changing the process of mixing the filler and binder. In US patent N 2645583 (CL 106-56), the filler is divided into two fractions - coarse and fine, the sizes of the smallest particles of the coarse fraction should correspond to the pore sizes of the largest particles of this fraction (the smallest particles of the coarse fraction have a size of about 0.2 mm ) A large fraction (30-75% by weight of the filler) is separately mixed with a binder, then a small fraction is added and mixing continues until the mixture is completely homogeneous.
Ни в одном из известных решений не обнаружено аналогичного заявляемому решения, а именно:
для получения качественной анодной массы для самообжигающихся анодов использовать "сырую" нефтяную мелочь в виде активированной пыли с содержанием не менее 65% фракции - 0,08 мм, полученной в процессе совместного измельчения с прокаленным коксом, причем доля непрокаленного кокса в коксовой шихте составляет 3-15%.None of the known solutions revealed a solution similar to the claimed, namely:
to obtain a high-quality anode paste for self-baking anodes, use "crude" petroleum fines in the form of activated dust with a content of at least 65% of the 0.08 mm fraction obtained by co-grinding with calcined coke, and the proportion of non-calcined coke in the coke charge is 3- fifteen%.
Предлагаемое техническое решение поясняется примером. The proposed technical solution is illustrated by an example.
Пример 1
Для изготовления анодной массы использовались смесь каменноугольных пеков ЗСМК и Магнитогорского МК в соотношении 50:50 (содержание α1- фракции 8%). В качестве непрокаленной добавки в шихте использовалось 10% мелочи "сырого" нефтяного кокса АНХК (действительная плотность 1,4 г/см3 и массовая доля летучих 8%). Точность дозирования пека (q) = ±0,2%.Example 1
For the manufacture of the anode mass, a mixture of coal tar pitch ZSMK and Magnitogorsk MK was used in a ratio of 50:50 (content of α 1 -
Перед измельчением коксовая мелочь подсушивалась при температуре 130oC в течение 5 часов, после чего кокс приобретал достаточную сыпучесть и в меньшей степени спрессовывался при измельчении.Before grinding, the coke breeze was dried at a temperature of 130 o C for 5 hours, after which the coke acquired sufficient flowability and was less compressed during grinding.
Подсушенную мелочь измельчали на виброистерателе фирмы "HERZOG" одновременно с прокаленным коксом (отсевом). Тонину помола контролировали по классу - 0,08 мм (65,6% с удельной поверхностью 5760 см2/г.The dried fines were crushed on a HERZOG vibration dampener simultaneously with calcined coke (screening). The grinding fineness was controlled by the class of 0.08 mm (65.6% with a specific surface area of 5760 cm 2 / g.
При изготовлении опытной анодной массы за основу был принят грансостав, приведенный в табл. 3. In the manufacture of the experimental anode mass, the composition of grains shown in table. 3.
По предлагаемой авторами формуле рассчитаем содержание связующего в массе с учетом того, что в рядовой массе его содержание равняется 33% (см. табл. N 1). According to the formula proposed by the authors, we calculate the content of the binder in the mass, taking into account the fact that in the ordinary mass its content is 33% (see table. N 1).
Ссв = (Ссв.р - 0,1С) ± q = (33 - 0,1 • 10) ± q
Ссв = 31,8%
Анодную массу получают традиционным смешиванием коксовой шихты с рассчитанным по формуле количеством к/у пека.С St. = (С St. R. - 0.1С) ± q = (33 - 0.1 • 10) ± q
With sv = 31.8%
The anode mass is obtained by traditional mixing of the coke charge with the calculated quantity of the c / u pitch.
Показатели технологического опробования данной массы приведены в табл. 1, графа 13. Indicators of technological testing of this mass are given in table. 1,
Claims (3)
Cсв = (Cсв.р - 0,1 C) ± q,
где Cсв - массовая доля углеводородного связующего в электродной массе с использованием шихты из прокаленного и непрокаленного коксов, мас.%,
Cсв.р - массовая доля углеводородного связующего в рядовой электродной массе с использованием прокаленной коксовой шихты, мас.%;
C - массовая доля непрокаленного кокса в коксовой шихте, мас.%;
q - поправочный коэффициент, учитывающий точность дозирования углеводородного связующего.2. The method according to claim 1, characterized in that the content of the hydrocarbon binder in the electrode mass is supported in an amount determined by the formula
C sv = (C sv.r - 0.1 C) ± q,
where C St - the mass fraction of the hydrocarbon binder in the electrode mass using a mixture of calcined and non-calcined coke, wt.%,
C St. R - mass fraction of hydrocarbon binder in the ordinary electrode mass using a calcined coke charge, wt.%;
C is the mass fraction of non-calcined coke in the coke charge, wt.%;
q is a correction factor that takes into account the accuracy of dosing of the hydrocarbon binder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97106184A RU2132411C1 (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Method of preparing electrode paste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97106184A RU2132411C1 (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Method of preparing electrode paste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97106184A RU97106184A (en) | 1999-05-10 |
| RU2132411C1 true RU2132411C1 (en) | 1999-06-27 |
Family
ID=20192050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97106184A RU2132411C1 (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Method of preparing electrode paste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2132411C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242538C2 (en) * | 2002-09-16 | 2004-12-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" | Method of production of the anodic mass (alternatives) |
| RU2270889C2 (en) * | 2003-12-25 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" (ОАО "СибВАМИ") | Method of mounting cathode section of aluminum electrolyzer |
| RU2347013C2 (en) * | 2007-03-26 | 2009-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (ФГОУ ВПО СФУ) | Method of carbon electrode production |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502463A1 (en) * | 1987-08-05 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Carbon-containing mass for self-baking electrodes |
| RU2055945C1 (en) * | 1993-04-30 | 1996-03-10 | Институт химии природного органического сырья СО РАН | Anode mass production method |
-
1997
- 1997-04-15 RU RU97106184A patent/RU2132411C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502463A1 (en) * | 1987-08-05 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Carbon-containing mass for self-baking electrodes |
| RU2055945C1 (en) * | 1993-04-30 | 1996-03-10 | Институт химии природного органического сырья СО РАН | Anode mass production method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242538C2 (en) * | 2002-09-16 | 2004-12-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" | Method of production of the anodic mass (alternatives) |
| RU2270889C2 (en) * | 2003-12-25 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" (ОАО "СибВАМИ") | Method of mounting cathode section of aluminum electrolyzer |
| RU2347013C2 (en) * | 2007-03-26 | 2009-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (ФГОУ ВПО СФУ) | Method of carbon electrode production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101129061B1 (en) | Process for Production of Coke and Process for Production of Pig Iron | |
| WO2017080661A1 (en) | Novel process for proucing graphite bodies | |
| BRPI0512369B1 (en) | method for fabricating a carbon electrode suitable for use as an anode in an aluminum reduction cell. | |
| US4178215A (en) | Method of manufacturing blast furnace coke | |
| RU2132411C1 (en) | Method of preparing electrode paste | |
| DE102006049836B4 (en) | Process for the preparation of a hydraulically hardening binder of calcium silicate hydrates or cement stone as binding phase and aggregate-containing construction residues and its use | |
| US2502183A (en) | Production of carbon bodies | |
| US3853793A (en) | Production of carbon electrodes | |
| RU2344992C1 (en) | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials | |
| RU2374174C2 (en) | Method of producing graphitised material | |
| US3427240A (en) | Carbonaceous compaction using high temperature fluid coke | |
| US3197395A (en) | Carbon electrodes | |
| RU2174949C1 (en) | Method of preparing activated carbon | |
| RU2840504C1 (en) | Method for production of anode mass of aluminium electrolytic cells | |
| SU920066A1 (en) | Method of producing lump coke from unsintering or weakly sintering coal | |
| RU2116383C1 (en) | Method for production of anode material | |
| JPS5978914A (en) | Manufacture of special carbonaceous material | |
| US3102041A (en) | Process of producing carbon electrodes | |
| RU2337895C2 (en) | Method of natural clayey suspension manufacturing for electrode material production | |
| Dell et al. | Wettability of petroleum cokes by pitch | |
| US2522766A (en) | Process for manufacturing dense shaped carbon articles | |
| RU2317944C2 (en) | Anode mass preparation process | |
| RU2256610C2 (en) | High-density fine-grain coal-graphite materials production process | |
| JPS61295216A (en) | Preparation of isotropic graphite material having high density and high strength | |
| RU2264981C1 (en) | Electrode mass for self-roasting electrodes |