RU2347013C2 - Способ получения углеродных электродов - Google Patents
Способ получения углеродных электродов 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 14
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 2
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N BeP Natural products C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC4=CC=C1C2=C34 TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002008 calcined petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для производства углеродных электродов, в частности катодных блоков и анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров. Способ включает измельчение твердого наполнителя с получением крупной, средней и мелкой фракций, смешение упомянутых фракций и активированной добавки, смешение полученного состава наполнителя с пеком и термообработку полученной шихты. В качестве активированной добавки используют часть твердого наполнителя, подвергнутого механохимической активации, а перед смешением активированной добавки с фракциями твердого наполнителя ее предварительно смешивают с крупной фракцией. Технический эффект - увеличение электропроводности электрода и снижение образования экологически вредных выбросов. 1 табл.
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.
Известно, что широкий спектр углеродных изделий производится путем смешения твердого наполнителя (графит, антрацит, нефтяной кокс) со связующим, в качестве которого применяется преимущественно каменноугольный пек.
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.
Недостатками упомянутого способа являются относительно малая сырьевая база и высокие энергетические затраты на тонкое измельчение основной массы шихты.
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.
В данном способе используется доступное сырье, существенно снижены затраты на его измельчение, содержание активированной пыли в 5 раз меньше, чем в предыдущем способе.
Однако в этом способе не достигается улучшения эксплуатационных характеристик электрода, в частности он не влияет на образование бенз(а)пирена при обжиге электрода.
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.
Данный способ позволяет повысить электропроводность электрода, что обеспечивает снижение расхода электроэнергии при его использовании. Данные о влиянии добавки на выделение бенз(а)пирена отсутствуют.
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является загрязнение получаемого продукта (алюминия) минеральными компонентами, содержащимися в металлургическом коксе, и отсутствие влияния на выделение вредных компонентов.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение электропроводности углеродного электрода и снижение вредных выбросов при его обжиге, без введения в шихту дополнительных минеральных компонентов.
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.
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.
В таблице приведены примеры реализации заявляемого и известных способов получения углеродных электродов.
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.
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.
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.
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.
Пример 4. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3, но смешение всех фракций, включая активированную добавку, производили одновременно.
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.
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.
Пример 6. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было уменьшено количество активированной добавки до 1 мас.%.
Пример 7. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было увеличено количество активированной добавки до 5 мас.%.
Пример 8. Процесс осуществлялся аналогично примеру 3. По сравнению с примером 3 было увеличено количество активированной добавки до 6 мас.%.
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.
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.
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.
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.
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.
Пример 12. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было уменьшено количество активированной добавки до 1 мас.%.
Пример 13. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было увеличено количество активированной добавки до 5 мас.%.
Пример 14. Процесс осуществлялся аналогично примеру 10. По сравнению с примером 10 было увеличено количество активированной добавки до 6 мас.%.
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.
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.
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.
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.
| № примеров | Тип добавки | Концентрация добавки в шихте, мас.% | Электросопротивление, ом*мм2/м | Выход бенз(а)пирена, г/кг шихты | Примечания |
| 1. | - | - | 72,4 | 6,23 | традиционный способ получения анода |
| 2. | металлургический кокс | 5 | 68,6 | - | прототип |
| 3. | нефтяной кокс | 3 | 65,3 | 0,70 | заявляемый способ |
| 4. | то же | 3 | 71,6 | 4,93 | - |
| 5. | то же | 0,5 | 71,9 | 4,12 | - |
| 6. | то же | 1,0 | 66,8 | 0,68 | заявляемый способ |
| 7. | то же | 5,0 | 65,1 | 0,55 | то же |
| 8. | то же | 6,0 | 65,3 | 0,57 | - |
| 9. | графит | 59,3 | 5,46 | пример, моделирующий получение катодных блоков | |
| 10. | то же | 3 | 56,5 | 0,56 | Заявляемый способ |
| 11. | то же | 0,5 | 59,7 | 1,68 | - |
| 12. | то же | 1,0 | 56,8 | 0,84 | заявляемый способ |
| 13. | то же | 5,0 | 55,9 | 0,60 | то же |
| 14. | то же | 6,0 | 55,7 | 0,59 | - |
| 15. | графит с размером частиц менее 0,08 мм | 3,0 | 59,2 | 5,44 | - |
Claims (1)
- Способ получения углеродных электродов, включающий измельчение твердого наполнителя с получением крупной, средней и мелкой фракций, смешение упомянутых фракций и активированной добавки для получения наполнителя заданного гранулометрического состава, смешение полученного состава наполнителя с пеком и термообработку полученной шихты, отличающийся тем, что в качестве активированной добавки используют часть твердого наполнителя, подвергнутого механохимической активации, а перед смешением активированной добавки и фракций твердого наполнителя ее предварительно смешивают с крупной фракцией.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Способ получения углеродных электродов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Способ получения углеродных электродов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2347013C2 true RU2347013C2 (ru) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007111086/15A RU2347013C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Способ получения углеродных электродов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347013C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671023C1 (ru) * | 2017-09-08 | 2018-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ производства анодной массы для самообжигающегося анода алюминиевого электролизера |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU854972A1 (ru) * | 1978-07-17 | 1981-08-15 | Запорожский индустриальный институт | Способ обработки кокса |
| RU2080417C1 (ru) * | 1993-04-30 | 1997-05-27 | Институт химии природного органического сырья СО РАН | Углеродная анодная масса |
| RU2132411C1 (ru) * | 1997-04-15 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Братский алюминиевый завод" | Способ производства электродной массы |
-
2007
- 2007-03-26 RU RU2007111086/15A patent/RU2347013C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU854972A1 (ru) * | 1978-07-17 | 1981-08-15 | Запорожский индустриальный институт | Способ обработки кокса |
| RU2080417C1 (ru) * | 1993-04-30 | 1997-05-27 | Институт химии природного органического сырья СО РАН | Углеродная анодная масса |
| RU2132411C1 (ru) * | 1997-04-15 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Братский алюминиевый завод" | Способ производства электродной массы |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671023C1 (ru) * | 2017-09-08 | 2018-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ производства анодной массы для самообжигающегося анода алюминиевого электролизера |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111515017B (zh) | 一种煤矸石的分级分质方法 | |
| Mantell | Industrial carbon | |
| CN110548749A (zh) | 一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法 | |
| CN112424398A (zh) | 用于电极的包含石油焦炭和热解碳的共混物组合物 | |
| RU2365646C2 (ru) | Устойчивые к разрушению электроды для печи карботермического восстановления | |
| RU2347013C2 (ru) | Способ получения углеродных электродов | |
| US2998375A (en) | Electrode of carbon material from bituminous coal and method of making the same | |
| CN113174272A (zh) | 作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法及焦炭瘦化工艺 | |
| WO1988002015A1 (en) | Process for producing filler from coal | |
| US1517819A (en) | Method of producing carbon electrodes and the product thereof | |
| JPS5978914A (ja) | 特殊炭素材の製造方法 | |
| RU2381287C2 (ru) | Восстановитель для электротермических металлургических процессов | |
| RU2080417C1 (ru) | Углеродная анодная масса | |
| US1824526A (en) | Method for making coke | |
| US3427240A (en) | Carbonaceous compaction using high temperature fluid coke | |
| RU2317944C2 (ru) | Способ производства анодной массы | |
| US3320150A (en) | Molded carbon materials | |
| US889124A (en) | Manufacture of carbid. | |
| RU2800748C2 (ru) | Смешанная композиция, содержащая нефтяной кокс и пиролитический углерод для электродов | |
| RU2132411C1 (ru) | Способ производства электродной массы | |
| US718438A (en) | Method of manufacturing electrolytic or electric-light carbons. | |
| CN102295946A (zh) | 一种焦油改性方法 | |
| SU775182A1 (ru) | Подова масса дл футеровки алюминиевых электролизеров | |
| RU2703084C1 (ru) | Способ получения технического кремния | |
| RU2378320C1 (ru) | Способ получения пекового кокса |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100327 |