Тема: Исследования по разработке технологии изготовления катодных блоков на пековом коксе

Технология Холла-Эру является единственным промышленным способом получения первичного алюминия на протяжении 130 лет. Повышение эффективности данной технологии в основном достигалось за счет увеличения мощности единичного агрегата, что приводило к существенному его удорожанию и, как следствие, необходимости увеличения среднего срока службы, а также к повышению требований к эксплуатационным характеристикам материалов, используемых в конструкции.
С точки зрения электрохимии, в процессе электролитического получения алюминия катодом является слой расплавленного металла, с конструкционной - часть электролизера, содержащая расплав, в которой выделяют стальной кожух, огнеупорную составляющую и углеграфитовую футеровку, находящуюся непосредственно в контакте с расплавленным металлом и электролитом. Последняя, помимо обеспечения химической стойкости к расплаву, обеспечивает также отвод тока при его равномерном распределении.
Изначально углеграфитовая составляющая футеровки представляла собой монолитное угольное тело, набиваемое на месте, первые предварительно обожженные блоки начали использовать с 1920-х годов. Для обеспечения стабильной работы электролизеров, эксплуатируемых в настоящее время на сериях с силой тока 400 кА и выше, необходимо глубокое понимание термомеханических, химических и физических воздействий на катодные блоки, научно обоснованный подход к подбору исходного материала и технологии их производства.
На текущий момент считается, что суммарный ряд факторов, относящихся к катодной футеровке, вносит значительный (порядка 50%) вклад в срок службы электролизера [1]. К ним относятся и выбор сырьевых материалов дляизготовления блоков, и устойчивость к износу в ходе эксплуатации, и высокое сопротивление термоудару при пуске электролизных ванн в эксплуатацию, и ряд других параметров. Кроме того, футеровка подины должна обладать
определенными свойствами, обеспечивающими оптимальные условия ведения технологического процесса, в первую очередь, высокой электропроводностью. Очевидно, что оптимальных свойств по всем параметрам невозможно достичь одновременно, поэтому данный вопрос носит компромиссный характер.
С увеличением токовой нагрузки при эксплуатации алюминиевых электролизеров, катодные блоки стали изготавливать на
электрокальцинированном антраците с добавлением различного количества искусственного графита. Далее по мере роста токовой нагрузки до 300 - 550 КА потребовались катодные блоки с низким УЭС и их стали изготавливать на нефтяном коксе с последующей графитацией катодов до температуры 2400 - 2600 оС. Графитированые катодные блоки имеют низкое удельное
электросопротивление, высокую термостойкость и устойчивость к натриевому расширению. Однако в процессе эксплуатации из-за низкой механической прочности графита блоки подвергаются высокому абразивному износу.
В связи с вышеизложенным, разработка технологии изготовления графитированных подовых блоков с применением пекового кокса вместо нефтяного и повышения абразивной стойкости катодной футеровки является актуальной
Цель работы: Провести исследования по возможности использования пекового кокса для производства графитированных подовых блоков и повышения их абразивной стойкости
Задачи:
- провести исследования газопроницаемости катодных блоков наНК;
- провести исследования свойств различных наполнителей, для оценки возможности их использовании в качестве сырья для повышения абразивной стойкости катодов;
- изготовить лабораторные модели графитированных катодных блоков на нефтяном и пековом коксе и определить их физико-механическиесвойства;
- оптимизировать гранулометрический состав шихты графитированных катодных блоков на пековом коксе методом многофакторного анализа;

Купить

1) Анализ литературных данных показал, что потребность в графитированных катодных блоках, в связи с повышением токовых нагрузок при электролизе алюминия, с каждым годом возрастает.
2) Основным сырьем для производства графитированных катодных блоков является нефтяной кокс. Графитированные катодные блоки на нефтяном коксе выдерживают высокие плотности тока, имеют высокую теплопроводность и термостойкость, высокую устойчивость к натриевому расширению при эксплуатации.
3) Основным недостатком графитированных катодных блоков является их низкая абразивная устойчивость.
4) Исследованиями газопроницаемости графитированных катодных блоков на нефтяном коксе установлено несоответствие газопроницаемости требованиям, а также нестабильность газопроницаемости в объеме одного блока и при переходе от одного блока к другому. Повышенная газопроницаемость приводит к снижению плотности и прочности, повышению пористости катодных блоков, что, в свою очередь, приводит к росту натриевого расширения, увеличению абразивного износа при эксплуатации.
5) Исследованиями свойств различных твердых наполнителей установлено, что микропрочность зерен пекового кокса, а также прочность спекания значительно выше, чем нефтяного, что позволит обеспечить более высокую стойкость к абразивному износу графитированных катодных блоков на пековом коксе.
6) Установлено, что использование пекового кокса при изготовлении графитированных катодных блоков взамен нефтяного кокса позволяет значительно увеличить физико-механические показатели и абразивную стойкость.
7) С применением метода многофакторного анализа проведены работы по оптимизации гранулометрического состава промышленного рецепта производства графитированных катодных блоков на нефтяном и пековом коксах с целью повышения абразивной стойкости и уменьшения газопроницаемости.
8) Работы будут продолжены в направлении изготовления модельных образцов по оптимальным рецептам на нефтяном и пековом коксах, а также выпуску опытных партий графитированных катодных блоков на пековом коксе.
Купить