Сырье для производства анодной массы

Анодная масса представляет собой смесь различных углеродистых материалов. Под воздействием выделяющегося в ванне тепла масса спекается в сплошной блок, который и является анодом. Рецепт анодной массы подбирается таким образом, чтобы анод получался монолитным, механически прочным, без трещин, обладал хорошей электропроводностью, малой пористостью и окисляемостью.

Для изготовления анодной массы применяют твердые материалы и связующие вещества. Твердые материалы представляют собой основу будущего анода, а связывающие, коксуясь при высокой температуре, связывают частицы твердых материалов в монолитный блок. В качестве твердых материалов применяют нефтяной и пековый коксы, а роль связывающего вещества играет каменноугольный пек.

Требования к сырью: наименьшее содержание золы - это основное требование, так как основные компоненты золы - оксид железа и оксид кремния - по мере расходования анода будут попадать в ванну, и загрязнять получаемый металл; исходные материалы не должны содержать большого количества серы, так как выделяющиеся в процессе коксования сернистые газы ухудшают условия труда в цехе; материалы, используемые в качестве сырья, должны обладать максимально возможными теплопроводностью и электропроводностью; стойкость против разъедания криолито-глиноземным расплавом; устойчивость к воздействию высокой температуры; достаточная механическая прочность.

При производстве анодной массы используют:

- пек каменноугольный марки Б1 - в качестве связующего;

- кокс, прокаленный нефтяной - в качестве наполнителя;

- мазут топочный - в качестве топлива при сушке кокса.

Качество поступающих нефтяного кокса, пека и мазута должно соответствовать требованиям, определенным в технологическом регламенте ТР 451.03.02.04 «Требования к качеству и входному контролю углеродного сырья, используемого при производстве анодной массы».

В процессе производства анодной массы контролируются следующие параметры:

1. Сушка кокса: зольность, истинная плотность, содержание серы;

2. Приготовление коксовой шихты: содержание фракций, грансостав суммарной коксовой шихты, температура подогрева;

3. Подготовка пека: температура размягчения, температура подогрева пека, вязкость при температуре 185°С

4. Контроль готовой продукции: техопробование (зольность, содержание серы, механическая прочность, удельное электросопротивление, пористость, общая разрушаемость), коэффициент текучести, коэффициент относительного удлинения, температура смешения массы.

Методы контроля и метрологическое обеспечение технологического процесса и качества продукции описаны в ТР 451.03.02.03 «Схема контроля технологического режима производства и качества анодной массы УПАМ-2», представленной в приложении Г, и ТР 451.03.02.04 «Требования к качеству и входному контролю углеродного сырья, используемого при производстве анодной массы».

Технологическая схема

Анодную массу приготавливают на электродных заводах или в специальных цехах анодной массы алюминиевых заводов. Процесс ее производ­ства состоит из ряда операций, выполняемых в определенном порядке. На рисунке 3 представлена технологическая схема производства анод­ной массы.

Рисунок 3- Технологическая схема производства анодной массы

Основное оборудование

Технология производства электродной продукции достаточна, сложна и многоступенчата. Поступающие материалы подвергают дроблению до кусков размером не более 70 мм и направляют на прокалку в прокалочную печь. Основная задача предварительного прокаливания материалов заключается в достижении возможно большого постоянства их структурных и физико-химических свойств. При поступлении прокаленного кокса его подвергают сушке. Затем кокс дробят на дробилках до частиц размером не более 6-8 мм, а часть измельчают в шаровых мельницах. Раздробленный кокс классифицируют, то есть рассеивают на несколько фракций, и направляют в сортовые бункеры. В отдельный бункер помещают пылевую фракцию, полученную в шаровой мельнице. Затем автоматическими дозаторами собирают шихту, перемешивают, подогревают и отправляют в смесители. Поступающий каменноугольный пек, который используют как связующее вещество при производстве электродной продукции, обезвоживают, нагревают, дозируют и сливают в смеситель. Дозировка - одна из самых ответственных операций, качество массы сильно зависит от крупности помола материалов. Всегда составляют смесь с частицами различной крупности. Затем подогретую коксовую шихту смешивают с пеком до образования однородной массы. Из смесителя готовая анодная масса выдавливается через фильеры в виде брикетов различной формы.

Для прокаливания углеродистых материалов применяют печи различных конструкций; чаще всего - трубчатые вращающиеся печи. Такая печь представляет собой стальной цилиндр, изнутри выложенный огнеупорным кирпичом. При помощи электродвигателя цилиндр печи вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту. Прокаливаемый материал загружается в верхний конец печного барабана и при вращении печи медленно продвигается к нижнему его концу, где расположены форсунки, отапливаемые газом или мазутом. После выхода из печного барабана прокаленные материалы через специальное устройство попадают в холодильник, где их температура понижается. Последний представляет собой стальной барабан, расположенный под печью. Он имеет наклон и приводится во вращение электродвигателем. Холодильник снаружи обильно орошают водой.

Производство анодной массы осуществляется на участке анодной массы УПАМ-2 расположенной на НКАЗ-2.

Участок производства анодной массы № 2 (УПАМ-2) введен в эксплуатацию в 1962 году с производственной площадью 14250 м², куда входят склад пека, кокса и мазутохранилище. Производство анодной массы 101 тыс. тонн в год, в основном для электролизеров электролизного производства № 2.

Участок производства анодной массы № 2 состоит:

- отделение предварительного дробления;

- прокалочного отделения;

- размольно-смесильное отделения;

- смесильно-дозировочного отделения;

Расход кокса и пека на производство 1 тонны анодной массы составляют соответственно 711,2-744,5 кг, 270-308 кг.