Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНОДНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу производства анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров, и может быть использовано в производстве обожженных анодов.

Качественные характеристики анодной массы, при ее использовании в процессе электролиза, следующие: минимальный выход пены в электролит и наименьший расход анода при электролизе алюминия. Эти показатели в значительной степени зависят от качества смешения и пропитки компонентов шихты пеком на стадии приготовления анодной массы. Наиболее затруднителен этот процесс для пылевой фракции. Поэтому для повышения качества анодной массы наиболее важное значение имеет процесс смешения и пропитки пеком пылевой фракции коксовой шихты.

Известен способ подготовки шихты для получения анодной массы самообжигающихся анодов производства алюминия (SU 1497284 СССР, дата публикации 30.07.1989, кл. C25C 3/12), включающий смешение сухих компонентов шихты, их обработку плазменным потоком с температурой 3000-6000K в течение 0.1-0,5 с, и прессование.

Недостатком известного способа являются повышенные требования к термо- и теплостойкости оборудования производства анодной массы, способного выдержать температуру плазмы. При этом существует риск полного сгорания мелких частиц кокса, что может привести к увеличению его расхода при производстве анодной массы. Кроме этого повышается зольность анодной массы, существенно ухудшающая ее свойства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства анодной массы (патент RU 2312938, дата публикации 20.12.2007, кл. МПК C25C 3/12), включающий предварительный раздельный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли и пека, перемешивание коксовой шихты в смесителе, введение в смеситель расплавленного пека и коксовой пыли и их перемешивание с коксовой шихтой. Для повышения пластичности анодной массы и снижения в ней содержания пека коксовую пыль отдельно смешивают с расплавленным пеком в гидроударно-кавитационном диспергаторе, затем полученную смесь подают в смеситель на перемешивание с коксовой шихтой. Смешивание расплавленного пека с коксовой пылью и перемешивание полученной пылепековой композиции с коксовой шихтой проводят при давлении не более 100 мбар.

Недостатком способа является значительное, порядка 10 минут, время смешения коксовой пыли с пеком в гидроударно-кавитационном диспергаторе, что существенно снижает производительность установки. Другим недостатком является низкое качество пропитки коксовой пыли пеком в гидроударно-кавитационном диспергаторе ввиду только механического воздействия на них и, как следствие, пониженное качество производимой анодной массы, не удовлетворяющее современным требованиям электролизного производства.

Таким образом, предлагаемый способ продолжителен по времени, трудоемок и малоэффективен.

Задачей заявляемого изобретения является: сокращение времени приготовления анодной массы; повышение эффективности смешения компонентов анодной массы - коксовой шихты, коксовой пыли и пека; увеличение пластичности анодной массы с одновременным повышением производительности установки для ее получения.

Технический результат заключается в повышении однородности смешивания компонентов анодной массы при ее производстве.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства анодной массы, включающем предварительный раздельный нагрев коксовой шихты, коксовой пыли и пека, перемешивание коксовой шихты в смесителе, введение в смеситель расплавленного пека и коксовой пыли и их перемешивание с коксовой шихтой, согласно заявляемому изобретению кокосовой пыли и расплавленному пеку, перед введением в смеситель, придают разнополярные электрические заряды, затем разнополярно заряженную смесь подают в смеситель для смешения с коксовой шихтой.

Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные также на достижение указанного технического результата.

Время придания должного заряда пеку и коксовой пыли зависит от напряженности электрического поля (напряжения на электродах зарядной установки). Так, необходимый заряд пека и коксовой пыли при напряжении 24000 В достигается за 3 с, а при напряжении 50000 В - за 1 с. Поэтому наиболее приемлемым является диапазон напряжения на электродах зарядной установки 24000-50000 В, при котором время придания зарядов пеку и пылевым частицам составляет оптимальное значение (для обеспечения необходимой производительности технологической линии) 1-3 с.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличия. Коксовую пыль и расплавленный пек непосредственно перед введением в смеситель заряжают разнополярными зарядами в высоковольтных зарядных установках, при этом пеку придают отрицательный заряд контактным методом придания заряда, а коксовую пыль - положительным зарядом комбинированным методом - контактным и трибоэлектризацией.

Отличием заявляемого способа является то, что коксовую шихту, разнополярно заряженные коксовую пыль и пек подают в смеситель на смешивание. При смешивании, когда коксовая пыль и пек заряжены разнополярно, однополярно заряженные частицы пыли, отталкиваясь друг от друга, не образуя комков, распределяются практически по всей поверхности пека, что повышает активную поверхность коксовой пыли и улучшает смачивание ее пеком. А затем разнополярно заряженные частицы коксовой пыли и пека притягиваются друг к другу, что также повышает качество смешения и смачивания коксовой пыли, а в итоге и качество смешения всех компонентов анодной массы.

На чертеже приведена схема установки для осуществления заявляемого способа производства анодной массы.

Установка состоит из бункера коксовой пыли 1, бункеров компонентов коксовой шихты 2, дозаторов компонентов шихты, пыли и пека 3, 4, и 8 соответственно, подогревателей коксовой шихты и коксовой пыли 6 и 9 соответственно, транспортных шнеков 5, высоковольтных зарядных установок 7, смесителя 11 и экструдера 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Компоненты коксовой шихты дозаторами 3, из бункеров 2, транспортными шнеками 5 подают в подогреватель шихты 6, где предварительно нагревают до температуры 200-220°C. Нагретые компоненты коксовой шихты подаются в смеситель 11.

Коксовую пыль из бункера 1 дозатором 4 загружают в подогреватель пыли 9 и также нагревают до температуры 200-220°C. В дозатор пека 8 подают предварительно подогретый до температуры 200-240°C пек. Далее пек и коксовая пыль поступают в высовольтные зарядные установки 7, где они в течение 1-3 с приобретают электрические заряды, пек - отрицательный, коксовая пыль - положительный. При этом напряжение на электродах высоковольтных зарядных установок находится в пределах 24000÷50000 В постоянного тока. Заряженные таким образом пек и коксовая пыль также поступают в смеситель 11, где происходит их смешивание между собой и с коксовой шихтой в течение 3-4 минут. Из смесителя анодная масса подается в экструдер 10 и после формовки в нем брикетов анодная масса готова. Процесс приготовления анодной массы занял 4-5 минут, при этом процесс смешения в смесителе обеспечивает получение однородной массы с необходимыми физико-химическими показателями.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность смешения и пропитки пеком пылевидной фракции коксовой шихты.