199911. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektróda massza előállítására
1 HU 199911A 2 A találmány a színesfém kohászatot érinti, ezen belül az alumínium elektrolitikus előállításánál használatos és az önsülő-anódos elektrolizáló kádakhoz felhasználható elektróda masszára vonatkozik. Ezen kívül, a találmány lehetséges felhasználási területéhez tartozik a kohászati és foszfor-kemencék önsülő anódjainak előállítása és kialakítása is. Az ismert anódmassza előállítási eljárás a kalcinált koksz aprításából és őrléséből, annak osztályozásából, a töltőkoksz és a szurok adagolásából, az anódmassza keveréséből és formázásából áll, lehetővé téve ezzel a massza mechanikai szilárdságának növelését, reakcióképességének és elektromos ellenállásának, illetve fajlagos felhasználásának csökkentését az elektrolízis folyamatában. Ehhez a kötőanyagtartalom a 20-32% tartományban marad (az 1974. 12.10-én elfogadott, 42283/78. számú japán szabadalmi bejelentés). Az említett eljárás elégtelenségeként felhozható a töltőkoksz porfrakciójának nem korlátozott volta, annak meghatározatlan felülete és a kötőanyag-adagolás. Ez nem teszi lehetővé az anódmassza fizikai-kémiai tulajdonságainak stabilizálását és minimális felhasználását az elektrolízisben. Ismert az anódmassza előállításának azon eljárása is, amely a szurok- vagy petrolkoksz és kötőanyagok szurok bázisán a koksz kalcinálásából és aprításából, osztályozásából, a koksz és kötőanyag komponensek adagolásából és az anódmassza keveréséből és formázásából áll, s amelyet prototípusként elfogadtak. (E. A. Jankó, D. N. Vorobjev "Az anódmassza előállítása”, Matellurgia M. 1984.). A műszaki-tudományos és szabadalmi információ források átvizsgálásának eredményeként — M. A. Korobov, A. A. Dmitrijev "Az alumínium elektrolizáló kádak önsüld anódjai”, Metallurgia, M. 1972; E. A. Jankó, D. N. Vorobjev "Az anódmassza előállítása", Metallurgia, M. 1984; Bülletin "Cvetnaja Metallurgia" 13. sz. 1978; valamint a C22 oszt. 3/00, 3/12; C25 oszt. 3/00, 3/06, 3/12, 7/06, C10C1, 3, IOD122.4, 17A51, C25 C 3/00, 22, 55(2), 41, C5E, C7B, 204 - 243, 106 - 284, 40C 3/00 szerzői tanúsítványok és szabadalmak - nem találtunk a találmányban ismertetetthez közeli műszaki megoldást. Az anódmassza tulajdonságát a kokszelegy receptúrája (a különböző koksz-szemcse-frakciók aránya) és a kötőanyagtartalom határozza meg. A jelenlegi gyakorlat szerint 26-33 tömeg% kötőanyagtartaímú masszát használnak. A kokszelegy granulometriája változhat, de általában szűk tartományban. Például a következő receptúra is használatos 8 mm felett 3 tömeg%, 4-8 mm 20±3tömcg%, 1-4 mm 27±3tömeg%, < 0,16 mm 40 ± 3 tömeg%, (ezen belül < 0,008 27 ± 3 lömeg%) O, 16-1 mm kiegészítőig 100 tömeg%-ra. Ugyanakkor, ha az egyes kokszfrakciók figyelése és jellemzői nélkül csak a kokszelegy szemcseösszctételét és a kötőanyagtarlalmat állítjuk be, nem jön létre a kötőanyagbevonat megfelelő vastagsága a koksz-szurok keverékben, ami az anódmassza fizikai-kémiai tulajdonságainak (reakcióképesség, fajlagos villamos ellenállás, mechanikai szilárdság) romlásához vezet. Ezeket az értékeket a szén anódmassza műszaki feltételeiben szabályozzák (TU 48-5-80-8t>). V Jelen találmány célja az anódmassza reakcióképességének és fajlagos villamos ellenállásának csökkentése, mechanikai szilárdságának növelése, a fizikai-kémiai tulajdonságok széles receptúra tartományban való stabilizálása, melynek eredményeként elérhető az anód-feszültségesés csökkentése, valamint az alumínium elektrolízis anódmassza és technológiai villamosenergia fogyasztásának csökkentése. A kitűzött cél azzal érhető el, hogy a koksz kalcinálást és szárítást, a kalcinált koksz aprítását és őrlését, a kokszelegy komponenseinek és a kötőanyagnak az adagolását és összekeverését, a massza formázását magában foglaló anódmassza előállítási eljárásban szabályozzuk a koksz 0,16 mm-es méret alatti frakciója és fajlagos felülete szorzatának arányát az anódmassza kötőanyag tartalmához (A). Az elegy nagyobb kokszfrakcióinak nincs kifejtett felülete, azok fajlagos felülete 2-3 nagyságrenddel kisebb a porfrakció 0,16 mm-nél kisebb méretű szemcséinek fajlagos felületénél. Ezért a koksz-szurok elegy optimális kötőanyagtartalmának meghatározásánál (kiválasztásánál) a nagyobb frakcióknak nincs jelentős szerepe, s a számításokban nem veszik figyelembe. Megállapítottuk, hogy a legjobb üzemeltetési paraméterei annak az anódmasszának vannak, amelyekben a <0,16 mm-es frakció tartalom és ennek fajlagos felülete szorzata és az anódmassza kölőanyagtartalma közötti arány 5,7xl0'3 - 10,7xl03 cm2/g tartományban van. Ezen belül a PSZH tip. műszerrel mért kokszok esetében, amelyeknél a fajlagos felület 3000 — 5000 cm2/g, ezt az értéket az 5,7xl03 - 6,5xl03 cm2/g tartományban, az 5500 - 7500 cm2/g fajlagos felületű kokszok esetében pedig a 9.4X1Ü3 - JÜ,7xl03 cm2/g tartományban kell tartani. Megállapítást nyert az is, hogy a kokszelegy adott fajlagos felületű porfrakciójának 5 tömeg%-os növekedésekor megfelelően növelni, csökkentésekor megfelelően csökkenteni kell a kötőanyag mennyiségét 0,03-7 tömeg%-kal. A porfrakció fajlagos felületének 1000 cm2/g értékkel való növekedésekor, illetve csökkenésekor annak azonos tartalma esetén a kokszelegyben, az anódmassza kötőanyag tartalmát megfelelően növeljük, illetve csökkentjük 0,3-11 tömeg%kal. A prototípussal összevetve, a magasabb üzemeltetési paraméterek a felsorolt tényezők feltüntetett arányai mellett érhetők el a töltőkoksz szemcsék közötti szurokréteg optimalizálása, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
