6. Цех анодной массы оао «БрАз»

6.1. Общие сведения об анодной массе

Одним из наиболее крупных потребителем электродов является алюминиевая промышленность. Электроды в широком смысле этого слова называют проводники, служащие для подвода электрического тока к среде, на которую он воздействует. Эта среда может быть водным раствором, расплавленным или твёрдым раскалённым веществом.

Электроды в алюминиевой промышленности работают в весьма жёстких эксплутационных условиях (высокая температура, агрессивная среда в виде расплавленных солей и т.д.), поэтому они должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- выдерживать высокую температуру

- иметь хорошую электропроводность, малую пористость и достаточную механическую прочность

- обладать хорошей стойкостью против окисления кислородом воздуха и разъедания различными химическими веществами

- содержать минимальное количество примесей

- иметь правильную геометрическую форму

- быть достаточно дешёвыми

Наиболее полно этим требованиям отвечают электроды из углеродистых материалов.

Сырьё, применяемое для производства углеродистых изделий.

Для производства углеродистых изделий применяют сырьё двух видов:

- твёрдые углеродистые материалы, составляющие основу (скелет) электрода

- связующие углеродистые материалы, которые заполняют промежутки между зёрнами углеродистых материалов и соединяют (цементируют) эти зёрна между собой при коксовании электрода в процессе обжига

Основным элементом, составляющим твердые и связующие углеродистые материалы, служит углерод. В настоящее время известны только две аллотропические формы твердого углерода: алмаз и графит. Так называемый аморфный углерод (уголь, антрацит, кокс, сажа и т.д.) представляет собой графит мелкокристаллической структуры. Под влиянием высоких температур кристаллы графита укрупняются. Наиболее резкое и наиболее интенсивное изменение размеров кристаллов графита в углях наблюдается при t выше 2000оС.

Из углеродистых материалов изготовляются также блоки и плиты для футеровки электролизеров, электропечей и другого металлургического оборудования. Ниже приведена характеристика основных видов электродных изделий, применяемых в алюминиевой промышленности, и краткие сведения о их получении.

Виды электродных изделий и требования к ним

Углеродистые электроды и изделия в зависимости от способа их изготовления подразделяют на прессованные обожженные и непрерывные самообжигающиеся.

Блоки анодные обожженные применяют в качестве анодов в алюминиевых электролизерах. Каждый такой анод представляет собой призматический блок, па верхней плоскости которого имеется одно или несколько ниппельных гнезд (углублений). Для подвода тока к аноду служат стальные ниппеля, которые вставляют в ниппельные гнезда и заливают расплавленным чугуном или заделывают углеродистой пастой. Размеры обожженных анодов зависят от размеров электролизеров. Для мощных электролизеров в нашей стране выпускают аноды сечением 1450х700 мм и высотой 600 мм.

Анодные блоки изготавливают из малозольных и малосернистых коксов.

Но физико-химическим и механическим свойствам анодные обожженные блоки должны удовлетворять следующим требованиям (ТУ 48-5-148—76):

	Высший	Первый
	сорт	сорт
Содержание золы, %, не более . . .	0,6	0,9
Пористость, %, не более ......	25	26
Механическая прочность на сжатие,
МПа, не менее ...........	31,4	24,5
Удельное электросопротивление,
Ом.м, не более ...........	60.10-6	65.10-6

Блоки угольные подовые, служащие для футеровки подины (катода) алюминиевых электролизеров, имеют форму призмы шириной 550 мм, высотой 400 мм ч длиной от 600 до 2400 мм. На одной из плоскостей катодного блока по его длине имеется паз для заливки чугуном или заделки стального стержня, который служит для отвода тока от катода.

Механическая прочность на сжатие подовых блоков должна быть не менее 22,6 МПа, пористость не более 22 % н удельное электросопротивление не более 90.10-6 Ом.м.

Для футеровки подии мощных электролизеров изготавливают углеграфитовые половые блоки. В результате добавки графита значительно уменьшается электросопротивление блоков. Углеграфитовые блоки должны иметь электросопротивление не более 60.10-6 Ом.м и механическую прочность на сжатие не менее 25,6 МПа.

Блоки угольные боковые применяются для внутренней футеровки боковых стенок алюминиевых электролизеров. Эти блоки изготовляют толщиной 200 мм, высотой 550 мм н длиной от 600 до 800 мм. Механическая прочность на сжатие угольных боковых плит должно быть не менее 22,5 МПа.

Анодная масса используется в алюминиевых электролизерах с непрерывными самообжигающимися анодами. Такой анод состоит из металлического кожуха с анодной массой, которую по мере сгорания загружают в кожух. Под действием выделяющегося в электролизере тепла анодная масса обжигается.

Выпускается анодная масса в брикетах или в расплавленном состоянии.

В зависимости от содержания золы и серы различают анодную массу высшего (АМО) н первого (AMI) сортов (ТУ 48-5-80—76):

					АМО	AMI
Содержание	золы,	%,	не	более . .	. 0,5	1,0
Содержание	серы,	%,	не	более . .	. 0,9	1,4

Анодная масса не должна содержать посторонних твердых включений и иметь определенную текучесть, характеризуемую коэффициентом текучести. Коэффициент текучести определяют по величине деформации поперечного сечения образца цилиндрической формы после его нагрева до 170 °С в течение 30 мин н находят как отношение диаметра нижнего основания деформированного образца к первоначальному его диаметру. Этот коэффициент должен составлять 1,7—2,7.

Кроме указанных показателей, анодная масса должна соответствовать следующим характеристикам:

Содержание влаги, %, не более …			0,9
Удельное электросопротивление, Ом.м, не более ................			75.10-6
Механическая прочность на сжатие, МПа, не менее ...			29,4
Пористость, %, не более ......			30

Подовая угольная масса предназначена для набивки так называемой подушки, на которую устанавливают катодные блоки в алюминиевых электролизерах, а также швов между катодными блоками. В зависимости от исходного сырья готовят подовую массу двух видов: антрацитовую и коксовую.

К подовой угольной массе предъявляют следующие требования:

	Антрацитовая	Коксовая
Механическая прочность на сжатие, МПа, не менее …	23,6	17,6
Пористость, %, не более	22	30
Выход летучих веществ, %	9—12	Не нормируется

Обожженные угольные электроды применяют для подпола тока в шихте и дуговых электропечах; электроды имеют форму цилиндра. В зависимости от марки и диаметра удельное электрическое сопротивление обожженных угольных электродов должно быть не более (40—53).10-6 Ом.м и предел механической прочности на сжатие не менее 19,6—24,6 МПа.

В алюминиевой промышленности применяются также графитированные электроды, которые отличаются от угольных повышенной химической и термической стойкостью, а также низким удельным электросопротивлением. Удельное электрическое сопротивление графитированных электродов в зависимости от их марки и диаметра должно быть не ниже (7,5÷12).10-6 Ом.м, а предел механической прочности при разрыве не ниже 2,9—3,4 МПа.