Предварительно обожженный расходуемый угольный анод

Предварительно обожженные расходуемые углеродные аноды представляют собой особый тип анодов, предназначенный для выплавки алюминия по методу Холла-Эру .

Использование и утилизация по окончании срока службы

Во время процесса плавки эти аноды подвешиваются внутри электролизера (ов), содержащего оксид алюминия или фторид алюминия . В ходе этого процесса расход анода составляет примерно 450 кг анода на тонну произведенного алюминия. ^{[ 1 ]}

«Отработанные» аноды мало используются в промышленности и обычно выбрасываются; однако аноды, которые использовались для обработки фторида алюминия, могут содержать некоторое количество фторида водорода и требуют процедур утилизации опасных отходов. ^{[ 2 ]} Усилия по поиску промышленного применения отработанных анодов привели к предложениям использовать аноды в качестве экономически эффективной альтернативы коксу на небольших литейных заводах, которые не имеют готовых запасов кокса и не могут позволить себе современные электрические печи.

Промышленные стандарты

Свойства анода в основном задаются в процессе обжига и должны тщательно контролироваться, чтобы обеспечить приемлемую выходную эффективность и уменьшить количество образующихся нежелательных побочных продуктов. ^{[ 3 ]} С этой целью алюминиевая промышленность остановилась на диапазоне приемлемых значений для коммерческих анодов массового производства с целью обеспечения стабильной и оптимальной производительности.

**Промышленные стандарты для предварительно обожженных углеродных анодов** ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}
Свойство	Стандартный	Диапазон
Запеченная кажущаяся плотность	ИСО 12985-1	1,53-1,64 гсм-3
Электрическое сопротивление	ИСО 11713	55-62 мкОм для прессованных анодов
Прочность на сжатие	ИСО 18515	40-48 МПа
Модуль Юнга	РДЦ-144	3,5-5,5 ГПа
Предел прочности	ИСО 12986-1	8-10 МПа для прессованных анодов
Теплопроводность	ИСО 12987	3,5-4,5Вт мК-1
Коэффициент теплового расширения	РДЦ-158	3,5-4,5 х 10-6 К-1
Воздухопроницаемость	ИСО 15906	0,5-1,5 нМм
Остаток карбокси-реактивности	ИСО 12988-1	84-96%
Остаток реактивности воздуха	ИСО 12989-1	0,05-0,3% в минуту
Стабильность зерна	Н/Д	70-90%

Значение промышленных стандартов

Плотность

Более высокие температуры обжига приводят к получению с более высокой плотностью анодов , которые демонстрируют пониженную проницаемость и, следовательно, продлевают срок службы анода. ^{[ 7 ]} Однако чрезмерная плотность приведет к тепловому удару и разрушению анода при первом использовании в электролитической ячейке. ^{[ 8 ]}

Электрическое сопротивление

Эффективная выплавка алюминия требует низкого сопротивления со стороны анода. Низкое сопротивление обеспечивает больший контроль над напряжением электролизера и снижает потери энергии, связанные с резистивным нагревом . ^{[ 9 ]} Однако аноды с низким электрическим сопротивлением также обладают повышенной теплопроводностью . Аноды, которые проводят слишком много тепла, быстро окисляются , снижая или устраняя эффективность их плавки, что на промышленном языке называется «воздушным горением». ^{[ 10 ]}

Механическая прочность ( прочность на сжатие , модуль Юнга , прочность на растяжение )

Аноды подвергаются различным механическим воздействиям во время изготовления, транспортировки и использования. Аноды должны быть устойчивы к сжимающим усилиям, устойчивы к упругим напряжениям, ^{[ 11 ]} и устойчив к ударам, не становясь хрупкими. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]} Соотношение между прочностью на сжатие и модулем Юнга в предварительно обожженных анодах обычно приводит к компромиссу в устойчивости анода к сжимающей силе и упругим напряжениям. ^{[ 14 ]}

Теплопроводность и тепловое расширение

Низкая анодная теплопроводность приводит к «воздуховому ожогу», как отмечено выше в разделе « Электрическое сопротивление » . ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Низкие коэффициенты теплового расширения желательны во избежание теплового удара. ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}

Реакционная способность углерода и воздухопроницаемость

Аноды должны быть относительно непроницаемыми как для углекислого газа, так и для воздуха , чтобы уменьшить возможность «сгорания углекислого газа» и «возгорания воздухом», оба из которых снижают эффективность плавки анода. ^{[ 19 ]}

Стабильность зерна

Высокая стабильность зерна указывает на высокую структурную целостность анода, повышая эффективность плавки анода. Высокая стабильность зерна также сводит к минимуму деградацию частиц во время изготовления анода. ^{[ 20 ]}

Ссылки

^ «Алюминий для будущих поколений – производство анодов» . Primary.world-aluminium.org . Проверено 29 октября 2015 г.
^ Хокинг, МБ (1985). Современные химические технологии и контроль выбросов . Берлин: Springer-Verlag. п. 244. ИСБН 9783642697753 .
^ Фишер, Келлер и Манвейлер (январь 2009 г.). «Аноды для металлургических заводов завтрашнего дня: ключевые элементы для производства высококачественных анодов» (PDF) . Алюминий Интернэшнл сегодня . Проверено 28 октября 2015 г.
^ Марш, Х. и К. Фиорино. Угольные аноды. на пятом семинаре по технологиям алюминиевых заводов в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: LJ Cullen Bookbinders.
^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
^ Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные свойства анода. на четвертом австралийском семинаре по технологии выплавки алюминия. 1992. Сидней, Австралия.
^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные свойства анода. на четвертом австралийском семинаре по технологии выплавки алюминия. 1992. Сидней, Австралия.
^ Тайер, Р., Анодное покрытие уменьшает горение воздуха, в исследованиях CSIRO в области обработки материалов и производства металлов. 2007, Организация Содружества по научным и промышленным исследованиям: Мельбурн. п. 1-2
^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Томсетт, А. Эксплуатация анодной печи для обжига. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
^ Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Куанг, З., Дж. Тонстад и М. Сёрли, Влияние добавок на электролитический расход углеродных анодов при электролизе алюминия. Carbon, 1995. 33(10): с. 1479-1484 гг.
^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
^ Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
^ Марш, Х. и К. Фиорино. Угольные аноды. на пятом семинаре по технологиям алюминиевых заводов в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: LJ Cullen Bookbinders.
^ Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[1] «Алюминий для будущих поколений – производство анодов» . Primary.world-aluminium.org . Проверено 29 октября 2015 г.

[2] Хокинг, МБ (1985). Современные химические технологии и контроль выбросов . Берлин: Springer-Verlag. п. 244. ИСБН 9783642697753 .

[3] Фишер, Келлер и Манвейлер (январь 2009 г.). «Аноды для металлургических заводов завтрашнего дня: ключевые элементы для производства высококачественных анодов» (PDF) . Алюминий Интернэшнл сегодня . Проверено 28 октября 2015 г.

[4] Марш, Х. и К. Фиорино. Угольные аноды. на пятом семинаре по технологиям алюминиевых заводов в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: LJ Cullen Bookbinders.

[5] Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[6] Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[7] Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные свойства анода. на четвертом австралийском семинаре по технологии выплавки алюминия. 1992. Сидней, Австралия.

[8] Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[9] Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные свойства анода. на четвертом австралийском семинаре по технологии выплавки алюминия. 1992. Сидней, Австралия.

[10] Тайер, Р., Анодное покрытие уменьшает горение воздуха, в исследованиях CSIRO в области обработки материалов и производства металлов. 2007, Организация Содружества по научным и промышленным исследованиям: Мельбурн. п. 1-2

[11] Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[12] Томсетт, А. Эксплуатация анодной печи для обжига. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[13] Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[14] Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[15] Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[16] Куанг, З., Дж. Тонстад и М. Сёрли, Влияние добавок на электролитический расход углеродных анодов при электролизе алюминия. Carbon, 1995. 33(10): с. 1479-1484 гг.

[17] Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображения по свойствам анода. на седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.

[18] Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[19] Марш, Х. и К. Фиорино. Угольные аноды. на пятом семинаре по технологиям алюминиевых заводов в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: LJ Cullen Bookbinders.

[20] Барклай, Р. Изготовление, свойства и характеристики анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]