Предварительно обожженные расходуемые угольные аноды - Prebaked Consumable Carbon Anodes

Предварительно обожженные расходуемые угольные аноды это особый тип анод предназначен для плавка алюминия с использованием Процесс Холла-Эру.

Использование и утилизация по окончании срока службы

В течение плавка процесса, эти аноды подвешены в электролиз ячейка (и), содержащая оксид алюминия или фторид алюминия. В процессе расходуется примерно 450 кг анода на метрическую 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 фтороводород и требуют процедуры удаления опасных отходов.[2] Попытки найти промышленное применение отработанным анодам привели к предложениям использовать аноды в качестве экономически эффективной альтернативы коксу на небольших литейных производствах, которые не имеют готовых запасов кокса и не могут позволить себе современные электрические печи.

Промышленные стандарты

Свойства анода в значительной степени задаются во время процесса обжига и должны тщательно контролироваться, чтобы гарантировать приемлемую выходную эффективность и уменьшить количество образующихся нежелательных побочных продуктов.[3] С этой целью в алюминиевой промышленности установлен диапазон допустимых значений для серийно выпускаемых промышленных анодов с целью обеспечения стабильной и оптимальной производительности.

Промышленные стандарты для предварительно обожженных углеродных анодов[4][5][6]
СвойствоСтандартАссортимент
Запеченная кажущаяся плотностьISO 12985-11,53–1,64 г · см-3
Электрическое сопротивлениеISO 1171355-62 мкОм для прессованных анодов
Прочность на сжатиеISO 1851540-48 МПа
Модуль для младшихРДЦ-1443,5-5,5 ГПа
Предел прочностиISO 12986-18-10 МПа для прессованных анодов
ТеплопроводностьISO 129873,5-4,5 Вт мК-1
Коэффициент температурного расширенияРДЦ-1583.5-4.5 х 10-6 К-1
ВоздухопроницаемостьISO 159060,5–1,5 нПм
Остаток реакционной способности карбоксигруппыISO 12988-184-96%
Остаточная реактивность воздухаISO 12989-10,05-0,3% в минуту
Стабильность зернаНет данных70-90%

Значение промышленных стандартов

Плотность

Более высокая температура выпечки приводит к более высокой плотность аноды, показывающие уменьшенное проницаемость и, следовательно, продлить срок службы анода.[7] Однако чрезмерная плотность приведет к тепловой удар и разрушение анода при первом использовании в электролизере.[8]

Электрическое сопротивление

Для эффективной плавки алюминия требуется низкая сопротивление со стороны анода. Низкое сопротивление позволяет лучше контролировать напряжение электролизной ячейки и снижает потери энергии, связанные с резистивный нагрев.[9] Однако аноды с низким электрическим сопротивлением также демонстрируют повышенное теплопроводность. Аноды, которые проводят слишком много тепла, будут окислять быстро, снижая или устраняя их эффективность плавки, что на промышленном языке называется «сжиганием воздуха».[10]

Механическая сила (Прочность на сжатие, Модуль для младших, Предел прочности )

Аноды подвержены множеству механические напряжения при создании, транспортировке и использовании. Аноды должны быть устойчивы к сжимающей силе, устойчивы к упругому напряжению,[11] и устойчивы к ударам, не становясь хрупкими.[12][13] Взаимосвязь между прочностью на сжатие и модулем Юнга в предварительно обожженных анодах обычно приводит к компромиссу в сопротивлении анода сжимающей силе и упругим напряжениям.[14]

Теплопроводность и тепловое расширение

Низкая теплопроводность анода приводит к "воздушному ожогу", как отмечено в Электрическое сопротивление, над.[15][16]

Чтобы избежать теплового удара, желательны низкие коэффициенты теплового расширения.[17][18]

Реакционная способность углерода и Воздухопроницаемость

Аноды должны быть относительно непроницаемыми для обоих углекислый газ и воздуха обычно для того, чтобы уменьшить возможность «горения двуокиси углерода» и «горения воздухом», оба из которых снижают эффективность плавления анода.[19]

Стабильность зерна

Высокая стабильность зерна указывает на высокую структурную целостность анода, повышая эффективность плавления анода. Высокая стабильность зерна также сводит к минимуму разложение частиц во время изготовления анода.[20]

использованная литература

  1. ^ «Алюминий для будущих поколений - Производство анодов». primary.world-aluminium.org. Получено 2015-10-29.
  2. ^ Хокинг, М. (1985). Современные химические технологии и контроль выбросов. Берлин: Springer-Verlag. п. 244. ISBN  9783642697753.
  3. ^ Фишер, Келлер и Манвейлер (январь 2009 г.). «Анодные заводы для плавильных печей завтрашнего дня: ключевые элементы для производства высококачественных анодов» (PDF). Aluminium International сегодня. Получено 28 октября 2015.
  4. ^ Марш, Х. и К. Фиорино. Углеродные аноды. на Пятом семинаре по технологии выплавки алюминия в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: Переплетчики Л. Дж. Каллена.
  5. ^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображений анодных свойств. в Седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологии выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  6. ^ Барклай, Р. Изготовление анода, свойства и характеристики. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
  7. ^ Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные анодные свойства. на Четвертом семинаре по технологии выплавки алюминия в Австралии. 1992. Сидней, Австралия.
  8. ^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображений анодных свойств. в Седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологии выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  9. ^ Сэдлер, Б. Расход анода и идеальные анодные свойства. на Четвертом семинаре по технологии выплавки алюминия в Австралии. 1992. Сидней, Австралия.
  10. ^ Тьер, Р., Анодное покрытие снижает горение воздуха, согласно исследованиям CSIRO в области обработки материалов и производства металлов. 2007, Содружество научных и промышленных исследований организации: Мельбурн. п. 1-2
  11. ^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - Практический обзор теории и соображений анодных свойств. в Седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  12. ^ Томсетт А. Работа печи для обжига анодов. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  13. ^ Барклай, Р. Изготовление анода, свойства и характеристики. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
  14. ^ Барклай, Р. Изготовление анода, свойства и характеристики. 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 соображений анодных свойств. в Седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологии выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  16. ^ Куанг, З., Дж. Тонстад и М. Сорли, Влияние добавок на электролитический расход углеродных анодов при электролизе алюминия. Углерод, 1995. 33 (10): с. 1479–1484
  17. ^ Сэдлер, Б.А. и Б.Дж. Уэлч. Механизмы потребления анода - практический обзор теории и соображений анодных свойств. в Седьмой Австралазийской конференции и семинарах по технологии выплавки алюминия. 2001. Мельбурн, Австралия.
  18. ^ Барклай, Р. Изготовление анода, свойства и характеристики. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн
  19. ^ Марш, Х. и К. Фиорино. Углеродные аноды. на Пятом семинаре по технологии выплавки алюминия в Австралии. 1995. Кенсингтонский кампус Университета Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия: Переплетчики Л. Дж. Каллена.
  20. ^ Барклай, Р. Изготовление анода, свойства и характеристики. на 7-й Австралазийской конференции и семинарах по технологиям выплавки алюминия. 2001. Мельбурн