Применение антрацита как наполнителя углеродной продукции

Важным при этом является то обстоятельство, что чем выше содержание в шихте графита, тем большую термопрочность имеет блок, выше его стойкость к электролиту, лучшие показатели электролиза можно достичь. Однако эти положительные эффекты, с другой стороны, сопровождаются повышенным абразивным износом подины, что может сократить срок службы электролизера в целом. Поэтому при переходе от ГКА + графит к ЭКА + графит и затем к 100% графиту необходимо учитывать не только достигаемые технические эффекты, но и экономическую целесообразность в целом.

Необходимость совершенствования производства алюминия требует применения мощных электролизеров с токовой нагрузкой 300 кА и выше. В этом случае (например для 300 кА) применяются блоки с содержанием графита до 80% и можно ожидать снижение их срока службы по сравнению с электролизерами на 130—200 кА, срок службы которых может достигать 65—80 месяцев. Однако уже отечественная практика показывает, что производительность электролизера в этом случае повышается в 1,4—1,8 раза, что делает эту модернизацию экономически эффективной.

За рубежом активно ведутся работы по расширению применения в качестве подовых блоков изделий из нефтяного кокса с циклом производства, аналогичным производству графитирован-ных электродов, т.е. с графи-тацией этих блоков. В этом случае срок службы существенно сокращается и, следовательно, производительность этих электролизеров должна быть еще выше. Однако в отечественной практике подобные блоки пока не применяются, и эту ситуацию в данной работе мы не рассматриваем.

Начиная работу, мы поставили задачу разработать способ и технологию производства термоантрацита с более высокой температурой его конечной обработки, чем в случае получения термоантрацитов марок ГКА и ЭКА. Затем, заменяя в различной доле другие наполнители вновь полученным, мы получили возможность совершенствовать технические характеристики таких видов углеродной продукции, как электродная масса, угольные электроды и подовые блоки. Мы учитывали, что выпуск нового наполнителя должен реализовываться в промышленных масштабах, а стоимость его производства не приводить к необходимости увеличения сложившихся цен.

Таким образом, с целью обеспечения производства углеродной продукции на основе антрацита проведены исследования в промышленных условиях и предложены способ и технология получения термоантрацита (марки АПГ) с высокими характеристиками кристаллической структуры.

Термоантрацит АПГ получают в графитировочных печах, используя тепло, выделяющееся в процессе графитации углеродной продукции. Термоантрацит АПГ имеет пониженное удельное электросопротивление, повышенные действительную плотность и адсорбционную способность по сравнению с термоантрацитами марок ГКА и ЭКА. Свойства термоантрацитов, полученных в ЗАО «НовЭЗ» в различных промышленных агрегатах, представлены в табл. 1.

Изменяя количество термоантрацита в составе сырья можно управлять физико-механическими свойствами углеродной продукции. В табл. 2 представлены физико-механические показатели катодных блоков для алюминиевых электролизеров в зависимости от количества термоантрацита ГКА в материале блоков. Из таблицы видно, что с увеличением в материале содержания термоантрацита снижаются истинная и кажущаяся плотность, предел прочности при сжатии и изгибе, теплопроводность и повышаются значения удельного электросопротивления, модуля упругости, относительного удлинения. Установленные зависимости физико-механических показателей материалов от количества и качества термоантрацита в них используются в промышленных условиях для корректирования свойств блоков в соответствии с требованиями потребителей.