7.2. Обожженные аноды
7.2.1. Требования к качеству обожженных анодов
Требования к качеству обожженных анодов в отечественной промышленности регламентируются техническими условиями ТУ 48-5-148-84 «Блоки анодные обожженные для алюминиевых электролизеров» и ТУ 1913-001-00200992-95. Геометрическая форма наиболее распространенных 3-ниппельных анодов, тип «В», показана на рис 7.5.
В качестве технических требований к обожженным анодным блокам нередко применяют наиболее современную спецификацию, разработанную известной швейцарской фирмой R&D Carbon Ltd. В табл. 7.2. приведены наиболее значимые и часто применяемые в производственной практике показатели качества. Кроме того, большой перечень требований предъявляется к поверхности и структуре блоков: поверхность должна быть очищена от коксовой засыпки, не допускаются трещины более 1 мм шириной и 150 мм длиной, а также выходящие на грани и ниппельные гнёзда трещины шириной более 1 мм и др.
Рис.
7.5.
Схема трехниппельного анода, тип В
Высшему показателю качества отвечают аноды с максимально высокими значениями объёмной плотности, прочности на сжатие и изгиб, плотности в ксилоле. В то же время значения УЭС, воздушной проницаемости, реакционной способности в токе СО2 и воздуха, а также содержание серы и примесей должны быть минимальными
Дадим пояснения к некоторым показателям качества, приведенным в табл. 7.2.
Воздушная проницаемость определяется измерением времени фильтрации заданного количества воздуха через цилиндрический образец анода. Этот показатель характеризует наличие «проходных» пор, через которые возможна фильтрация анодных газов и воздуха и, как следствие, окисление анода. Лучшие значения воздушной про- ницаемости лежат в области 0,5 нПм (наноПерм) или по системе СИ м²/·Па.
Реакционная способность в токе СО2 и воздуха отражает способность анода противостоять химическому воздействию окислительной среды, окислению поверхности анода и осыпанию угольных частиц. Отношение массы осыпавшегося углерода к окислившемуся в процентах называют коэффициентом селективности окисления. Например, при испытании в токе СО2 отношение осыпавшегося углерода к окислившемуся 5,0:10,0 соответствует коэффициенту селективности 0,50. Этот коэффициент отражает способность анода к равномерному окислению и предотвращению образования угольной пены: чем он ниже, тем меньше селективность.
Таблица 7.2
Перечень показателей качества по системе iso
|
Показатель качества |
Единицы измерения |
Типичное значение |
|
Объёмная плотность Удельное электрическое сопротивление Прочность на изгиб Удельное сопротивление сжатию Теплопроводность Плотность в ксилоле (Di) Воздушная проницаемость Реакционная способность в токе СО2: -углеродный остаток -осыпание -окисление Реакционная способность в токе воздуха: -углеродный остаток -осыпание -окисление Содержание примесей: -сера -кремний -железо -ванадий -натрий
|
кг/дм³
мкОм·м МПа МПа Вт/(м·К) Кг/дм³ нПм %
%
% ррм ррм ррм ррм |
1.530-1,580
52-60 8,0-12,0 32,0-48,0 3,0-4,5 2,050-2,080 0,5-1,5
80,0-90,0 3,0-8,0 6,0-14,0
75,0-85,0 4,0-8,0 10-20
1,2-2,4 100-300 100-500 80-260 200-600 |
Ограничения по натрию вызваны тем обстоятельством, что этот элемент является сильнейшим катализатором окисления в атмосфере СО2. Поскольку в производстве обожженных анодов используется 16-20 % возвратов огарков, содержащих остатки электролита, то ограничения по натрию следует считать очень важными. Ванадий является катализатором окисления анода в атмосфере воздуха. Другие показатели качества рассматривались нами ранее и не представляют сложности.
Применяемую систему контроля качества обожженных анодов можно считать эффективной только в том случае, если она достаточно полно моделирует работу анода в алюминиевом электролизере и достаточно чувствительна к изменению свойств анода. Чем полнее представлен в заводской схеме контроля указанный в табл. 7.2 перечень анализов, тем более надежен получаемый результат.