Ганулометрический состав коксовой шихты

В основе подбора гранулометрического состава лежит принцип максимальной плотности (насыпной плотности) коксовой шихты. Наибольшую насыпную плотность имеют сыпучие материалы, не содержащие средних фракций, при отношении величины мелких частиц к величине крупных меньше 1:10. Количество мелкой фракции в смеси должно составлять 50-60%.

В практических условиях при наличии нескольких фракций укладка зерен размером от 12—15 до 1—2 мм представляет собой жесткий каркас будущей структуры анода. Этот класс материала называют наполнителем. Класс менее 1 мм подвергают мельничному размолу до размера менее 0,16 мм, в котором размеры частиц от 0,16мм до 0,010—0,040 мм распределяются относительно равномерно.Именно этот материал, т. е. пыль, используется для заполнения оставшегося пространства. Пылевая фракция компенсирует все дефекты укладки зерен наполнителя. Следует учесть другой важный фактор. Зерна кокса обладают пористостью, в том числе так называемой открытой пористостью. Открытые поры имеют выход к поверхности. При смешении шихты эти поры заполняются более мелкими зернами, на что требуется дополнительное количество материала средних и тонких фракций.

Максимальная объемная плотность шихты при изменении содержания трех фракций:

- крупной (от 10-12 до 4-5мм)

-средней (от 4-5мм до 1,25-1мм)

- пали (менее 0,16мм)

достигается если:

- крупной 20-30%

- средней 30-35%

-пыли 30-45%

Следует, однако, учесть, что максимальная объемная плотность не является единственным критерием оценки гранулометрического состава шихты. В частности, должны быть учтены дополнительные требования, касающиеся состава отдельных фракций.

Грубая фракция. Существует правило: чем больше геометрические размеры анода, тем больше требуется размер зерна максимальной крупности. При использовании традиционной технологии анодов на электролизерах с самообжигающимися анодами размер зерна максимальной крупности составляет 6 — 8 мм.. Однако увеличение размера крупной фракции более 8 мм затрудняет перестановку штырей на электролизерах с верхним токоподводом. В то же время увеличение размера зерна крупной фракции способствует:

- снижению усадки анода,

-препятствуют образованию макро- и микро трещин,

- уменьшает образование угольной пены и удельный расход углерода,

- уменьшается электросопративление при обжиге.

Эту проблему удается решить путем использования технологии «сухой» анодной массы и раздельной загрузки «сухой» и подштыревой массы. При технологии сухого анода основная доля массы с максимальным размером зерна 12 — 15 мм загружается в аноды в виде «сухой» массы, а в лунки при перестановке штырей грузится подштыревая масса с высокой текучестью и максимальным размером зерна 4 — 5 мм. Никаких трудностей при перестановке штырей при этом не отмечается.

Что касается анодной массы для предварительно обожженных анодов, то для анодных блоков больших размеров, например 1445х700х600 мм, размер зерна крупной фракции, применяемый в промышленности, также составляет 12 — 15 мм, дальнейшему его увеличению препятствует рост закрытой пористости крупного зерна кокса и, соответственно, возможное снижение объемной плотности анода.

Средние фракции. При большом содержании средних фракций существенно возрастает селективность окисления анода, рекомендует устранить или максимально снизить в составе сухой шихты класс —2+0,40 мм и повысить за счет этого класс 2 — 6 мм. С точки зрения максимальной упаковки большого количества средней фракции не требуется.

Пылевая фракция. С повышением количества пылевых фракций увеличиваются механическая прочность и плотность анодных блоков. Пылевая фракция может контролироваться по классам — 0,16, — 0,08 или — 0,074 мм. Отмечено, что при содержании в шихте 45 — 50% пыли наблюдается минимальный выход угольной пены и наименьший расход анода при электролизе.

 Увеличение содержание мелкой фракции способствует:

- снижению пористости,

-механическая прочность возрастает,

-разрушаемость снижается (при содержании мелкой фракции до 50-60%) затем резко возрастает.

При выборе оптимального состава шихты необходимо учитывать свойства сырья.

Составы используемых шихт

При производстве анодной массы для самообжигающихся анодов на основе нефтяных коксов на отечественных предприятиях используют следующие составы шихты:

На ВгАЗе используется рецепт:

Вариант один для производства обожженных анодов пека 15%:

-12,5 +8мм Кр1 до20%

-8+4мм    Кр2до20%

-4 +1мм   отсев до 20%

-0,08мм       пыль до40%

Вариант второй для производства «сухой» анодной массы пека28±2%:

-6 +4 мм КР1 14±1%

-4 +2 мм Кр2 16±1%

-2 +0,63 мм отсев 40±2

-0,08мм пыль, 30±2

Вариант третий ПАМ (подштыревая анодная масса) пека 39,2±1,0%:

-4,0+2,0 16,0±1,5

-2,0+0,63 19,0±2,0%

-0,63    по разности

-0,08     47±2,0%