Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.17580/tsm.2025.05.03
Ключевые слова: Soderberg anode, Anode flow rate, reactivity, gasification, Boudouard reaction, active pores, gas permeability, Mercury porosity, анод Содерберга, расход анода, реактивность, газификация, реакция Будуара, активные поры, газопроницаемость, пористость по ртути
Аннотация: В технологии Содерберга с верхним токопроводом формирование анода происходит в результате самоуплотнения анодной массы в зоне пластичной коксопековой композиции, при этом в результате возгонки летучих компонентов пека и кокса создается поток газов коксования, формируется пористость. Цель работы - определить и численно оценить роль пористости в газификации анодов. С этой целью отбирали керны с отключенных электролизеров, из которых получили образцы из разных температурных зон. Для оценки газификации анода Содерберга исследовали пробы материала самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров, отключенных в капитальный ремонт. Керны диаметром 50 мм отбирали вертикальным сверлением анода. Общая длина образца составляла 130 см. После исключения необожженной верхней части керна, не пригодной для проведения предварительных физико-механических испытаний, образцы делили на пять частей длиной по 20 см. На этих пробах исследовали стандартные физико-химические свойства и распределение пор по размерам (с помощью ртутной порометрии). Определение пористости по ртути углеродных и других пористых материалов имеет ряд особенностей, которые касаются природы взаимодействия большинства материалов с ртутью. В обычных условиях ртуть плохо смачивает и пропитывает пористые материалы. Поэтому для исследования пористости применяют ртутные порозиметры, которые могут в небольших объемах создавать высокое давление до 60 т. Прибор последовательно нагнетает ртуть в пористую структуру, заполняя прежде всего крупные поры, затем мелкие. Поэтому кривая распределения пор по размерам имеет обратное направление от крупных пор к мелким. Результаты вертикального зондирования анода показали, что пористость анода в районе изотермы 930 oC представляет систему крупных пор с размером от 30 до 6 мкм, с повышением температуры до 940-950 oC пористость трансформируется в систему пор с появлением дополнительного максимума в диапазоне 2,6…0,14 мкм. Показано, что поры размером 2,6…0,14 мкм являются наиболее активными в газификации СО2 анода Содерберга и увеличивают его избыточный расход на 18,2 %. Уменьшение непродуктивного расхода можно достичь снижением пористости на стадии формирования анода и корректировкой глубины погружения анода в электролит. In the Soderberg technology with an upper current line, the anode is formed as a result of self-sealing of the anode mass in the zone of the plastic coke-pitch composition, while as a result of the sublimation of volatile components of pitch and coke, a stream of coking gases is created, and porosity is formed. The purpose of the work is to determine and numerically evaluate the role of porosity in the gasification of anodes. For this purpose, cores were taken from disconnected electrolyzers, from which samples from different temperature zones were obtained. To evaluate the gasification of the Soderberg anode, samples of the material of self-igniting anodes of aluminum electrolyzers that were shut down during major repairs were examined. Cores with a diameter of 50 mm were taken by vertical drilling of the anode. The total length of the sample was 130 cm. After excluding the unroasted upper part of the core, which was unsuitable for conducting preliminary physico-mechanical tests, the samples were divided into five parts with a length of 20 cm. Standard physico-chemical properties and pore size distribution were studied on these samples (using mercury porosimetry). The determination of mercury porosity of carbon and other porous materials has a number of features that relate to the nature of the interaction of most materials with mercury. Under normal conditions, mercury does not wet and impregnate porous materials well. Therefore, mercury porosimeters are used to study porosity, which can create high pressure up to 60 tons in small volumes. The device consistently pumps mercury into the porous structure, filling first the large pores, then the small ones. Therefore, the pore size distribution curve has the opposite direction from large to small pores. The results of vertical probing of the anode showed that the porosity of the ano de of the 930 oC isotherm represents a system of large pores with a size from 30 to 6 microns, with an increase in temperature to 940-950 oC, the porosity transforms into a pore system with the appearance of an additional maximum in the range of 2.6...0.14 microns. It is shown that pores with a size of 2.6...0.14 microns are the most active in CO2 gasification of the Soderberg anode and increase its excess consumption by 18.2%. Reducing unproductive consumption can be achieved by reducing porosity at the stage of anode formation and adjusting the depth of immersion of the anode in the electrolyte.
Журнал: Цветные металлы
Выпуск журнала: №5
Номера страниц: 43-46
ISSN журнала: 03722929
Место издания: Москва
Издатель: Акционерное общество "Издательский дом "Руда и металлы"