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.

В 2004 г. разработаны и освоены технологии изготовления подовых блоков, электродной массы, угольных электродов на основе термоантрацита АПГ взамен термоантрацитов марок ГКА, ЭКА. Новосибирский электродный завод для получения термоантрацита АПГ использует П-образные графитировочные печи с длиной керна 35 м, что позволяет организовать крупнотоннажное производство. Указанные печи были ранее построены и предназначены для выпуска графи-тированных электродов.

В целях стабилизации свойств термоантрацита АПГ проводятся исследования по усовершенствованию конструкции и материалов графитировочных печей. Выбор более эффективных теплоизоляционных материалов и конструкции печи позволит провести в ближайшем будущем модернизацию графитировочных печей с целью снижения градиента температурного поля керна и печи в целом.

Применение термоантрацита АПГ позволяет повысить термопрочность материала, улучшить другие эксплуатационные характеристики углеродной продукции (катодных блоков, угольных электродов, электродной массы) и повысить экономическую эффективность их производства.

Подовые блоки

Из приведенных данных следует, что подовые блоки на основе газокальцинированного антрацита (ГКА) соответствуют требованиям, предъявляемым к подовым блокам типа Н-1. Подовые блоки на основе электрокальци-нированного антрацита (ЭКА) и термоантрацита АПГ соответствуют требованиям, предъявляемым к подовым блокам типа Н-2. Исключение из рецептуры подовых блоков термоантрацита ЭКА и замена его на термоантрацит АПГ позволяет получать материал подовых блоков с более однородной структурой, которая характеризуется меньшими значениями времени прохождения ультразвука и параметра неоднородности блоков (табл. 4).

Электродная масса

Использование термоантрацита АПГ взамен термоантрацита ГКА экономически целесообразно, поскольку из состава исключается технический графит (табл. 5), для производства которого требуется низкосернистый нефтяной кокс, а технологический цикл его получения исчисляется двумя месяцами.