RU2385290C2 - Method of graphite production - Google Patents

Method of graphite production Download PDF

Info

Publication number
RU2385290C2
RU2385290C2 RU2008125960/02A RU2008125960A RU2385290C2 RU 2385290 C2 RU2385290 C2 RU 2385290C2 RU 2008125960/02 A RU2008125960/02 A RU 2008125960/02A RU 2008125960 A RU2008125960 A RU 2008125960A RU 2385290 C2 RU2385290 C2 RU 2385290C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
graphitization
anodes
calcined
products
Prior art date
Application number
RU2008125960/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008125960A (en
Inventor
Галина Дмитриевна Вергазова (RU)
Галина Дмитриевна Вергазова
Эдуард Афанасьевич Янко (RU)
Эдуард Афанасьевич Янко
Виктор Христьянович Манн (RU)
Виктор Христьянович Манн
Валерий Александрович Матвиенко (RU)
Валерий Александрович Матвиенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания"
Priority to RU2008125960/02A priority Critical patent/RU2385290C2/en
Publication of RU2008125960A publication Critical patent/RU2008125960A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2385290C2 publication Critical patent/RU2385290C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method consists in charging items out carbon materials, in graphitizing to their acquiring specified degree of graphitising, in cooling in furnace and in graphite unloading. Items charging is carried out continuously or periodically in form of fractions (-15+4) mm. Graphitising is performed in electric arc at temperature 2600-3000°C. Duration from charging to unloading of graphite is not more, than 60 hours. Ashes of burned anodes or reversed burned anodes, or reversed burned electrodes for metallurgic furnaces, or mixture of ashes of burned anodes and reversed burned anodes at ratio 1:1-2:1, or mixture of ashes of burned anodes and reversed burned electrodes for metallurgic furnaces at ratio 1:1-2:1 are used as items out of carbon materials.
EFFECT: reduced power consumption of method and reduced time for graphite production.
6 cl, 2 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к области получения углеродных материалов, преимущественно сырья для получения катодных блоков для алюминиевых электролизеров, и может быть использовано в производстве электродов для металлургических печей.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the field of production of carbon materials, mainly raw materials for producing cathode blocks for aluminum electrolytic cells, and can be used in the manufacture of electrodes for metallurgical furnaces.

Известно, что работоспособность алюминиевых электролизеров определяется качеством углеродной футеровки, главным образом ее электропроводностью, химической устойчивостью к воздействию натрия и электролита, теплопроводностью. Соответственно углеродная футеровка, основу которой составляют подовые катодные блоки, меняется в соответствии с конструкцией и мощностью алюминиевых электролизеров. В соответствии с международной классификацией (D.Lombard, T.Beheregaray, B.Feve, J.M.Jolas. Aluminium Pechiney Experience With Graphitized Cathode Blocks., Light Mitals 1998, p.653-658), известно применение в алюминиевых электролизерах полуграфитовых обожженных, графитовых обожженных и графитированных катодных блоков.It is known that the performance of aluminum electrolytic cells is determined by the quality of the carbon lining, mainly its electrical conductivity, chemical resistance to sodium and electrolyte, and thermal conductivity. Accordingly, the carbon lining, which is based on hearth cathode blocks, varies in accordance with the design and power of aluminum electrolytic cells. In accordance with the international classification (D. Lombard, T. Beheregaray, B. Feeve, JM Jolas. Aluminum Pechiney Experience With Graphitized Cathode Blocks., Light Mitals 1998, p.653-658), it is known to use semi-graphite calcined, graphite in aluminum electrolyzers calcined and graphitized cathode blocks.

В алюминиевых электролизерах широко применяются полуграфитовые катодные блоки с содержанием 30% графита в рецептуре. Изменение конструкции алюминиевого электролизера, увеличение размеров ванны, сопровождающееся повышением силы тока, требует от катодных блоков повышенной термостойкости и электропроводности при низком расходе электроэнергии на 1 т нарабатываемого металла. Обеспечить перечисленные требования можно только с применением более электропроводных и термостойких обожженных катодных блоков с повышенным содержанием графита. Снижение удельного электросопротивления и повышение теплопроводности графитовых обожженных блоков в 2 раза в сравнении с полуграфитовыми позволяет компенсировать влияние повышения токовой нагрузки, снизить градиент температур и термические нагрузки, что позволяет повысить выход по току и снизить удельный расход электроэнергии на 1 т металла.In aluminum electrolyzers, semi-graphite cathode blocks with a content of 30% graphite in the formulation are widely used. Changing the design of the aluminum electrolyzer, increasing the size of the bath, accompanied by an increase in current strength, requires cathode blocks of increased heat resistance and electrical conductivity with low power consumption per 1 ton of generated metal. The above requirements can be ensured only with the use of more electrically conductive and heat-resistant calcined cathode blocks with a high content of graphite. A decrease in the electrical resistivity and an increase in the thermal conductivity of graphite calcined blocks by a factor of 2 in comparison with semi-graphite ones makes it possible to compensate for the effect of increasing the current load, lowering the temperature gradient and thermal loads, which allows increasing the current efficiency and reducing the specific electric energy consumption per 1 ton of metal.

Термин «графитовый блок» обозначает материал, полученный из углеродсодержащей шихты наполнителя, состоящей на 100% из графита, и связующего - каменноугольного пека, прошедший формование и подвергнутый термической обработке в обжиговой печи при температуре не ниже 900°С.The term "graphite block" means a material obtained from a carbon-containing charge mixture of a filler, consisting of 100% graphite, and a binder - coal tar pitch, molded and heat-treated in a kiln at a temperature of at least 900 ° C.

Основным и важным сырьевым компонентом наполнителя графитовых блоков является графит. Так как способов прямой графитации, т.е. высокотемпературной обработки нефтяного кокса в измельченном виде нет по причине высокой окисляемости кокса в известных печах, то графит получают на электродном производстве путем графитации заготовок, предварительно сформованных из нефтяного прокаленного кокса и каменноугольного пека, прошедших обжиг при температуре не ниже 2300°С. После дробления графитированных заготовок получают сырьевой графит - основной компонент шихты наполнителя графитового блока.The main and important raw material component of the filler of graphite blocks is graphite. Since the methods of direct graphitization, i.e. there is no high-temperature processing of petroleum coke in crushed form due to the high oxidation of coke in known furnaces, then graphite is obtained at the electrode production by graphitization of preforms preformed from petroleum calcined coke and coal tar pitch, fired at a temperature of at least 2300 ° C. After crushing the graphitized preforms, raw graphite is obtained - the main component of the charge of the filler of the graphite block.

Известен способ получения графита из нефтяного кокса (SU, авторское свидетельство №664919, С01В 31/04, опубл. 30.05.1979) путем дробления, прокалки, измельчения и рассева нефтяного кокса, его дозировки, замеса массы, прессования из нее изделий, обжига и последующей графитации при температуре 2500-2700°С. Дополнительная термообработка кокса фракции (-1,0+0,5) мм и получение из нее тонкого помола способствует значительному повышению стойкости графита к окислению.A known method of producing graphite from petroleum coke (SU, copyright certificate No. 664919, СВВ 31/04, publ. 05/30/1979) by crushing, calcining, grinding and sieving petroleum coke, its dosage, kneading, compressing products, firing and subsequent graphitization at a temperature of 2500-2700 ° C. Additional heat treatment of the coke fraction (-1.0 + 0.5) mm and the receipt of fine grinding from it contributes to a significant increase in the oxidation resistance of graphite.

Известный способ позволяет получить графит высокого качества, но отличается длительностью процессов обжига и графитации во времени, высоким расходом электроэнергии.The known method allows to obtain high quality graphite, but differs in the duration of the firing and graphitization processes in time, high power consumption.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения графита, при котором в электрическую печь графитации загружают перпендикулярно относительно продольной оси печи заготовки обожженных углеродных изделий, засыпают углеродной пересыпкой и проводят периодическую графитацию электрическим током силой до 100 кА до температуры 2000-2300°С. После графитации изделия охлаждаются вместе с печью. Общее время от загрузки до выгрузки графита подбирается для разных видов изделий от 180 до 240 часов (Соседов В.П., Чалых Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - М.: Металлургия, 1987, с.149-152).Closest to the claimed technical essence is a method of producing graphite, in which pre-baked carbon products are loaded perpendicularly to the longitudinal axis of the furnace relative to the graphite furnace, filled with carbon powder and periodically graphitized by electric current up to 100 kA to a temperature of 2000-2300 ° C. After graphitization, the products are cooled together with the furnace. The total time from loading to unloading graphite is selected for different types of products from 180 to 240 hours (Sosedov V.P., Chalykh E.F. Graphitization of carbon materials. - M .: Metallurgy, 1987, p.149-152).

Этот способ получения графита позволяет получить качественную конечную продукцию, но поскольку подвод электроэнергии к углеродным изделиям осуществляется через шихту, процесс получения графита идет несколько суток с высоким расходом электроэнергии на тонну готового графита. Нагрев заготовок осуществляется за счет преобразования электрической энергии в тепловую на элементах сопротивления печи. Прогрев объема печи неравномерен: изделия рядом с нагревателем имеют температуру до 2500°С, на периферии - 1600-1800°С соответственно, изделия из углеродного материала располагаются строго в соответствии со схемой укладки. При этом температура графитации непосредственно изделия не превышает 2300°С. Процесс получения графита по известному способу осуществляется в периодическом режиме с полной загрузкой и последующей выгрузкой всех готовых изделий из печи. Полный цикл составляет 180-240 часов. Удельный расход электроэнергии по известному способу составляет около 4500 кВт час/т. Хлор или другой инертный газ вводится в печь как катализатор графитации в условиях недостаточно высокой температуры процесса. Для получения сырья для графитовых блоков полученный графит подвергают измельчению. Товарный графит, полученный по указанному способу, имеет высокую стоимость по причине высокой трудоемкости и энергоемкости процесса.This method of producing graphite allows you to get high-quality final products, but since the supply of electricity to carbon products is carried out through a charge, the process of producing graphite takes several days with a high energy consumption per ton of finished graphite. The billets are heated by converting electrical energy into heat on the resistance elements of the furnace. The heating of the furnace volume is uneven: the products near the heater have a temperature of up to 2500 ° C, on the periphery - 1600-1800 ° C, respectively, products made of carbon material are located strictly in accordance with the layout. At the same time, the graphitization temperature of the product itself does not exceed 2300 ° C. The process of producing graphite by a known method is carried out in periodic mode with a full load and the subsequent unloading of all finished products from the furnace. The full cycle is 180-240 hours. The specific energy consumption by the known method is about 4,500 kWh / t. Chlorine or other inert gas is introduced into the furnace as a graphitization catalyst under conditions of insufficiently high process temperature. To obtain raw materials for graphite blocks, the obtained graphite is subjected to grinding. Commodity graphite obtained by this method has a high cost due to the high complexity and energy intensity of the process.

Задачей изобретения является получение измельченного графита высокого качества непрерывным или периодическим способом при минимальных затратах на сырье и время графитации для последующего использования в производстве графитовых катодных блоков.The objective of the invention is to obtain crushed graphite of high quality in a continuous or batch manner at minimum cost for raw materials and graphitization time for subsequent use in the manufacture of graphite cathode blocks.

Техническим результатом является повышение эффективности способа получения графита с удельным электросопротивлением не более 100 мкОм·м из углеродных изделий - отходов анодов, прошедших эксплуатацию и возвратов углеродного производства, путем непрерывной или периодической и равномерной графитации дробленых изделий в электрической дуге.The technical result is to increase the efficiency of the method of producing graphite with a specific electrical resistance of not more than 100 μOhm · m from carbon products - waste anodes that have been used and returns carbon production by continuous or periodic and uniform graphization of crushed products in an electric arc.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения графита, включающем загрузку изделий из углеродных материалов, графитацию до приобретения ими заданной степени графитации, охлаждение в печи и выгрузку графита, согласно заявляемому изобретению загрузку изделий осуществляют непрерывно или периодически в виде фракции (-15+4) мм, графитацию проводят в электрической дуге при температуре 2600-3000°С, а время от загрузки до выгрузки составляет не более 60 часов.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing graphite, which includes loading products from carbon materials, graphitizing until they acquire a given degree of graphitization, cooling in a furnace and unloading graphite, according to the claimed invention, the products are loaded continuously or periodically in the form of a fraction (-15 +4) mm, graphitization is carried out in an electric arc at a temperature of 2600-3000 ° C, and the time from loading to unloading is no more than 60 hours.

Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи:The method is supplemented by private distinctive features aimed at solving the problem:

В качестве изделий из углеродных материалов могут быть использованы огарки обожженных анодов.As products of carbon materials can be used cinders of annealed anodes.

В качестве изделий из углеродных материалов могут быть использованы возвраты обожженных анодов.As products of carbon materials can be used returns burnt anodes.

В качестве изделий из углеродных материалов могут быть использованы возвраты обожженных электродов для металлургических печей.As products from carbon materials can be used returns fired electrodes for metallurgical furnaces.

В качестве изделий из углеродных материалов может быть использована смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных анодов в соотношении 1:1-2:1.As products made of carbon materials, a mixture of calcined anode cinders and fired anode returns in a ratio of 1: 1-2: 1 can be used.

В качестве изделий из углеродных материалов может быть использована смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных электродов для металлургических печей в соотношении 1:1-2:1.As products from carbon materials, a mixture of calcined anode cinders and fired electrode returns for metallurgical furnaces in a ratio of 1: 1-2: 1 can be used.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Заявляемый способ отличается от прототипа использованием дробленых изделий из углеродных материалов, определяемых заданными размерами фракции, а также временными и температурными режимами нагревания. Таким образом, анализ прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволяет выявить новую совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The inventive method differs from the prototype in the use of crushed products made of carbon materials, determined by the specified size of the fraction, as well as temporary and temperature modes of heating. Thus, the analysis of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allows you to identify a new set of essential in relation to the technical result of the distinguishing features set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники определенного заявителем, не выявлен аналог, характеризующийся признаками, тождественными всей совокупности отличительных признаков заявленного способа, направленной на достижение технического результата. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art as determined by the applicant, an analogue is not identified, characterized by features identical to the totality of the distinguishing features of the claimed method, aimed at achieving a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Проведение в заявляемом способе получения графита графитации в электрической дуге при температуре 2600-3000°С кусков предварительно дробленых изделий до фракции (-15+4) мм обеспечивает достижение нового эффекта - простого и быстрого способа получения графита при минимальных энергозатратах, не присущего способу по прототипу.Carrying out in the inventive method for producing graphite graphite in an electric arc at a temperature of 2600-3000 ° C pieces of pre-crushed products to a fraction of (-15 + 4) mm provides a new effect - a simple and quick way to obtain graphite with minimal energy consumption, not inherent in the prototype method .

В формуле изобретения заявлен размер фракции дробленых изделий из углеродных материалов, а именно (-15+4) мм. Границы диапазона, т.е. максимальный и минимальный размеры определены экспериментальным путем. Графитация дробленых изделий в виде фракции (-15+4) мм позволяет получить однородный по свойствам измельченный графит, что соответствует размеру основных фракций графита, применяемых в рецептуре катодных блоков.In the claims claimed fraction size of crushed products from carbon materials, namely (-15 + 4) mm. Range boundaries, i.e. the maximum and minimum sizes are determined experimentally. Graphitization of crushed products in the form of a fraction (-15 + 4) mm allows to obtain crushed graphite homogeneous in properties, which corresponds to the size of the main graphite fractions used in the cathode block formulation.

Если фракции изделия из углеродных материалов имеют размер более 15 мм, появляется неоднородность готового продукта - графита по показателю величины удельного электросопротивления, т.к. чем уже фракция, тем равномернее ее температурная обработка. Кроме этого, после графитации кусков размером более 15 мм необходима дополнительная операция измельчения и рассева готового графита до размера шихты наполнителя, т.е. менее 15 мм.If fractions of a product made of carbon materials have a size of more than 15 mm, heterogeneity of the finished product appears - graphite in terms of electrical resistivity, because the narrower the fraction, the more uniform its heat treatment. In addition, after graphitization of pieces larger than 15 mm, an additional operation of grinding and sieving the finished graphite to the size of the filler charge, i.e. less than 15 mm.

Графитация фракций из углеродных материалов с размерами менее 4 мм приведет к образованию избытка пылевой фракции с высоким электросопротивлением, с высокой насыпной плотностью и межчастичной пористостью и низкой теплопроводностью, и как следствие, к образованию высокой разницы между температурой в центре электрической печи и на его периферии, соответственно приводящей к быстрой графитации в центре и прокалке на периферии.The graphitization of fractions of carbon materials with sizes less than 4 mm will lead to the formation of an excess of dust fraction with high electrical resistance, high bulk density and interparticle porosity and low thermal conductivity, and as a result, the formation of a high difference between the temperature in the center of the electric furnace and on its periphery, accordingly leading to fast graphitization in the center and calcination at the periphery.

Касается температурных режимов нагревания дробленых изделий из углеродных материалов.Concerning the temperature regimes of heating crushed products made of carbon materials.

Графитация фракций углеродных изделий при температуре 2600-3000°С обусловлена требованиями к электропроводности материала и предполагает применение печи, нагрев материала в которой идет в электрической дуге между электродами. Температура нагрева задается по температуре дуги в зависимости от свойств и крупности частиц материала. Разница температуры в дуге (в центре) и на периферии достигает 300-400°С (Электротермическое оборудование. Справочник под ред. А.П.Альтгаузена. М.: Энергия, 1980, стр.194-208).The graphitization of fractions of carbon products at a temperature of 2600-3000 ° C is due to the requirements for the electrical conductivity of the material and involves the use of a furnace in which the material is heated in an electric arc between the electrodes. The heating temperature is set by the temperature of the arc, depending on the properties and particle size of the material. The temperature difference in the arc (in the center) and on the periphery reaches 300-400 ° С (Electrothermal equipment. Handbook edited by A.P. Altgauzen. M .: Energy, 1980, pp. 194-208).

Нагрев фракций изделий из углеродных материалов при температуре ниже 2600°С в электрической дуге приведет к получению так называемого прокаленного материала с удельным электросопротивлением более 600 мкОм·м.Heating fractions of products made of carbon materials at temperatures below 2600 ° C in an electric arc will result in the so-called calcined material with a specific electrical resistance of more than 600 μOhm · m.

Верхний температурный предел в 3000°С обусловлен влиянием температурной обработки на формирование структуры графита. Температуры в 3000°С достаточно для того, чтобы все элементы, исключая углерод, перешли в парогазовую фазу, и вышли в виде летучих. Оптимальная область графитации дробленых углеродных изделий по предлагаемому способу также составляет от 2600 до 3000°С.Нагрев материалов при температуре выше 3000°С теоретически приведет к образованию графита более высокой чистоты с низким удельным электросопротивлением за счет большей степени графитации, но для достижения таких результатов необходимо увеличить время графитации. Высокая степень графитации приводит к снижению прочности кусков графита и их переизмельчению, что является отрицательным фактом. Экспериментальным путем доказано, что для получения графита с заданными требованиями к удельному электросопротивлению, не менее 100 мкОм·м, достаточно температуры 3000°С.The upper temperature limit of 3000 ° C is due to the influence of heat treatment on the formation of the graphite structure. A temperature of 3000 ° C is sufficient to ensure that all elements, with the exception of carbon, go into the vapor-gas phase and come out in the form of volatiles. The optimal graphitization region of crushed carbon products by the proposed method also ranges from 2600 to 3000 ° C. Heating of materials at temperatures above 3000 ° C theoretically will lead to the formation of higher purity graphite with low electrical resistivity due to a greater degree of graphitization, but to achieve such results, it is necessary increase graphitization time. A high degree of graphitization leads to a decrease in the strength of pieces of graphite and their regrinding, which is a negative fact. It has been experimentally proved that to obtain graphite with specified requirements for electrical resistivity, at least 100 μOhm · m, a temperature of 3000 ° C is sufficient.

С точки зрения структуры графит на молекулярном уровне представляет пачки из ориентированных слов углеродных атомов. Чем меньше расстояние между пачками d002, тем более совершенная структура графита, выше истинная плотность, ниже удельное электросопротивление. Схема элемента структуры графита поясняется фигурой 1. Формирование параметров структуры в направлении «с» и «а» начинается при температуре 1400-1700°С. При этом значительно увеличивается размер слоев в направлении «а» путем слияния соседних сеток и присоединения неупорядоченных атомов углерода. Величина «а» увеличивается от 0,6 Å при 1500°С до 1,6 Å при 2000°С и 2,4 Å при 2500°С. Расстояние между слоями в направлении «с» при этом постоянно снижается и достигает при 2800°С значения 6,7 Å. Межплоскостное расстояние d002 практически не меняется в этом температурном интервале. При температуре выше 2000°С рост сеток по «а» замедляется, а величина d002 значительно уменьшается, достигая к 2800°С величины, близкой к d002 кристаллического графита 3,354 Å. Связи углерод-углерод в направлении «а» единичного элемента являются прочными ковалентными связями, а связи между слоями (направление «с») являются слабыми связями Ван-дер-Ваальса.In terms of structure, graphite at the molecular level is a bundle of oriented words of carbon atoms. The smaller the distance between the packs d 002 , the more perfect the structure of graphite, the higher the true density, the lower the electrical resistivity. The diagram of the graphite structure element is illustrated in Figure 1. The formation of the structure parameters in the "c" and "a" directions begins at a temperature of 1400-1700 ° C. In this case, the size of the layers in the direction “a” increases significantly by the fusion of neighboring networks and the addition of disordered carbon atoms. The value of a increases from 0.6 Å at 1500 ° C to 1.6 Å at 2000 ° C and 2.4 Å at 2500 ° C. The distance between the layers in the "c" direction is constantly decreasing and reaches 6.7 Å at 2800 ° C. The interplanar distance d 002 practically does not change in this temperature range. At temperatures above 2000 ° C, the growth of grids according to "a" slows down, and the value of d 002 decreases significantly, reaching by 2800 ° C a value close to d 002 of crystalline graphite of 3.354 Å. The carbon-carbon bonds in the direction “a” of a single element are strong covalent bonds, and the bonds between the layers (direction “c”) are weak van der Waals bonds.

Анодные огарки, прошедшие процесс эксплуатации в электролизере, содержат примеси микроэлементов, такие как Si, Na, V, Fe, что является очень положительным фактором. Среди известных способов улучшения качества искусственного графита есть метод катализа. Известно (Островский B.C., Виргильев Ю.С., Костиков В.И., Шипков Н.Н. Искусственный графит. М., Металлургия, 1986, 272 стр.), что к каталитической графитации приводит присутствие в углеродных материалах элементов, способных образовывать карбиды, например Al, Be, Si, V и др. Экспериментально получено, что в присутствии примесей ванадия, способного образовать карбид ванадия, наличие следов графита с типичной структурой обнаруживается уже при температуре 1900°С. При этой же температуре наблюдается резкое снижение величины d002 с 3,440 Å при 1900°С до 3,360 Å при 2200°С. Такие же явления наблюдаются при наличии примеси кремния.Anodic cinders, which have undergone a process of operation in an electrolytic cell, contain trace elements such as Si, Na, V, Fe, which is a very positive factor. Among the known methods for improving the quality of artificial graphite is the catalysis method. It is known (Ostrovsky BC, Virgiliev Yu.S., Kostikov V.I., Shipkov NN Artificial graphite. M., Metallurgy, 1986, 272 pages) that the presence of elements capable of forming carbon materials leads to catalytic graphitization carbides, for example, Al, Be, Si, V, etc. It has been experimentally found that in the presence of vanadium impurities capable of forming vanadium carbide, the presence of traces of graphite with a typical structure is already detected at a temperature of 1900 ° C. At the same temperature, there is a sharp decrease in d 002 from 3.440 Å at 1900 ° C to 3.360 Å at 2200 ° C. The same phenomena are observed in the presence of a silicon impurity.

Согласно модели каталитической графитации формирование графита происходит вокруг капли карбидообразующего материала, в процессе последовательного растворения аморфного углерода и конденсации из расплава графита. Количество образовавшегося графита будет тем больше, чем больше средняя длина пробега таких капель в углеродном материале. Наибольшая длина пробега должна быть в материале, в котором нет пор и трещин. Еще одним фактором является размер включений примеси. Максимальное количество графита образуется в материале, содержащем примесь в виде наиболее мелких включений.According to the model of catalytic graphitization, the formation of graphite occurs around a drop of carbide-forming material during the sequential dissolution of amorphous carbon and condensation from a graphite melt. The amount of graphite formed will be the greater, the greater the average path length of such droplets in a carbon material. The greatest path length should be in a material in which there are no pores and cracks. Another factor is the size of the impurity inclusions. The maximum amount of graphite is formed in the material containing the impurity in the form of the smallest inclusions.

Интенсификация процесса графитации происходит через карбидообразование и возникновение эвтектических расплавов типа Ме-МеС, МеС-С (где Me - атом металла или кремния), когда чередующиеся акты синтеза-разложения карбидов ведут к образованию графита. Примеси, не участвующие в карбидообразовании, не являются катализаторами и не оказывают существенного влияния на процесс графитации.The intensification of the graphitization process occurs through carbide formation and the appearance of eutectic melts of the type Me-MeC, MeC-C (where Me is an atom of metal or silicon), when alternating acts of synthesis-decomposition of carbides lead to the formation of graphite. Impurities that are not involved in carbide formation are not catalysts and do not significantly affect the graphitization process.

Таким образом, основные факторы, влияющие на графитацию углеродных материалов, - это температура и время изотермической выдержки, исходная структура углеродного материала, концентрация карбидообразующей примеси, а также размеры включений примеси.Thus, the main factors affecting the graphitization of carbon materials are the temperature and time of isothermal exposure, the initial structure of the carbon material, the concentration of the carbide-forming impurity, and also the size of the impurity inclusions.

Касается печи с электрической дугой.It relates to an electric arc furnace.

Графитация при нагревании углеродного материала предлагается проводить в печи с электрической дугой, в которую углеродный материал загружают самотеком. Графитация углеродного материала осуществляется в рабочей зоне между электродами. Способ поясняется фигурой 2.It is proposed to carry out graphitization when heating the carbon material in a furnace with an electric arc, into which the carbon material is loaded by gravity. The carbon material is graphitized in the working area between the electrodes. The method is illustrated in figure 2.

Непрерывный или периодический способ графитации обеспечивает совмещение операций предварительного нагрева, графитации и охлаждения (до 500°С) графита в объеме одной и той же печи без принудительной загрузки и выгрузки углеродного материала. Летучие, выделяющиеся при нагревании углеродного материала обеспечивают восстановительную среду в печи. Непрерывное движение углеродного материала в вертикальной печи с электродами происходит под действием силы тяжести и поддерживается выгрузкой готового графита. Пребывание углеродного материала в печи от загрузки до выгрузки определяется наличием примесей в загружаемом углеродном материале и составляет не более 60 часов для самых труднографитируемых кусков углеродных изделий.A continuous or periodic graphitization method provides the combination of the operations of preheating, graphitization and cooling (up to 500 ° C) of graphite in the volume of the same furnace without forced loading and unloading of carbon material. Volatiles released by heating the carbon material provide a reducing environment in the furnace. The continuous movement of carbon material in a vertical furnace with electrodes occurs under the action of gravity and is supported by the unloading of finished graphite. The presence of carbon material in the furnace from loading to unloading is determined by the presence of impurities in the loaded carbon material and is no more than 60 hours for the most difficult to graphite pieces of carbon products.

Касается времени графитации дробленых кусков.Refers to the graphitization time of crushed pieces.

Время выдержки кускового материала в зоне графитации определяется размером фракции, структурой материала и его составом, теплопроводностью кускового материала, т.е. параметрами, определяющими время графитации каждого куска и временем прохождения процесса упорядочения кристаллической структуры графита. Время, необходимое для выдерживания при температуре графитации по предлагаемому способу, составляет не более 60 часов, в частности для отдельных видов дробленых углеродных изделий составляет 16-20 часов.The exposure time of bulk material in the graphitization zone is determined by the size of the fraction, the structure of the material and its composition, the thermal conductivity of the bulk material, i.e. parameters that determine the graphitization time of each piece and the time it takes to process the ordering of the crystalline structure of graphite. The time required to withstand at a temperature of graphitization according to the proposed method is not more than 60 hours, in particular for certain types of crushed carbon products is 16-20 hours.

По п.2 формулы касается использования огарков обожженных анодов. Обожженные аноды изготавливаются из прессовочной массы, полученной смешиванием дробленого прокаленного нефтяного кокса и жидкого связующего, формованием из полученной массы заготовок блоков и их обжигом в обжиговых печах при температуре не ниже 900°С.Готовые анодные блоки крепятся к анододержателям и в электролизерах обеспечивают работу электролизера и медленно расходуются. Через несколько недель аноды меняют на новые, а оставшаяся часть анода, называемая анодным огарком, обычно пускается в переработку, т.е. очищается от электролита и металла, дробится и добавляется в рецептуру анодных блоков. Широко известно использование огарков анодов без дополнительной термообработки в производстве обожженных анодов и подовых блоков в качестве компонента наполнителя.According to claim 2, the formula relates to the use of calcined anodes. The calcined anodes are made of a pressing mass obtained by mixing crushed calcined petroleum coke and a liquid binder, molding the block blanks from the resulting mass and firing them in calciners at a temperature of at least 900 ° C. The finished anode blocks are attached to the anode holders and in the electrolysers ensure the operation of the electrolyzer and slowly consumed. After a few weeks, the anodes are replaced with new ones, and the remaining part of the anode, called the anode cinder, is usually put into processing, i.e. it is cleaned of electrolyte and metal, crushed and added to the recipe for anode blocks. It is widely known to use cinder anodes without additional heat treatment in the production of calcined anodes and hearth blocks as a filler component.

Огарки обожженных анодов характеризуются разным качеством и бывают твердые и мягкие. Основное отличие двух указанных типов - в кажущейся плотности и реакционной способности. Как правило, мягкие огарки не пригодны к повторному применению в производстве анодных блоков. Для получения графита путем высокотемпературной обработки по предлагаемому способу пригодны как мягкие, так и твердые огарки обожженных анодов. Огарки не сохраняют структуру, характерную для обожженных анодов, после всех физических и химических превращений, которые происходят в обожженном аноде в процессе его применения. Воздействие на обожженные аноды кислорода воздуха, СО2, СО, а также веществ, содержащихся в криолите при температурах, превышающих 900°С, в электролизе приводит к получению материала огарков более сложной физической и химической структуры, чем обожженный анод. В огарках выше концентрация кислородных функциональных групп и различных примесей из электролита, присутствие которых, как сказано выше, катализирует процесс графитации. Соответственно процесс графитации огарков по заявляемому способу осуществляется быстрее, чем обожженных анодов.Cinders of annealed anodes are characterized by different quality and are hard and soft. The main difference between the two types is in apparent density and reactivity. As a rule, soft cinders are not suitable for repeated use in the production of anode blocks. To obtain graphite by high-temperature processing according to the proposed method, both soft and hard cinders of calcined anodes are suitable. Cinders do not retain the structure characteristic of baked anodes, after all the physical and chemical transformations that occur in the baked anode during its application. The effect on the calcined anodes of atmospheric oxygen, CO 2 , CO, as well as substances contained in cryolite at temperatures exceeding 900 ° C, in electrolysis leads to the production of cinder material of a more complex physical and chemical structure than the calcined anode. The cinder has a higher concentration of oxygen functional groups and various impurities from the electrolyte, the presence of which, as mentioned above, catalyzes the graphitization process. Accordingly, the process of graphite cinder according to the claimed method is faster than the calcined anodes.

По п.3 формулы касается использования возвратов обожженных анодов.According to claim 3, the formula relates to the use of returns of calcined anodes.

Возвраты обожженных анодов получаются при обрезке обожженных анодов или при отработке технологических операций при обжиге. Характеристики возвратов обожженных анодов соответствуют готовым обожженным анодам. Возвраты также используются в качестве компонента наполнителя анодов без дополнительной термической обработки.Returns of the calcined anodes are obtained by trimming the calcined anodes or during the processing of technological operations during firing. The return characteristics of the calcined anodes correspond to the finished calcined anodes. Returns are also used as anode filler component without additional heat treatment.

Заявляемый способ получения графита позволяет использовать дробленые обожженные аноды для получения графита, общее время от загрузки до выгрузки графита при этом увеличится по сравнению с получением графита из огарков, так как в их составе содержится минимальное количество примесей.The inventive method for producing graphite allows the use of crushed calcined anodes to produce graphite, the total time from loading to unloading graphite will increase compared with the production of graphite from cinder, as they contain a minimum amount of impurities.

По п.4 формулы касается использования возвратов обожженных электродов для металлургических печей.According to claim 4, the formula relates to the use of returns of calcined electrodes for metallurgical furnaces.

Возвраты электродного производства графитированных электродов на основе нефтяного кокса получаются при дефектах обжига (кривизна обожженных заготовок, обгары и т.п.). Для получения графита по заявляемому способу дробленые возвраты обожженных анодов в виде фракции (-15+4) мм подвергают нагреву и графитации при температуре 2600-3000°С в течение не более 60 часов. Время от загрузки до выгрузки графита повышается в сравнении с временем получением графита из огарков по причине отсутствия в материале катализаторов (соединений примесей), которые имеются в огарках обожженных анодов.Returns of the electrode production of graphite electrodes based on petroleum coke are obtained in case of defects in firing (curvature of the fired blanks, scorching, etc.). To obtain graphite by the present method, crushed returns of the calcined anodes in the form of a fraction (-15 + 4) mm are subjected to heating and graphitization at a temperature of 2600-3000 ° C for no more than 60 hours. The time from loading to unloading of graphite is increased in comparison with the time to obtain graphite from cinder due to the absence of catalysts (impurity compounds) in the material that are in the cinder of annealed anodes.

По п.5 формулы касается использования смеси огарков обожженных анодов и возвратов обожженных анодов в соотношении 1:1-2:1. Смесь позволяет снизить время графитации за счет примесей, присутствующих в огарках. При соотношении огарков обожженных анодов и возвратов обожженных анодов менее 1:1 процесс графитации подобен графитации возвратов обожженных анодов, так как отсутствует эффект каталитической графитации. При соотношении более 2:1 процесс графитации подобен графитации огарков обожженных анодов.According to claim 5, the formula relates to the use of a mixture of calcined anode cinders and returns of calcined anodes in a ratio of 1: 1-2: 1. The mixture reduces graphitization time due to impurities present in the cinder. If the ratio of the calcined anode burns and the calcined anode returns is less than 1: 1, the graphitization process is similar to the graphization of the calcined anode returns, since there is no catalytic graphitization effect. With a ratio of more than 2: 1, the graphitization process is similar to the graphitization of the cinders of calcined anodes.

По п.6 формулы касается использования смеси огарков обожженных анодов и возвратов обожженных электродов для металлургических печей в соотношенииAccording to claim 6, the formula relates to the use of a mixture of calcined anodes and returns of calcined electrodes for metallurgical furnaces in the ratio

1:1-2:1. Смесь позволяет снизить время от загрузки до выгрузки графита за счет примесей, присутствующих в огарках. При соотношении огарков и возвратов обожженных электродов менее 1:1 процесс графитации подобен графитации электродов для металлургических печей, так как отсутствует эффект каталитической графитации. При соотношении более 2:1 процесс графитации подобен графитации огарков анодов, т.е. наблюдается эффект каталитичекой графитации.1: 1-2: 1. The mixture allows to reduce the time from loading to unloading graphite due to impurities present in the cinders. If the ratio of cinder and return of the calcined electrodes is less than 1: 1, the graphitization process is similar to the graphitization of electrodes for metallurgical furnaces, since there is no catalytic graphitization effect. With a ratio of more than 2: 1, the graphitization process is similar to the graphitization of cores of anodes, i.e. the effect of catalytic graphitization is observed.

Предлагаемый способ поясняется фиг.1-2, где на фиг.1 изображена схема элемента структуры графита, на фиг.2 - технологическая схема графитации фракции углеродного материала в печи с электрической дугой, где 1 - приемный бункер, 2 - печь графитации, 3 - верхний электрод, 4 - зона дуги (графитация), 5 - нижний электрод, 6 - зона охлаждения.The proposed method is illustrated in figures 1-2, where figure 1 shows a diagram of an element of the structure of graphite, figure 2 is a flow chart of graphitization of the fraction of carbon material in a furnace with an electric arc, where 1 is a receiving hopper, 2 is a graphitization furnace, 3 - upper electrode, 4 - arc zone (graphitization), 5 - lower electrode, 6 - cooling zone.

Примеры выполнения способаExamples of the method

Пример 1Example 1

Для получения графита используют огарки обожженных анодов со следующими характеристиками:To obtain graphite, cinder anodes with the following characteristics are used:

истинная плотность, г/см3 - 2,09;true density, g / cm 3 - 2.09;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 460;electrical resistivity, μOhm · m - 460;

содержание золы - 0,61%;ash content - 0.61%;

элементный состав золы, содержание примесей, мас.%:elemental composition of ash, impurity content, wt.%:

- железа (Fe) - 0,0320;- iron (Fe) - 0.0320;

- кремния (Si) - 0,027;- silicon (Si) - 0.027;

- ванадия (V) - 0,017.- vanadium (V) - 0.017.

Огарки подвергают дроблению и рассеву. Фракцию (-15+4) мм направляют в электрокальцинатор, в котором сыпучий материал загружают в камеру через верхнюю горловину самотеком по соответствующим течкам. На верхний и нижний электрод подается напряжение. Графитация материала осуществляется в рабочей зоне между электродами при температуре 2800°С. Пребывание материала в печи от загрузки до выгрузки составляет 28 часов.Cinders are crushed and sieved. The fraction (-15 + 4) mm is sent to the electrocalciner, in which the bulk material is loaded into the chamber through the upper neck by gravity along the corresponding chutes. Voltage is applied to the upper and lower electrodes. The graphitization of the material is carried out in the working area between the electrodes at a temperature of 2800 ° C. The stay of the material in the furnace from loading to unloading is 28 hours.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 -2,19;true density, g / cm 3 -2.19;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 95;electrical resistivity, μOhm · m - 95;

содержание золы, % - 0,1.ash content,% - 0.1.

Пример 2Example 2

Для получения графита используют возвраты обожженных анодов со следующими свойствами:To obtain graphite, returns of calcined anodes using the following properties are used:

истинная плотность, г/см3 - 2,07;true density, g / cm 3 - 2.07;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 500;electrical resistivity, μOhm · m - 500;

содержание золы - 0,59%;ash content - 0.59%;

элементный состав золы, содержание примесей, мас.%:elemental composition of ash, impurity content, wt.%:

- железа (Fe) - 0,0120;- iron (Fe) - 0.0120;

- кремния (Si) - 0,0080;- silicon (Si) - 0.0080;

- ванадия (V) - 0,0100.- vanadium (V) - 0.0100.

Обожженные аноды подвергают дроблению и рассеву. Фракцию (-15+4) мм загружают в электрокальцинатор и подвергают графитации в течение 48 часов при температуре 3000°С.The calcined anodes are crushed and sieved. The fraction (-15 + 4) mm is loaded into the electrocalciner and graphitized for 48 hours at a temperature of 3000 ° C.

Готовый продукт имеет характеристики:The finished product has the characteristics of:

истинная плотность, г/см3 - 2,2;true density, g / cm 3 - 2.2;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 80;electrical resistivity, μOhm · m - 80;

содержание золы, % - 0,3.ash content,% - 0.3.

Пример 3Example 3

Для получения графита используют возвраты обожженных электродов дляTo obtain graphite, returns of calcined electrodes are used for

металлургических печей со следующими свойствами:metallurgical furnaces with the following properties:

истинная плотность, г/см3 - 2,05;true density, g / cm 3 - 2.05;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 420;electrical resistivity, µOhm · m - 420;

содержание золы - 0,59%;ash content - 0.59%;

элементный состав золы, содержание примесей, мас.%:elemental composition of ash, impurity content, wt.%:

- железа (Fe) - 0,0080;- iron (Fe) - 0.0080;

- кремния (Si) - 0,0050;- silicon (Si) - 0.0050;

- ванадия (V) - 0,0040.- vanadium (V) - 0.0040.

Обожженные электроды для металлургических печей подвергают дроблению и рассеву. Фракцию (-15+4) мм загружают в электрокальцинатор и подвергают графитации в течение 56 часов при температуре 3000°С.Calcined electrodes for metallurgical furnaces are crushed and sieved. The fraction (-15 + 4) mm is loaded into the electrocalciner and subjected to graphitization for 56 hours at a temperature of 3000 ° C.

Готовый продукт имеет характеристики:The finished product has the characteristics of:

истинная плотность, г/см3 - 2,22;true density, g / cm 3 - 2.22;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 80;electrical resistivity, μOhm · m - 80;

содержание золы, % - 0,3.ash content,% - 0.3.

Пример 4Example 4

Для получения графита используют смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных анодов в соотношении 1:1. Свойства огарков обожженных анодов как в примере 1, свойства возвратов обожженных анодов как в примере 2.To obtain graphite, a mixture of calcined anodes cinders and fired anodes returns in a 1: 1 ratio is used. Properties of calcined anode cinders as in example 1, properties of returns of calcined anodes as in example 2.

Отдельно каждый углеродный материал подвергают измельчению и рассеву.Separately, each carbon material is subjected to grinding and sieving.

Составляют фракцию (-15+4)мм анодных огарков и обожженных возвратов анодов раздельно, которые затем смешивают в соотношении 1:1.A fraction of (-15 + 4) mm of anode cinders and calcined anode returns separately is made up, which are then mixed in a 1: 1 ratio.

Полученную смесь загружают в электрокальцинатор и подвергают графитации в течение 40 часов при температуре 2600°С.The resulting mixture was loaded into an electrocalciner and subjected to graphitization for 40 hours at a temperature of 2600 ° C.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 - 2,19;true density, g / cm 3 - 2.19;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 90;electrical resistivity, μOhm · m - 90;

содержание золы, % - 0,2.ash content,% - 0.2.

Пример 5Example 5

Как в примере 4. Отличие в том, что при составлении смеси огарки обожженных анодов и возвраты обожженных анодов смешивают в соотношении 2:1. Смесь подвергают графитации в течение 35 часов.As in example 4. The difference is that in the preparation of the mixture, the cinders of the calcined anodes and the returns of the calcined anodes are mixed in a 2: 1 ratio. The mixture is subjected to graphitization for 35 hours.

Температура графитации 2600°С.The graphitization temperature is 2600 ° C.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 - 2,19;true density, g / cm 3 - 2.19;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 100;electrical resistivity, µOhm · m - 100;

содержание золы, % - 0,3.ash content,% - 0.3.

Пример 6Example 6

Для получения графита используют смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных электродов для металлургических печей в соотношении 1:1. Свойства огарков обожженных анодов как в примере 1, свойства возвратов обожженных электродов для металлургических печей как в примере 3.To obtain graphite, a mixture of calcined anode cinders and fired electrode returns for metallurgical furnaces is used in a 1: 1 ratio. Properties of calcined anode cinders as in example 1, properties of returns of calcined electrodes for metallurgical furnaces as in example 3.

Отдельно каждый углеродный материал подвергают измельчению и рассеву. Составляют фракцию (-15+4) мм огарков обожженных анодов и возвратов обожженных электродов для металлургических печей раздельно, которые затем смешивают в соотношении 1:1. Полученную смесь загружают в электрокальцинатор и подвергают графитации в течение 60 часов при температуре 2900°С.Separately, each carbon material is subjected to grinding and sieving. A fraction of (-15 + 4) mm cinder cakes of annealed anodes and returns of calcined electrodes for metallurgical furnaces separately, which are then mixed in a ratio of 1: 1. The resulting mixture was loaded into an electrocalciner and graphitized for 60 hours at a temperature of 2900 ° C.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 - 2,20;true density, g / cm 3 - 2.20;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 70;electrical resistivity, μOhm · m - 70;

содержание золы, % - 0,05.ash content,% - 0.05.

Пример 7Example 7

Как в примере 6. Отличие в том, что при составлении смеси огарки обожженных анодов и возвраты обожженных электродов для металлургических печей смешивают в соотношении 2:1. Смесь подвергают графитации в течение 40 часов. Температура графитации 2700°С.As in example 6. The difference is that in the preparation of the mixture, the cinders of the calcined anodes and the returns of the calcined electrodes for metallurgical furnaces are mixed in a 2: 1 ratio. The mixture is graphitized for 40 hours. The graphitization temperature is 2700 ° C.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 - 2,21;true density, g / cm 3 - 2.21;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 95;electrical resistivity, μOhm · m - 95;

содержание золы, % - 0,05.ash content,% - 0.05.

Пример 8 (по прототипу)Example 8 (prototype)

Для получения графита используют огарки обожженных анодов со следующими характеристиками:To obtain graphite, cinder anodes with the following characteristics are used:

истинная плотность, г/см3 - 2,09;true density, g / cm 3 - 2.09;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 460;electrical resistivity, μOhm · m - 460;

содержание золы - 0,61%;ash content - 0.61%;

элементный состав золы, содержание примесей, мас.%:elemental composition of ash, impurity content, wt.%:

- железа (Fe) - 0,0320;- iron (Fe) - 0.0320;

- кремния (Si) - 0,027;- silicon (Si) - 0.027;

- ванадия (V) - 0,017.- vanadium (V) - 0.017.

Огарки имеют форму кусков неправильной формы и не могут быть загружены в печь графитации в виде изделий. Поэтому огарки подвергают дроблению и рассеву. Фракцию (-15+4) мм загружают в промышленную печь графитации в качестве пересыпки в керне между заготовками электродов и подвергают графитации. Температура графитации 2300°С.Пребывание материала в печи от загрузки до выгрузки составляет 240 часов.The cinders are in the form of pieces of irregular shape and cannot be loaded into the graphitization furnace in the form of articles. Therefore, the cinder is subjected to crushing and sieving. The fraction (-15 + 4) mm is loaded into an industrial graphitization furnace as a core filling between the electrode blanks and subjected to graphitization. The graphitization temperature is 2300 ° C. The material stays in the furnace from loading to unloading is 240 hours.

Готовый графит имеет следующие характеристики:Finished graphite has the following characteristics:

истинная плотность, г/см3 - 2,16;true density, g / cm 3 - 2.16;

удельное электросопротивление, мкОм·м - 350;electrical resistivity, µOhm · m - 350;

содержание золы, % - 0,6.ash content,% - 0.6.

Основные характеристики предлагаемого способа получения графита по примерам приведены в таблице.The main characteristics of the proposed method for producing graphite by examples are given in the table.

ТаблицаTable ПримерExample Время графитации, часGraphitization time, hour Температура графитации, °СGraphitization temperature, ° С Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/тSpecific energy consumption, kW · h / t Истинная плотность графита, г/см3 The true density of graphite, g / cm 3 Удельное электросопротивление графита, мкОм·мThe electrical resistivity of graphite, μOhm · m Пример 1Example 1 2828 28002800 900900 2,192.19 9595 Пример 2Example 2 4848 30003000 15001500 2,202.20 8080 Пример 3Example 3 5656 30003000 15001500 2,222.22 8080 Пример 4Example 4 4040 26002600 10001000 2,192.19 9090 Пример 5Example 5 3535 26002600 900900 2,192.19 100one hundred Пример 6Example 6 6060 29002900 15001500 2,202.20 7070 Пример 7Example 7 4040 27002700 900900 2,212.21 9595 ПрототипPrototype 240240 23002300 45004500 2,162.16 350350

Примеры показывают, что заявляемый способ позволяет получить измельченный графит с удельным электросопротивлением не более 100 мкОм·м непрерывным методом из возвратов и отходов металлургического производства.Examples show that the inventive method allows to obtain crushed graphite with a specific electrical resistance of not more than 100 μm · m continuous method of returns and waste from metallurgical production.

Энергоемкость способа получения графита предлагаемым способом в 3-5 раз ниже, чем в известных печах графитации. Время получения графита по предлагаемому способу в 4-8 раз меньше.The energy intensity of the method of producing graphite by the proposed method is 3-5 times lower than in known graphitization furnaces. The production time of graphite by the proposed method is 4-8 times less.

Изобретение применимо для промышленного получения графита как сырья для производства полуграфитовых и графитовых изделий, в том числе и катодов для алюминиевых электролизеров.The invention is applicable for the industrial production of graphite as a raw material for the production of semi-graphite and graphite products, including cathodes for aluminum electrolysis cells.

Claims (6)

1. Способ получения графита, включающий загрузку в печь изделий из углеродных материалов, графитацию до приобретения ими заданной степени графитации, охлаждение в печи и выгрузку графита, отличающийся тем, что загрузку изделий осуществляют непрерывно или периодически в виде фракции (-15+4) мм, графитацию в печи проводят в электрической дуге при температуре 2600-3000°С, а время от загрузки до выгрузки графита составляет не более 60 ч.1. A method of producing graphite, including loading products from carbon materials into the furnace, graphitizing until they acquire a given degree of graphitization, cooling in the furnace and unloading of graphite, characterized in that the products are loaded continuously or periodically in the form of a fraction (-15 + 4) mm graphite in the furnace is carried out in an electric arc at a temperature of 2600-3000 ° C, and the time from loading to unloading graphite is not more than 60 hours 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изделий из углеродных материалов используют огарки обожженных анодов.2. The method according to claim 1, characterized in that as products from carbon materials use cinder anode. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изделий из углеродных материалов используют возвраты обожженных анодов.3. The method according to claim 1, characterized in that as the products of carbon materials use returns of calcined anodes. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изделий из углеродных материалов используют возвраты обожженных электродов для металлургических печей.4. The method according to claim 1, characterized in that as the products of carbon materials use returns fired electrodes for metallurgical furnaces. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изделий из углеродных материалов используют смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных анодов в соотношении 1:1-2:1.5. The method according to claim 1, characterized in that as a product of carbon materials use a mixture of cinders of calcined anodes and returns of calcined anodes in a ratio of 1: 1-2: 1. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изделий из углеродных материалов используют смесь огарков обожженных анодов и возвратов обожженных электродов для металлургических печей в соотношении 1:1-2:1. 6. The method according to claim 1, characterized in that as the products of carbon materials use a mixture of cinders of calcined anodes and returns of calcined electrodes for metallurgical furnaces in a ratio of 1: 1-2: 1.
RU2008125960/02A 2008-06-25 2008-06-25 Method of graphite production RU2385290C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008125960/02A RU2385290C2 (en) 2008-06-25 2008-06-25 Method of graphite production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008125960/02A RU2385290C2 (en) 2008-06-25 2008-06-25 Method of graphite production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008125960A RU2008125960A (en) 2009-12-27
RU2385290C2 true RU2385290C2 (en) 2010-03-27

Family

ID=41642670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008125960/02A RU2385290C2 (en) 2008-06-25 2008-06-25 Method of graphite production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2385290C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476374C2 (en) * 2010-11-22 2013-02-27 Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Method of producing graphite
RU2818710C1 (en) * 2023-10-04 2024-05-03 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр " Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of producing graphite when processing refractory iron-containing ore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СОСЕДОВ В.П., ЧАЛЫХ Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - М.: Металлургия, 1987, с.149-152. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476374C2 (en) * 2010-11-22 2013-02-27 Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Method of producing graphite
RU2818710C1 (en) * 2023-10-04 2024-05-03 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр " Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of producing graphite when processing refractory iron-containing ore

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008125960A (en) 2009-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7794519B2 (en) Graphite electrode for electrothermic reduction furnaces, electrode column, and method of producing graphite electrodes
CN101949034B (en) Cathode graphitizing current stop block for aluminum electrolysis
EP1752021B1 (en) Fracture resistant electrodes for a carbothermic reduction furnace
CN111302803A (en) Preparation method of antioxidant prebaked anode for aluminum electrolysis
CN100494507C (en) High-density semi-graphite cathode carbon block and method for producing same
CN105645396B (en) A kind of continous way direct current superhigh temperature graphitizing electric furnace and application method
RU2385290C2 (en) Method of graphite production
CN104661337B (en) A kind of resistance material and using method thereof
CN100480431C (en) Production process for graphitized cathode
CN112725837A (en) Method for preparing carbon anode by using coal instead of petroleum coke
CN109487087B (en) Method and device for extracting magnesium metal by using waste magnesia carbon bricks
US5683631A (en) Carbonaceous packing material for prebaked anode maufacture in open pit ring furnaces
US4726892A (en) Carbon anodes
CN101210332A (en) Graphitization cathode carbon block
CN202730257U (en) Preheat starting device of inert electrode aluminum electrolysis cell
RU2443623C1 (en) Method of producing higher abrasive resistance of graphitised material
RU2352524C1 (en) Method of technological silicon receiving
CN105401169A (en) Environment-friendly recycling method for abandoned cathode carbon blocks of aluminum electrolysis cell
CN101665957B (en) Anti-abrasion graphitization cathode carbon blocks used for aluminum electrolytic cell and manufacturing method thereof
JP2016514204A (en) Cathode block with wettable wear resistant surface
Fukuda Coal‐Tar Pitch Coke
RU2264351C2 (en) Method of heat treatment of carbonic raw material for production of electrodes
CN1018850B (en) Method for making cathod carbon block used in aluminium electrolytic bath
AU3300697A (en) Production of heat-treated carbon bodies
Vorob’ev Carborundum-bearing carbon reducing agents in silicon and silicon-ferroalloy production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110626