SU548662A1 - Способ получени графитированных анодов - Google Patents

Description

из которой видно, что часть углерода в виде его окиси уходит из объема материала, обуславлива  образование доиолнительиой пористости , что в коиечпом счете ириводит к снижению нрочности аиода и иовьпнеииым его расходным ноказател м.

Целые изоб)етени   вл етс  ювьииение физико-механических и эксплуатанионных характер1 стик графитированных анодов дл  нолучсии  металлов, наиример циркони , электролизом расплавленных солей.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что окись металла, нанример двуокись циркони , смеи ивают с иорошком кокса круииостью не более 100 мкм и эту смесь с целью частичного восстановлени  окиела подвергают предварительной термообработке при температуре 1700-1900°С в течение 1-2 час в вакууме 10- мм рт. ст. Затем к этой смеси добавл ют гранулированный кокс и ввод т каменноугольный нек (св зующее), провод т смеииение, формование, обжиг и графитацию.

Введение в углеродные аноды нредварительно воеетановленной двуокиеи циркони  обеспечивает получение анодов с повышенными физико-механичеокими и экснлуатационными свойствами.

Отличительными признаками изобретени   вл етс  то, что перед введением иека емесь порощка кокса с окисью циркони  термообрабатывают при 1700-1900°С в вакууме - мм рт. ст. в течение 1-2 чае и добавл ют гранулированный кокс.

Выбранные режимы обработки  вл ютс  оитимальными, так KaiK аноды, изготовленные по режимам, наход щиме  за пределами рекомендованных значений (пиже 1700°С н выще 1900°С), обладают меньщей прочностью и стойкостью.

Проведение иредварительной термообработки при температуре 1600°С даже в течение 3 чае не обеспечивает достаточного восстановлени  Zr02. Это приводит к тому, что воестановлепне ZrO2 происходит в процессе графптации уже в объеме анода, енижа  его прочность в 1,5 раза, а стойкость - почти в 3 раза. Увеличение температуры обработки выще 1900°С приводит к полному восстановлению ZrO2. В этом случае на стадии обжига имеет место окисление образовавшегос  карбида циркони , что приводит к растрескиванию анода, снижению его ирочности более, чем в 3 раза и етойкости анода - в 4 раза.

Термообработку провод т в вакууме 10 мм рт. ст. в течение 1-2 час с целью быетрейщего удалени  продуктов реакции восстановлени  из реакционного пространства, что нриводит к увеличению екорости восстановлени  ZrO2. Отклонение от указанных режимов обработки может привести к азотированию (в елучае вакуума меныне lO мм рт. ст.), а дальнейшее увеличение вакуума нецелесообразно .

Способ осуществл ют следующим образом.

Двуокись циркоии  Zr02 смешивают в соoтиoи eнии 1:1 ио весу с порошком кокеа при комиатной температуры в течение 25-30 мин. Полученную смесь подвергают предварительной термообработке с целью частичного воестановлени  ZrO2 ирн темнературе 1700- 1900°С в течение 1-2 чае. Термообработку до темиературы 1700-1900°С осуществл ют со скоростью 800-2000 град/чае в вакууме мм рт. ст. Затем к этой смеси добавл ют гранулированный кокс (с размером гранул 0,3-1,2 мм) н св зуюн1ее (каменноугольный пек) и ировод т смеи1ение в течение 1 час при температуре 100-120°С до получени  однородной массы. Из полученной

массы формуют аноды под давлением 250- 300 кгс/ем2 с выдержкой при этом давлении 3 мин. Сформованные аноды обжигают со скоростью 8-10 град/час в течение 100-150 час до темиературы 1000-1200°С и затем графитируют при температуре 2000-2200°С. ОсуИ1 ,ествление частичного восстановлени  двуокиси циркони  вне объема анода позвол ет получать менее пористые и более прочные аноды с меньшими их расходными иоказател ми . Частично восстановленна  двуокись в отличие от металлнчеекого циркони  и карбида циркони  в процессе обжига анодов не окисл етс , что позвол ет изготовл ть более качественные аноды.

Пример 1. Смесь из 10 кг двуокиси циркони  и 10 кг прокаленного порошка кокса (размер частиц 100 мкм) после перемешивани  в емесительной машине в течение 30 мин ири комнатной температуре иомещают в графитовые тигли и термообрабатывают в вакуумиой печи нри вакууме мм рт. ст., температуре 1700°С в течение 2 час. Затем к этой смеси добавл ют 60 кг гранулированного кокса (размером 0,3-1,2 мм) и 20 1кг среднетемпературного каменноугольного пека (температура разм гчени  65-70°С). Содержание двуокиси циркони  в смеси составл ет 10%. Полученную смесь неремешивают при 110°С в течение 1 час. Массу формуют в заготовки

200X100X100 мм при давлении 300 кгс/ем, которые затем подвергают обжигу при 1100°С н графитации при температуре 2200°С.

Пример 2. Повтор ют приемы, приведенные в примере 1, только смесь двуокиси циркопи  и порошка кокса термообрабатывают

нри темиературе 1800°С в течение 1,5 час в

вакууме Ш мм рт. ст. Содержание двуокиси

циркони  в смеси 10%.

Пример 3. Повтор ют приемы примера 1,

только смееь термообрабатывают при температуре 1900°С в течение 1 час в вакууме 10мм рт. ст. Содержание двуокиси циркони  в смесн 10%. Пример 4. Повтор ют приемы примера 1,

только смееь обрабатывают при температуре 1800°С в течение 1,5 час в вакууме 10 мм рт. ст. и к полученной смеси добавл ют 8 кг гранулированного кокеа и 5 кг каменноугольного нека. Содержание двуокиси циркони  в

смеси 30%.

В таблице приведены физико-механические и эксплуатационные характеристики анодов, нолученных в соответствии с насто щим способом {примеры 1-4) и по режимам, наход шимс  за пределами насто щего способа (примеры 5-6), а также анодов, изготовленных в соответствии с известными способами (примеры 7-8).

Испытани  образцов проводили в одинаковых услови х, а именно; температура электролита (смесь фторцирконата кали , фтористого кали  и хлористого натри ) составл ла 750-800°С, концентраци  фтора в электролите- 28-30%. В подготовленный электролит погружали исследуемый анод и через электролит пропускали посто нный ток, создава  на аноде начальную плотность тока 0,1 а/см. С интервалом в 1 мин постепенно увеличивали илотность тока до по влени  анодного эффекта . Наступление этого  влени  определ ли по резкому повышению напр жени  и падению силы тока, а также по по влению свет щихс  точек вокруг анода.

Анод взвещивали до и после испытани . О стойкости анода судили по убыли его веса (Б г), приход щегос  па 1 а/час.

Из таблицы видно, что при одииаковых значени х анодной плотности тока, определ емой практически химическим составом (0,75-

5 0,8 а/см2 -дл  10% ZrOa и 1,0-1,05 а/см - дл  30% ZrOa) прочность анодов, полученных по предлагаемому способу (пример 1--4) в 2-4 раза выше, а расход анодов в 3 раза меньше, чем у анодов, полученных по извест0 ным способам.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  графитироваппых анодов , включающий смешение порошка кокса с окислом металла, например окисью циркони , введение в смесь каменноугольного пека, формование заготовок и пос.педующий обжиг и графитацию заготовок, отличающийс  тем, что, с целью повышени  физико-механических и эксилуатационных характеристик, перед введением пека смесь порошка iKOKca с окисью циркони  обрабатывают при 1700- 1900°С в вакууме мм рт. ст. в течение 1-2 час и добавл ют гранулированный кокс.