Электродная масса завод

Когда слышишь 'электродная масса завод', многие представляют просто смесь углеродистых материалов, но на деле это целая экосистема, где отклонение в 2% зольности может остановить линию электролиза. Мы в ООО Шаньси Санли Углерод прошли путь от кустарных проб до серийного производства, где каждый килограмм пасты проверяется не только в лаборатории, но и в реальных условиях печей.

Технологические ловушки при подборе сырья

В 2018 году мы столкнулись с партией каменноугольного пека, где производитель скрыл повышенное содержание серы. При замесе с антрацитом это дало вспенивание в зоне спекания — пришлось экстренно менять рецептуру прямо в цеху. Сейчас всегда тестируем пек на электродная масса в трех режимах: стандартный нагрев, шоковый термический удар и длительная выдержка при 180°C.

Особенно капризны углеродные блоки для боковых швов — здесь нельзя допускать расслоения фракций. Научились добавлять мелкодисперсный графит (не более 5% от массы), который работает как 'сшивающий агент'. Но с графитом своя история: если переборщить с дисперсностью, получается эффект 'пылевой подушки' и адгезия к металлическому кожуху падает.

Кстати, про зольность — многие гонятся за показателем ниже 0,5%, но для рудовосстановительных печей это не всегда оправдано. Где-то выгоднее использовать массу с зольностью до 1,2%, но с улучшенной термостойкостью. Проверили на ферросплавном производстве в Челябинске — электроды держали на 20°C выше номинала без трещин.

Логистика как часть технологической цепочки

Доставлять готовую электродная масса зимой — отдельная наука. В 2020-м потеряли две партии из-за переохлаждения при -35°C — в биг-бэгах образовались кристаллические мостики, которые не разрушались при повторном нагреве. Пришлось разрабатывать систему пассивного подогрева контейнеров, сейчас используем углеродные нагревательные ленты собственного производства.

При отгрузке катодных блоков для алюминиевых электролизеров всегда учитываем геометрию креплений — китайские и европейские системы имеют разную конфигурацию пазов. Как-то отправили партию по европейскому стандарту на завод с уральским оборудованием — пришлось фрезеровать по месту, теряли по 3 часа на каждом блоке.

С пастами сложнее — их нельзя транспортировать при вибрации выше 5 Гц, иначе происходит седиментация связующих. Разработали амортизирующие поддоны с углеродным наполнителем, которые поглощают низкочастотные колебания. Проверяли на ухабистой дороге к Норильскому никелю — осадок не превысил 0,8%.

Нюансы применения в разных типах печей

Для алюминиевых электролизеров важна стабильность катодного блока в расплаве криолита — здесь мы используем систему анкерных каналов, которые заполняются специальной пастой. Но в 2021 году обнаружили, что при скорости нагрева выше 15°C/час в каналах образуются газовые карманы. Решили ступенчатым прогревом до 200°C с выдержкой.

В рудовосстановительных печах другая проблема — циклические термоудары. Стандартные электродная масса не всегда выдерживает более 80 циклов 'нагрев-остывание'. Добавили кокс мелочи с определенной пористостью — ресурс увеличился до 120 циклов, но пришлось пожертвовать электропроводностью (упала на 7%).

Сейчас экспериментируем с рециклингом отработанных электродов — измельчаем и добавляем до 15% в новую массу. Пока получается экономить на сырье, но требуется более тонкий помол и дополнительная очистка от оксидов. На сайте https://www.sanli-carbon.ru есть технические спецификации по этому направлению.

Контроль качества на каждом переделе

Лабораторные испытания — это хорошо, но реальные условия всегда вносят коррективы. Например, для определения оптимальной вязкости пасты мы разработали полевой тест: капля массы должна сползать с наклонной пластины со скоростью 2-3 см/мин при 150°C. Если быстрее — будет стекать в швах, если медленнее — не заполнит полости.

При приемке углеродных блоков всегда проверяем 'звучание' — простукиваем молоточком на предмет скрытых трещин. Разработали эталонные акустические сигналы для разных размеров блоков. Компьютерный анализ звука внедрили только в прошлом году, до этого 10 лет полагались на слух технологов.

Самое сложное — предсказать поведение массы в зоне спекания. Стандартные тесты не всегда отражают реальные условия. Пришлось создать уменьшенную копию печи с прозрачными кварцевыми окнами — наблюдаем за процессом спекания в реальном времени. Обнаружили, что при определенной скорости газовыделения образуются канальные поры, которые снижают механическую прочность.

Экономика производства без потери качества

Многие пытаются экономить на связующих, но мы нашли другой путь — оптимизировали гранулометрический состав наполнителей. Рассчитали, что при соотношении фракций 45% крупной, 35% средней и 20% мелкой получается оптимальная упаковка частиц — связующего требуется на 12% меньше без ухудшения характеристик.

При производстве катодных блоков для электролиза алюминия перешли на прессование с переменным давлением — сначала 50 МПа, затем плавный рост до 80 МПа с выдержкой. Это позволило снизить количество брака с 8% до 2,5%, правда, увеличило цикл прессования на 18%.

Сейчас рассматриваем переход на систему рекуперации тепла от печей обжига — расчеты показывают, что можно покрыть до 40% энергозатрат на сушку сырья. Пилотную установку тестируем на одной из технологических линий, но пока КПД не превышает 28% — мешает переменная влажность углеродных материалов.

Перспективы и текущие ограничения

Современные тенденции требуют снижения энергоемкости производства электродная масса, но здесь есть физические ограничения. Например, температура спекания ниже 800°C не обеспечивает нужной степени карбонизации, а выше 1200°C начинается неконтролируемая графитизация.

Интересное направление — разработка масс с регулируемой электропроводностью по сечению электрода. Пробовали создавать слоистые структуры, но пока не решена проблема адгезии между слоями с разными свойствами. В лаборатории получается, в промышленных масштабах — еще нет.

Что действительно работает — это локализация производства ближе к потребителям. Открыли участок подготовки сырья в Красноярске — сократили логистические расходы на 15%, но пришлось адаптировать рецептуры к местным материалам. Как показала практика, даже вода разной жесткости влияет на процесс замеса.