Спосіб виробництва електродної маси

Винахід відноситься до електротермії, переважно до руднотермічних електропечей для виробництва феросплавів, кольорових металів, карбіду кальцію й ін. неорганічних матеріалів і може бути використаний при виробництві електродних мас для самоспікних електродів електропечей. Основними матеріалами для виготовлення електродної маси є термоантрацит і сполучне, переважно, кам'яновугільний пек. Термоантрацит одержують з антрациту шляхом прожарювання, наприклад, в обертових газополум'яних печах при температурі до 1200°С і більш, дроблять, розсіюють, змішують зі сполучним і формують брикети електродної маси, використовувані надалі для виготовлення самоспікних електродів. Прожарювання антрациту в обертових печах характеризується великим угаром і збільшенням вмісту золи, що знижує якість електродної маси. Відомий спосіб виготовлення електродної маси, що включає послідовне одержання термоантрациту з антрациту шля хом прожарювання його в ретортних печах, далі прожарювання термоантрациту в электрокальцинаторах чи обертових печах. [М.І.Гасик, "Електроди рудовідновлювальних електропечей", М, Металургія, 1984, с.68-72]. Такий спосіб подвійного прожарювання характеризується великим угаром антрациту (до 30%), збільшенням вмісту золи і, відповідно, порівняно низькою якістю електродної маси. Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності є спосіб виготовлення електродної маси для самоспікних електродів рудовідновлювальних електропечей [патент України №6638 від 29.12.94р.], що включає попереднє прожарювання антрациту, наступне його охолодження, спільне подрібнювання з коксом, дозування, змішування зі сполучним і формування отриманої електродної маси. При такому способі швидкість нагрівання антрациту в обертовій печі до 1200°С не регулюється і, як правило, складає 75-150°С/хв і більш. Такому швидкому нагріванню сприяє виділення і горіння летучих речовин, вміст яких в антрациті досягає 7%. Висока швидкість нагрівання антрациту приводить до його розтріскування, значному збільшенню поверхні, що контактує з киснем повітря при високій температурі і, як наслідок, і великому угар у. У свою чергу, угар вуглецю приводить до збільшення вмісту золи і знижує якість електродної маси. Приготовлена таким способом електродна маса не завжди володіє високими фізикомеханічними властивостями, часто мають місце обриви і відколи робочого кінця електрода. Задачею дійсного винаходу є зниження угару електрода при прожарюванні антрациту в обертових печах, і, як наслідок, зниження приросту золи в прожареному матеріалі і підвищення .якості самоспікних електродів. Поставлена задача вирішується шляхом регулювання швидкості нагрівання антрациту в температурному інтервалі від 600 до 1200°С і підтримці її в межах 25-75°С/хв. За таких умов нагрівання не відбувається розтріскування шматків антрациту, поверхня контакту вуглецю з киснем не збільшується, угар антрациту і збільшення зольності незначні. Регулювання швидкості нагрівання при постійній швидкості руху матеріалу досягаються зміною довжини зони прожарювання, що може бути визначена по формулі Lз.п.=(0,9¸1,1)(4+Ln- U ) (1) де Lз.п. - довжина зони прожарювання, м Ln - довжина печі, м U - вміст летучи х речовин в антрациті, ваг. часток. Формула носить експериментальний характер і виведена за результатами численних досліджень. Довжина зони прожарювання регулюється зміною величини розрідження в холодній голівці печі і контролюється оптичним пірометром. При збільшенні Lз.п. від розрахункового значення розрідження зменшують, а при зменшенні -збільшують. При нагріванні до 600°С зміна геометричних розмірів антрациту і виникнення термічних напруг, що приводять до розтріскування, незначні, тому регулювати швидкість нагрівання в цьому температурному інтервалі недоцільно. По цій же причині недоцільно регулювати швидкість нагрівання при температурах більш 1200°С. Збільшення швидкості нагрівання більш 75°С/хв приводить до виникнення термічних напруг у шматках антрациту, розтріскування, збільшення поверхні контакту з киснем і збільшення угару. Зниження швидкості нагрівання нижче 25°С/хв недоцільно, тому що знижує продуктивність печі, а подальшого зниження угару не відбувається. Крім того, винахід має й інші відмітні ознаки, що характеризують заявлений об'єкт в окремих випадках його виконання й експлуатації. Швидкість нагрівання антрациту регулюється зміною довжини зони прожарювання при постійній швидкості переміщення матеріалу. При цьому найкращі результати досягають, коли довжину зони прожарювання погоджують з первісним вмістом летучи х речовин в антрациті і визначають по формулі (1). Зменшення довжини зони прожарювання до величини менш 0,9 від розрахункової при мінімальному вмісті летучи х (0,02ваг. часток) приведе до збільшення швидкості нагрівання до значення вище 75°С/хв, розтріскування і збільшення угару. Збільшення довжини зони прожарювання до величини 1,1 від розрахункової недоцільно при максимальному змісті летучи х речовин в антрациті (0,07ваг. часток), тому що приведе до зниження продуктивності печі без подальшого зменшення угару. Обрані параметри прожарювання антрациту пояснюються експериментальними даними, приведеними в таблиці 1. Іспити проводили в такий спосіб. Партії антрациту з однаковим вмістом золи 5,2% зважували, прожарювали по різних режимах, знову зважували для визначення величини угару, визначали вміст золи, після чого дробили, дозували, змішували зі сполучним і формували брикети електродної маси. Електродну масу завантажували в кожуха самоспікних електродів діаметром 100мм трифазної печі потужністю 120кВА і виплавляли силікомарганець по ДСТУ 3548-97. Питому витрату електродної маси визначали по відношенню довжини витраченого електрода до маси отриманого металу. Таблиця 1. Параметри прожарювання Температурний інтервал Швидкість регулювання швидкості нагрівання, °С/хв нагрівання, °С 20-600* 20 600-1200 20-600 25 600-1200 20-600 40 600-1200 20-600 50 600-1200 20-600 60 600-1200 20-600 75 600-1200 20-600 80 600-1200 По прототипі 100 600-1200 Угар, % Вміст золи, % Питома витрата електродів мм/кг 16,5 5,1 17,0 5,1 16,5 5,1 15,5 5,0 15,0 5,5 16,0 6,8 18,0 15,0 18,5 6,7 6,1 6,8 6,1 6,7 6,1 6,7 6,0 6,7 6,2 6,7 6,4 6,8 6,7 6,9 2,56 2,27 2,57 2,29 2,57 2,28 2,55 2,27 2,57 2,28 2,55 2,35 2,55 2,50 2,65 * У випадку, коли швидкість нагрівання регулювали в інтервалі 20-600°С, подальше нагрівання до 1200°С вели зі швидкістю 100±10°С. Результати іспитів свідчать, що спосіб виробництва електродної маси по предметі винаходу має переваги перед відомими способами, а саме, характеризується меншим угаром, меншим вмістом золи в прожареному матеріалі і меншій питомій витраті електродів. Таким чином, поставлена задача зниження угару антрациту при прожарюванні в обертових печах, і, як наслідок, зниження приросту золи і підвищення експлуатаційної стійкості самоспікних електродів вирішена в повному обсязі.