Förgräddad förbrukningsbar kolanod
Förgräddade förbrukningsbara kolanoder är en specifik typ av anod designad för aluminiumsmältning med Hall-Héroult-processen .
Användning och avfallshantering
Under smältningsprocessen är dessa anoder suspenderade i elektrolyscellen (erna) som innehåller aluminiumoxiden eller aluminiumfluoriden . Processen förbrukar anoden med en hastighet av ungefär 450 kg anod per ton producerat aluminium.
"Förbrukade" anoder har liten industriell användning och kasseras i allmänhet; dock kan anoder som har använts för att bearbeta aluminiumfluorid innehålla en viss mängd vätefluorid och kräver förfaranden för bortskaffande av farligt avfall. Ansträngningar att finna industriell användning för förbrukade anoder har lett till förslag att använda anoderna som ett kostnadseffektivt alternativ för koks i småskaliga gjuterier som saknar färdig koksförsörjning och inte har råd med moderna elektriska ugnar.
Industriella standarder
Anodens egenskaper ställs till stor del in under bakningsprocessen och måste kontrolleras noggrant för att säkerställa en acceptabel uteffekt och minska mängden oönskad biprodukt som produceras. För detta ändamål har aluminiumsmältningsindustrin bestämt sig för en rad acceptabla värden för kommersiella masstillverkade anoder i syfte att uppnå konsekvent, optimal prestanda.
| Fast egendom | Standard | Räckvidd |
|---|---|---|
| Bakad skenbar densitet | ISO 12985-1 | 1,53-1,64 gcm-3 |
| Elektrisk resistans | ISO 11713 | 55-62 μΩ för pressade anoder |
| Tryckhållfasthet | ISO 18515 | 40-48 MPa |
| Youngs modul | RDC-144 | 3,5-5,5 GPa |
| Brottgräns | ISO 12986-1 | 8-10 MPa för pressade anoder |
| Värmeledningsförmåga | ISO 12987 | 3,5-4,5W mK-1 |
| Värmeutvidgningskoefficient | RDC-158 | 3,5-4,5 x 10-6 K-1 |
| Luftpermeabilitet | ISO 15906 | 0,5-1,5 nPm |
| Karboxyreaktivitetsrester | ISO 12988-1 | 84-96 % |
| Luftreaktivitetsrester | ISO 12989-1 | 0,05-0,3 % per minut |
| Kornstabilitet | N/A | 70–90 % |
Betydelsen av industristandarderna
Densitet
Högre gräddningstemperaturer resulterar i anoder med högre densitet , som uppvisar minskad permeabilitet och därför förlänger anodens livslängd. För hög densitet kommer dock att resultera i termisk chock och sprickbildning av anoden vid första användningen i en elektrolyscell.
Elektrisk resistans
Effektiv aluminiumsmältning kräver lågt motstånd från anodens sida. Lågt motstånd ger bättre kontroll över elektrolyscellens spänning och minskar energiförlusten i samband med resistiv uppvärmning . Men anoder med lågt elektriskt motstånd uppvisar också ökad värmeledningsförmåga . Anoder som leder för mycket värme kommer att oxideras snabbt, vilket minskar eller eliminerar deras smältningseffektivitet, som kallas "luftbränning" i industrispråk.
Mekanisk hållfasthet ( tryckhållfasthet , Youngs modul , draghållfasthet )
Anoder utsätts för en mängd olika mekaniska påfrestningar under framställning, transport och användning. Anoder måste vara motståndskraftiga mot tryckkraft, motståndskraftiga mot elastisk påkänning och motståndskraftiga mot stötar utan att bli spröda. Förhållandet mellan tryckhållfasthet och Youngs modul i förgräddade anoder resulterar vanligtvis i en kompromiss i anodens motståndskraft mot tryckkraft och elastiska spänningar.
Värmeledningsförmåga och värmeutvidgning
Låg termisk anodledningsförmåga resulterar i "luftbränning", som noterats i Elektriskt motstånd ovan.
Låga termiska expansionskoefficienter är önskvärda för att undvika termisk chock.
Kolreaktivitet och luftpermeabilitet
Anoder bör vara relativt ogenomträngliga för både koldioxid och luft generellt för att minska möjligheten till "koldioxidförbränning" och "luftförbränning", vilka båda kommer att minska anodens smältningseffektivitet.
Kornstabilitet
Hög kornstabilitet indikerar hög anodstrukturell integritet, vilket ökar anodens smältningseffektivitet. Hög kornstabilitet minimerar också partikelnedbrytning under anodtillverkning.