Bányászati és Kohászati Lapok - Aluminium, 1952 (4. évfolyam, 1-12. szám)

1952-01-01 / 1. szám

Alumínium 1. sz. 1952 január A kötőanyag szükséges mennyiségét vizsgálva megállapítható, hogy az három részből tevődik össze. Főtömegét képezi a száraz kokszőrlemény mérhető hézagtérfogatát kitöltő mennyiség. Kisebb hányadát alkotja a kokszszemcsék felületének bebur­­kolásához szükséges rész. Utóbbi, mert rétegvastag­ságával eltávolítja egymástól a részecskéket, mint pótlólagos hézagtérfogat is jelentkezik. Az anódmassza kötőanyagtartalmának harmadik részét teszi ki az a mennyiség, ami a nagyüzemi gyártásnál előálló szemnagyság-ingadozás miatt ese­tenként előálló hézagtérfogatnövekedés biztos kitölté­séhez szükséges. Ez a mennyiség többnyire felesleg és csupán a kellő kötőanyagtartalom biztosítását célozza. A kötőanyag kielégítő mennyisége legegysze­rűbben úgy állapítható meg, ha kb. 0,15 kg-os anód­­masszadarabot 100—130 C fokra melegítünk, amikor annak felülete elegendő kötőanyag jelenlétében „kifényesedik“ a külsején kiválott kötőanyag feles­legétől. Túl kevés kötőanyagot tartalmazó anód­­masszánál a darab külseje fénytelen marad. A kötőanyagfelesleg sokkal kevésbbé hátrányos, mint a kötőanyaghiány. Utóbbi esetében a koksz­szemcsék felülete és a közöttük lévő hézagok nin­csenek telítve kötőanyaggal. Az ilyenkor mutatkozó anódlemorzsolódást a koksz szemcséknek nem kielé­gítő „bekötöttsége“ okozza. A jelenség részletesebb ismertetését az anódmassza kiégési folyamatának le­írása alább adja majd. A túlságosan nagy 5—10%-ot meghaladó kötő­anyagtöbblet az anódok felső részén meggyűlik, mert a nagyobb sűrűségű kokszrészecskék benne leüleped­nek. Ily módon a leülepedett kokszőrlemény csupán a hézagtérfogatának megfelelő kötőanyagot tartal­mazhatja. Az ezáltal az anódokon meggyűlő és egye szaporodó mennyiségű kötőanyagfelesleg, amennyi­ben nem párolog el, az Al­kohókád üzeménél zava­róan hat. A kötőanyag eddig leírt szerepe a nyers, kiéget­­len anódmasszával függött össze. Az anódtömb ki­égésével kapcsolatos jelenségek leírásához szükséges elsősorban magának a kiégési folyamatnak rövid ismertetése. Az anódnak az Al­kohókádba merülő része 940 — 960° C hőmérsékletű olvadékba merül és azzal egyező hőfokú. Minél jobban távolodunk az olvadék felszíné­től felfelé, annál jobban csökken az anódtömb hő­mérséklete. A fürdőfelszíntől kb. 1,00—1,30 m-nyire az anód hőfoka 100—140° C. Az anódmassza-kötőanyag általában 60—80° K&S lágyuláspontú kőszénkátrányszurokból áll. Az anódok lassú 10—20 mm-es napi leégése szüksé­gessé teszi azoknak az olvadékba történő megfelelő ütemű b­esüllyesztését, hogy ily módon az anód-katód távolságnak kívánatos állandósága biztosítható legyen. Eközben az anódmassza anyaga lassanként egyre növekvő hőmérsékletűvé válik, aminek hatá­sára a kötőanyag lassanként forrásnak indul. A hő­mérséklet további emelkedése és a számos különböző forráspontú vegyületből álló kőszénkátrányszurok könnyebben és változatlan összetételben elpárolgó alkatrészeinek eltávozása után a visszamaradt rész az egyre erősödő hőhatásra elbomlik (krakkózzódik). Ez a bomlás a kötőanyag oly alkatrészeinél követke­zik be, melyeknek forrpontja magasabb, mint bomlási hőfokuk. A hőbomlást szenvedő kötőanyagrész össze­tevőinek nagy és számos atomból összetett molekulái a hő hatására részben szétszakadnak, részben újra összekapcsolódnak és végeredményként főleg szurok­koksz, szénhidrogén és hidrogén gázok keletkeznek. A hőbomlás eredményeképpen keletkezett „koksz­­maradék“ az eredeti kötőanyag mennyiségének a hő­fokemelkedés sebességétől függően kb. 40—60 súly­százaléka. A jó minőségű anódtömböket adó anód­massza kötőanyagjának laboratóriumi elkokszosítá­­sánál kívánatos, hogy annak százalékos kokszmarad­ványa és „szabad szén“-tartalma között a különbség minél nagyobb, de legalább 19 legyen. (4). Ilyen tulajdonságú a kőszénkátrányszurkok nagy része. Kis kokszmaradványuk miatt hazai ta­pasztalatok szerint kötőanyag céljára többnyire al­kalmatlan a barnaszénkátrányból, illetőleg ásvány­olaj-pakurából kinyerhető „szurok“. Külföldön sike­res kísérletek folytak különböző módon nyert szén-, illetőleg bitumen extraktumok kötőanyagként történt alkalmazására. (5), (6). Vannak adatok barnaszén­szurok kötőanyagként történt alkalmazására is. (7). A masszakiégés vázolt folyamatával kapcsolatos és a keletkező anód használhatóságára nagy befo­lyással van a kötőanyagnak elkokszolódásakor be­következő térfogat csökkenése. E térfogatcsökkenés oka a kötőanyag (cvB 1,30 g/cm3) és a belőle keletkező szurokkoksz ( cv 5 1,95 g/cm3) sűrűségének különbsége és előbbi részleges elpárolgása. A térfogatcsökkenés mérvének közelítő meghatározására alkalmas az alábbi összefüggés:­ ­ M. S->\ C= 100 ( 1 — - ‘ V ahol \ 100. if*/ C — a kötőanyag kokszolódásakor beálló tér­fogatcsökkenés a teljes kötőanyagtérfogat százalékában, M — a kötőanyag kokszmaradéka súlyszáza­lékban, S, — a kötőanyag sűrűsége g/cm3, S2 — a kötőanyagból keletkező szurokkoksz sűrűsége g/cm3. A gyakorlatból vett példánál pl. M = 50%, S, = 1,30 g/cm3, S, = 1,95 g/cm3, a szóbanforgó anódmassza kötőanyagtartalma 28 térf. %. E pél­dában az anódmassza kokszolódásakor a kötőanyag térfogatcsökkenése 67 térf. % (ha eredeti térfogatát 100%-nak vesszük). Az anódmasszák kötőanyagtérfogatának e nagy­mérvű csökkenését egyrészt az abból bomlatlanul elpárolgó összetevők, másrészt a koksszá válás folya­mata idézi elő. A kötőanyagnak az anód kiégésénél bekövetkező jelentős térfogatcsökkenése egyúttal megmagyarázza a jó üzemi viselkedésű anódmasz­­szák kokszőrleményénél megkívánt jó térkitöltésnek, valamint az ezzel együttjáró legkisebb hézagtérfogat­nak fontosságát. A kötőanyag térfogatának az anód kiégésekor bekövetkező nagy csökkenése két követ­kezménnyel jár. A nyert anódmasszában lévő és kötő­anyaggal teljesen kitöltött hézagok a kiégéskor kö­zelítően 2h térfogatukban újra „üresekké“ válnak, ami az anód anyagát hézagossá teszi.

Next