Herstellungsprozess von Kohlenstoff-Anodenblöcken

Vorzerkleinerung, Kalzinierung, Zerkleinerung, Siebung, Klassifizierung und Batching der Rohstoffe wie Petrokoks, Pechkoks und gebrauchte Anoden

Vorbehandlung und Mischen der Bindemittel

Formgebung, Backen und Reinigung der Paste nach dem Mischen

1. Rohstoffvorbereitung

• Vorzerkleinerung der Rohstoffe (z. B. Petrokoks, Pechkoks, Anodenreste)
• Kalzinierung des Kokses zur Entfernung von flüchtigen Bestandteilen und Verbesserung der Leitfähigkeit
• Zerkleinern, Sieben und Klassifizieren zur Erreichung der gewünschten Korngrößenverteilung
• Zusammenstellung der Zuschlagstoffe

2. Bindemittelvorbereitung

• Vorbehandlung von Kohleteerpech zur Anpassung von Viskosität und Erweichungspunkt

3. Mischen & Kneten

• Kneten der trockenen Zuschlagstoffe mit erhitztem Bindemittel, um eine homogene grüne Paste herzustellen

4. Formgebung

• Formen (Vibroverdichtung oder Extrusion) der Paste zu grünen Blöcken

5. Backen

• Brennen der grünen Blöcke in Backöfen (typisch 1100–1200 °C), um das Bindemittel zu karbonisieren und die mechanische Festigkeit zu entwickeln

6. Fertigstellung

• Bearbeitung auf Endmaße
• Qualitätsprüfung (Dichte, Widerstand, Festigkeitstest)

Verwendete Rohstoffe im Herstellungsprozess

1. Petrokoks

• Grüner (roher) Petrokoks wird als Nebenprodukt von Verzögerungskokereien in Raffinerien gewonnen, wo Restöl thermisch geknackt wird.
• Auch bekannt als delayed coke, dient er als Hauptrohstoff für die Anodenproduktion in Aluminiumschmelzen.
• Petrokoks wird bevorzugt wegen:
  • Hoher Reinheit (niedriger Metall-/Aschegehalt)
  • Hervorragender mechanischer Festigkeit
  • Guter elektrischer Leitfähigkeit
• Zusätzlich zu delayed coke wird auch Fluidkoks aus Schweröl durch Wirbelschicht-Koksung hergestellt.

2. Pechkoks

• Eine alternative Rohstoffquelle ist Pechkoks, der durch Pyrolyse und Verkokung von Kohleteerpech hergestellt wird.
• Im Vergleich zu Petrokoks weist Pechkoks folgende Eigenschaften auf:
  • Geringerer flüchtiger Anteil
  • Höhere Dichte und mechanische Stabilität

3. Kalzinierter Petrokoks (CPC)

• Grüner Petrokoks enthält hohen Feuchtigkeitsgehalt (5–10 %) und flüchtige Bestandteile (8–12 %), sowie Spuren von metallischen und nicht-metallischen Verunreinigungen.
• Seine geringe wahre Dichte, niedrige Festigkeit und hohe elektrische Widerstandsfähigkeit machen ihn ungeeignet für die direkte Anodenproduktion.
• Die Kalzinierung bei 1250–1350 °C entfernt flüchtige Bestandteile und verbessert:
  • Mechanische Festigkeit
  • Wahre Dichte
  • Elektrische Leitfähigkeit
• Eine höhere Schüttdichte des CPC korreliert mit besserer Anodenqualität.

4.  Kohleteerpech (Bindemittel)

Kohleteerpech eignet sich besonders als Bindemittel für Kohlenstoff- und Graphitprodukte in Eisen- und Nichteisenmetallurgien aufgrund von:

• Hohem Kohlenstoffgehalt (typischerweise 92–95 Gew.-%)
• Ausgezeichneten Bindeeigenschaften (Erweichungspunkt 80–110 °C für optimale Imprägnierung)
• Hoher Reinheit nach Karbonisierung (Aschegehalt <0,3 % nach Behandlung bei 1200 °C)
• Niedrigen Produktionskosten (Nebenprodukt der Koksofengasreinigung)

Dies macht es zur dominanten Bindemittelwahl für:
✓ Vorgebackene Anoden (Aluminiumelektrolyse)
✓ Graphitelektroden (Stahlherstellung EAF)
✓ Kohlenstoffblöcke (Mg/Pb/Zn-Schmelzen)
✓ Kathodenpasten (Aluminiumreduktionszellen)

5.  Anodenreste (Butts)

Butts (gebrauchte Anoden) dienen als zusätzliche Kohlenstoffquelle für die Herstellung vorgebackener Anoden in der Aluminiumelektrolyse.

Bei Verwendung von Butts als Rohstoff müssen die anhaftenden Elektrolytschichten zuvor vollständig entfernt werden.

In der Praxis werden recycelte Butts aus Elektrolysezellen zusammen mit kalziniertem Petrokoks verarbeitet.

Üblicherweise werden die gereinigten Butts zerkleinert und in die neue Anodenformulierung als Teil der groben Zuschlagsstoffe im Trockengemisch eingemischt.