Karbon Anot Bloklarının Üretim Süreci

Anot malzemelerinin üretim süreci, petrol kok, piche kok ve kullanılmış anot gibi hammaddelerin ön kırma, kalsinasyon, kırma, eleme, sınıflandırma ve dozajlanmasını; bağlayıcıların ön işlemi ve karıştırılmasını; ayrıca karışım sonrası hamurun şekillendirilmesi, kavrulması ve temizlenmesini içerir.

1. Hammadde Hazırlığı

• Hammaddelerin ön kırılması (ör. petrol kok, piche kok, kullanılmış anotlar)
• Kokun kalsinasyonu ile uçucu maddelerin giderilmesi ve iletkenliğin artırılması
• Kırma, eleme ve sınıflandırma ile istenen tane boyutu dağılımının sağlanması
• Agregaların formülasyonu

2. Bağlayıcı Hazırlığı

• Kömür katranının viskozite ve yumuşama noktasını ayarlamak için ön işlem yapılması

3. Karıştırma ve Yoğurma

• Kuru agregaların ısıtılmış bağlayıcı ile yoğrulması, homojen yeşil hamur elde edilmesi

4. Şekillendirme

• Hamurun yeşil bloklar haline getirilmesi (titreşimli sıkıştırma veya ekstrüzyon yöntemiyle)

5. Pişirme

• Yeşil blokların pişirme fırınlarında (genellikle 1100-1200°C) ısıtılmasıyla bağlayıcının karbonlaşması ve mekanik dayanımın kazanılması

6. Son İşlem

• Blokların son boyutlarına işlenmesi
• Kalite kontrolü (yoğunluk, direnç, dayanım testleri)

Üretim Sürecinde Kullanılan Hammaddeler 

1. Petrol Koku

• Yeşil (ham) petrol koku, rafinerilerden, artan yağın termal kırılmaya uğradığı gecikmeli koksleme ünitelerinin yan ürünü olarak temin edilir. Gecikmeli kok olarak da bilinir ve alüminyum eritme tesislerinde anot üretimi için ana hammadde olarak kullanılır.
• Petrol kokunun karbon anot üretiminde tercih edilmesinin nedenleri:
  • Yüksek saflık (düşük metal/kül içeriği)
  • Mükemmel mekanik dayanım
  • İyi elektrik iletkenliği
• Gecikmeli kok dışında, rafineriler ayrıca akışkan yatak koksu üretir; bu, ağır yağdan elde edilen daha düşük kaliteli bir kokstur.

2. Zift Koku

• Alternatif bir hammadde, kömür katranının pirolizi ve koklaştırılmasıyla üretilen zift kokudur.
• Petrol kokuna kıyasla zift koku:
  • Daha düşük uçucu madde içeriğine sahiptir
  • Daha yüksek yoğunluk ve mekanik stabiliteye sahiptir

3. Kalsine Petrol Koku (CPC)

• Yeşil petrol koku, yüksek nem (%5–10) ve uçucu madde (%8–12) içerir; ayrıca eser miktarda metalik ve ametalik safsızlıklar da barındırır.
• Düşük gerçek yoğunluğu, zayıf dayanımı ve yüksek elektrik direnci nedeniyle doğrudan anot üretimine uygun değildir.
• 1250–1350°C’de yapılan kalsinasyon işlemi uçucuları giderir ve şu özellikleri geliştirir:
  • Mekanik dayanım
  • Gerçek yoğunluk
  • Elektrik iletkenliği
• CPC’nin daha yüksek yığın yoğunluğu, daha iyi anot kalitesi ile ilişkilidir.

4.  Kömür Katranı (Bağlayıcı)

Kömür katranı, aşağıdaki özelliklerinden dolayı demirli ve demirsiz metalurji endüstrilerinde karbon ve grafit ürünleri için bağlayıcı olarak özellikle uygundur:

• Yüksek karbon içeriği (genellikle %92–95 ağırlıkça)
• Mükemmel bağlayıcı özellikler (optimum emprenye için 80–110°C yumuşama noktası)
• Karbonizasyondan sonra yüksek saflık (1200°C işlemden sonra %0,3’ten az kül içeriği)
• Düşük üretim maliyeti (kok fırını gazı arıtımının yan ürünü)

Bu özellikler, onu şu alanlarda baskın bağlayıcı tercihi yapar:
✓ Önceden pişirilmiş anotlar (alüminyum elektrolizi)
✓ Grafit elektrotlar (çelik üretimi EAF)
✓ Karbon blokları (Mg/Pb/Zn ergitme)
✓ Katot macunları (alüminyum indirgeme hücreleri)

5.  Anot Kalıntıları

Anot kalıntıları (kullanılmış anotlar), alüminyum elektrolizinde önceden pişirilmiş anotların üretimi için başka bir karbon kaynağı olarak hizmet eder. Anot üretiminde hammadde olarak kullanıldıklarında, üzerlerindeki elektrolit kabuğu tamamen temizlenmelidir.

Standart uygulamada, elektroliz hücrelerinden geri kazanılan kalıntılar, kalsine petrol koku ile birlikte işlenir. Genellikle temizlenmiş anot kalıntıları kırılır ve kuru karışımda iri agrega fraksiyonunun bir parçası olarak yeni anot formülasyonuna dahil edilir.