Quy trình sản xuất anode prebaked 

Quy trình sản xuất vật liệu anot bao gồm: tiền nghiền, nung, nghiền, sàng lọc, phân loại và phối trộn các nguyên liệu như coke dầu mỏ, coke hắc ín và anot đã qua sử dụng; tiền xử lý và trộn chất kết dính; cũng như tạo hình, nung và làm sạch hỗn hợp sau khi trộn.

1. Chuẩn bị nguyên liệu thô

• Nghiền sơ bộ các nguyên liệu thô như than dầu, than pitch, và anode đã qua sử dụng (butts)
• Thử nghiệm nung (calcination) than để loại bỏ các chất dễ bay hơi và cải thiện độ dẫn điện
• Nghiền, sàng và phân loại để đạt kích thước hạt mong muốn
• Pha trộn các vật liệu làm nguyên liệu hỗn hợp (aggregate)

2. Chuẩn bị chất kết dính (binder)

• Xử lý sơ bộ nhựa than đá (coal tar pitch) để điều chỉnh độ nhớt và điểm mềm

3. Trộn và nhào

• Nhào trộn các nguyên liệu khô với chất kết dính đã được làm nóng để tạo thành hỗn hợp bột đồng nhất (green paste)

4. Tạo hình

• Ép khuôn hỗn hợp bằng rung nén (vibro-compaction) hoặc đùn (extrusion) thành các khối xanh (green blocks)

5.Nung

• Nung các khối xanh trong lò nung ở nhiệt độ từ 1100–1200°C để cacbon hóa chất kết dính và tạo độ bền cơ học

6. Hoàn thiện

• Gia công cơ khí để đạt kích thước cuối cùng
• Kiểm tra chất lượng (đo mật độ, điện trở suất, kiểm tra độ bền)

Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất anode prebaked

1. Than dầu (Petroleum Coke)

• Than dầu “xanh” (chưa qua xử lý) là sản phẩm phụ của nhà máy lọc dầu trong quá trình delayed coking, khi dầu thải được nhiệt phân.
• Còn gọi là delayed coke, là nguyên liệu chính để sản xuất anode ở các nhà máy luyện nhôm.
• Ưu điểm của than dầu:
  • Độ tinh khiết cao (ít tạp chất kim loại và tro)
  • Độ bền cơ học tốt
  • Dẫn điện tốt
  • Khả năng chống oxi hóa điện hóa cao
• Ngoài delayed coke, còn có fluid coke – loại kém chất lượng hơn được tạo ra bằng phương pháp coking tầng sôi.

2. Than pitch (Pitch Coke)

• Là nguyên liệu thay thế được tạo ra từ quá trình pyrolysis và coking nhựa than đá (coal tar pitch).
• So với than dầu, than pitch có:
  • Lượng chất bay hơi thấp hơn
  • Mật độ cao hơn và độ ổn định cơ học tốt hơn

3. Than dầu đã nung (Calcined Petroleum Coke – CPC)

• Than dầu xanh chứa nhiều độ ẩm (5-10%), chất bay hơi (8-12%) và các tạp chất kim loại, phi kim.
• Vì có: Mật độ thật thấp Độ bền kém Điện trở suất cao Nên không thích hợp để sản xuất anode trực tiếp.
• Quá trình nung (calcination) ở 1250–1350°C giúp loại bỏ chất bay hơi và cải thiện:
  • Độ bền cơ học
  • Mật độ thật
  • Độ dẫn điện
• Mật độ khối của CPC càng cao thì chất lượng anode càng tốt.

4.  Nhựa than đá (Coal Tar Pitch) – chất kết dính

Nhựa than đá rất phù hợp làm chất kết dính cho các sản phẩm carbon và graphite trong ngành luyện kim sắt và phi sắt nhờ:

• Hàm lượng cacbon cao (thường 92-95% khối lượng)
• Khả năng kết dính tuyệt vời (điểm mềm 80-110°C giúp thấm tốt)
• Độ tinh khiết cao sau cacbon hóa (tro <0.3% sau xử lý 1200°C)
• Chi phí sản xuất thấp (sản phẩm phụ của quá trình tinh chế khí trong lò than)

Vì vậy, nó là chất kết dính chủ yếu cho:
Anode prebaked (điện phân nhôm)

Điện cực graphite (lò hồ quang thép)

Khối carbon (luyện magiê, chì, kẽm)

Bột catốt (cell điện phân nhôm)

5.  Butts (Anode đã qua sử dụng)

Butts là nguồn carbon thứ cấp dùng để sản xuất anode prebaked.

Trước khi sử dụng, cần làm sạch lớp vỏ điện phân bám trên bề mặt.

Thông thường, butts tái chế được xử lý cùng than dầu đã nung, sau khi làm sạch, nghiền nhỏ và trộn vào hỗn hợp mới như thành phần thô trong hỗn hợp khô.