автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Разработка и освоение технологии производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров

На правах рукописи

ОЧКОВ ВЛАДИМИР ВАЛЕРИАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТИПОВ ПОДОВЫХ БЛОКОВ ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

05.17.07 - химия и технология топлив и специальных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2005 г.

Работа выполнена в ЗАО «Новосибирский электродный завод»

Научный руководитель - доктор технических наук

Селезнев Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Сидоров Олег Федорович

кандидат технических наук Довыдович Богдан Иванович

Ведущая организация - ОАО «Уральский электродный институт»

Зашита диссертации состоится «23 »июня 2005 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 217.002.01 при ФГУП «Восточный научно-исследовательский углехимический институт» (ВУХИН) по адресу: 620219, г. Екатеринбург, ул. 8-е Марта, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Восточного научно-исследовательского углехимического института».

Автореферат диссертации разослан «19 » мая 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

6951

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Новые тенденции в технологии производства алюминия, характеризующиеся интенсификацией технологических параметров как существующих и модернизируемых, так и вновь проектируемых алюминиевых электролизеров, ведут к соответствующему повышению требований к эксплуатационным характеристикам подовых блоков.

Разработка и освоение производства перспективных типов подовых блоков, способных выдерживать повышенные токовые нагрузки при эксплуатации в агрессивных средах алюминиевых электролизеров, является актуальной проблемой современного электродного производства.

Основным направлением повышения качества углеродной продукции, как в отечественной, так и зарубежной практике, является повышение содержания в их рецептуре доли материалов с высокотемпературной обработкой -электрокальцинированного антрацита и искусственного графита.

На отечественных электродных заводах в качестве сырья используются высококачественные фюзинитовые антрациты Горловского бассейна с различной степенью высокотемпературной обработки (далее - термоантрацит) в сочетании с искусственным графитом.

Разработка технологии и оптимизация технологических параметров производства подовых блоков с повышенным содержанием графита продолжает оставаться объектом активных исследований производителей и потребителей как ближнего, так и дальнего зарубежья.

Эти же проблемы находят свое решение и на отечественных электродных заводах. Отечественные производители подовых блоков решают задачу повышения конкурентоспособности российских катодных блоков с учетом современных тенденций развития процесса электролиза на алюминиевых заводах, осваивая производство перспективных типов блоков с соответствующим решением технических и технологических проблем.

Вместе с тем и отечественные, и зарубежные исследователи отмечают, что при использовании материалов высокотемпературной обработки возникают производственные проблемы, связанные с получением бездефектной макро- и микроструктуры блоков.

Целью работы является научное обоснование, разработка и освоение технологии промышленного производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров новых поколений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Комплексное исследование основных закономерностей формирования физико-механических свойств подовых блоков при использовании термоантрацитов с различной степенью высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом.

2. Разработка методики выполнения измерений микропрочности сырьевых углеродных материалов (зерновых фракций термоантрацита и графита) посредством их динамического разрушения.

3. Исследование микропрочности зерновых фракций термоантрацита с различной степенью высокотемпературной обработки и искусственного графита. Выявление взаимосвязи их микропрочности с физико-механическими свойствами материала подовых блоков.

4. Исследование особенностей свойств искусственных графитов на основе углеродных материалов различной природы.

5. Исследование вязкопластических свойств и спекаемости пеко-углеродных композиций содержащих термоантрациты с различной степенью их высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом.

6. Исследование зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в их рецептуре углеродных материалов с высокой температурой обработки.

7. Исследование зависимости термостойкости подовых блоков от содержания в рецептуре материалов высокотемпературной обработки.

8. Исследование возможности вовлечения в производство углеграфи-товых блоков для алюминиевых электролизеров возвратов материалов, образующихся при изготовлении графитированных электродов.

9. Выпуск опытных партий перспективных типов подовых блоков на основе антрацитов с различной степенью высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом. Сравнительный анализ регламентируемых физико-механических свойств и термостойкости опытных партий перспективных типов подовых блоков и их зарубежных аналогов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом по новой технике ЗАО «Новосибирский электродный завод» и в рамках научно-исследовательской работы «Исследование физико-химических свойств антрацитов с использованием новых методов исследований» (номер государственной регистрации 0120.0503155).

Научная новизна.

Установлены закономерности формирования структуры и свойств уг-леграфитовых подовых блоков различных типов, предназначенных для эксплуатации в алюминиевых электролизерах с высокой токовой нагрузкой и изготовленных с применением фюзинитовых антрацитов различной степени термообработки.

Разработана методика измерений микропрочности частиц наполнителей, применяемых для производства крупнозернистых углеродных материалов, в том числе подовых блоков. Методика включена в отраслевую систему обеспечения единства измерений путем разработки, утверждения и регистрации в ТК 109 «Электродная продукция» технических условий ТУ 1909-109-078-2005 «Материалы углеродные. Метод определения микропрочности».

Исследования микропрочности наполнителей, термообработанных в различных промышленных агрегатах, показали, что при динамическом разрушении зерен углеродных материалов величины микропрочности для них различны. Наименьшую прочность имеют зерна электрокальцинированного термоантрацита, наибольшую - зерна искусственного графита и антрацита из печей графитации.

Показано, что целесообразно определять прочность углеродных материалов в зерновых фракциях на первой и второй стадиях разрушения, в целях оценки прочности зерен с нереализованной трещиноватостью и прочности межпоровых стенок.

Установлено, что микропрочность, определенная при динамических нагрузках, не имеет ярко выраженных связей со свойствами, определенными при статическом нагружении образцов подовых блоков, что позволяет сделать вывод о наличии иных закономерностей разрушения при динамических нагрузках, в том числе и при термическом ударе.

Впервые показано, что материал на основе графитированного антрацита не равнозначен материалу с использованием искусственного графита на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости. Установлено, что эти различия обусловлены разной способностью удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Практическая значимость.

На основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства перспективных типов подовых блоков для эксплуатируемых, модернизируемых и вновь создаваемых алюминиевых электролизеров.

Промышленные образцы перспективных марок подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&D Carbon Ltd» (Швейцария). Результаты аттестации подтвердили возможность применения новых марок подовых блоков для указанных конструкций электролизеров, исходя из уровня свойств блоков и мирового опыта их применения.

Начаты серийные поставки разработанных типов подовых блоков на отечественные и зарубежные алюминиевые заводы.

За период 2004 г. - I квартал 2005 г. отгружено около 6000 тонн указанных подовых блоков.

Положения, выносимые на защиту.

Обоснование и разработка технологии промышленного производства перспективных типов подовых блоков на основании выявленных закономерностей формирования структуры и свойств материала подовых блоков.

Установленные взаимосвязи свойств образцов углеродных материалов для подовых блоков, определенных при динамических и статических нагруже-ниях.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 2-ой международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», МГУ, Москва, 2003 г., научно-техническом совете ОАО «Углеродпром», Москва, 2003 г., научно-техническом совете ЗАО «Новосибирский электродный завод», г.Новосибирск, 2005; на международной конференции огнеупорщиков и металлургов, Москва, 2004 г., Братск, 2004 г.; отраслевых научно-практических конференциях в г.Челябинске, 2002 г. и г.Новочеркасске, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 3 тезисов докладов, получено 2 патента Российской Федерации.

Объем работы. Диссертация изложена на 122 страницах, содержит 8 таблиц, 23 рисунка, библиографический список из 112 наименований и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разработки технологии производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров повышенной мощности. Показана целесообразность проведения исследований с целью оптимизации технологических параметров производства подовых блоков.

Первая глава посвящается обзору современного состояния и тенденции развития производства подовых блоков для алюминиевых электролизеров повышенной мощности. Показано, что наряду с модернизацией существующих электролизеров, в целях интенсификации процесса получения алюминия, алюминиевая промышленность осваивает электролизеры нового поколения на силу тока 300 кА с технико-экономическими показателями на уровне лучших зарубежных аналогов.

Отмечено, что увеличение в рецептуре подовых блоков доли материалов с высокотемпературной обработкой (электрокальцинированного антрацита и искусственного графита) повышает эксплуатационные характеристики блоков.

Показано, что принципиальной особенностью при формировании свойств углеграфитовых материалов является содержание в них наполнителей с различной природой их происхождения: термоантрацита, представляющего собой уголь наиболее высокой степени метаморфизма с двумерной упорядоченной структурой; искусственного графита - трехмерного упорядоченного материала на основе нефтяных коксов и кокса из связующего.

Отмечено, что научный и практический интерес представляет микропрочность зерновых фракций термоантрацитов и искусственного графита.

Отражена последовательность технологических операций производства подовых блоков, оказывающих существенное влияние на формируемые структуру и свойства подовых блоков, что в свою очередь оказывает значительное влияние на их эксплуатационную стойкость в алюминиевых электролизерах и его срок службы.

Показана актуальность исследования термостойкости углеграфитовых материалов, как одного из важнейших свойств подовых блоков, определяющих их срок службы.

В заключении главы обоснованы и сформулированы задачи исследования и описаны объекты и методы исследований по методикам технических условий ТУ 1913-109-021-2003 «Блоки подовые для алюминиевых электролизеров» и международным стандартом DIN.

Во второй главе отражены теоретические основы экспериментального исследования микропрочности углеродных материалов и поставлена задача разработки метода выполнения измерений микропрочности углеродных материалов применительно к крупнозернистой катодной продукции.

Методика определения микропрочности является модифицированным вариантом метода определения прочности кусковых материалов с использованием прибора копрового типа Сыскова К.И..

Сущность метода заключается в динамическом разрушении зерновых фракций углеродных материалов, определении работы, затраченной при этом на образование единицы новой поверхности и расчете показателей физико-механических свойств зерен.

Для испытания использовались фракции с размером зерен (-10+1) мм, например: (-10+8), (-8+6), (-6+4), (-4+2) и (-2+1) мм. Показатель выхода материала с размером зерен более 1 мм в процентах (остаток на сите с ячейкой 1x1 мм), характеризует прочность зерен исследуемой фракции.

Методика включена в отраслевую систему обеспечения единства измерений путем разработки, утверждения и регистрации в ТК 109 «Электродная продукция» технических условиях ТУ 1909-109-078-2005 «Материалы углеродные. Метод определения микропрочности».

Отличие данной методики от известных заключается в размере испытуемых фракций, навеске, рассеве раздробленной пробы, и показателях физико-механических свойств зерен, условно характеризующих их микропрочность.

С использованием разработанной методики выполнены экспериментальные исследования микропрочности материалов высокотемпературной обработки, применяемых при производстве подовых блоков (таблица 1).

Таблица 1- Физико-химические показатели исследованных материалов

Показатели Материал

ГКА ЭКА АПГ Графит искусств.

УЭС порошка, мкОм.м 980 640 510 84

Действительная плотность, г/см1 1,74 1,83 1,84 2,21

Зольность, % 2,9 2,7 3,0 0,2

Адсорбционная способность, % 40 50 60 65

Параметры кристаллической решетки: - межслоевое расстояние (1 Ш2, нм 0,346 0,342 0,339 0,337

где:

ГКА - термоантрацит, полученный во вращающейся трубчатой печи при температуре 1250-1350°С;

ЭКА - термоантрацит, полученный в электрокальцинаторе ИЭТ-10 при температуре 1600-1800°С;

АПГ - термоантрацит, полученный в печах графитации (температура в центре керна печи около 2750°С);

Графит искусственный - графит, полученный по классической технологической схеме производства.

Показано, что наиболее явно различия микропрочности наблюдались на фракциях (-10+8) и (-2+1) мм, остальные фракции (-8+6), (-6+4), (-4+2) мм по динамике разрушения занимали промежуточные положения. Поэтому для исследований микропрочности взяты две фракции наполнителей: (-10+8) и (-2+1) мм.

Результаты исследований микропрочности зерен наполнителя фракций (-10+8) и (-2+1) мм приведены на рисунках 1 и 2.

100 80

*

£ 60 и

о х

о 40

20 0

0 5 10

Работа разрушения, Дж

Рис 1 Зависимость показателя прочности зерен (-10+8) мм термоантрацита ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3) и графита (4) от работы разрушения

8

Как видно из представленных результатов, показатели прочности (остаток на сите 1 мм) для исследованных зерновых фракций углеродных материалов при динамическом разрушении значительно отличается Наименьшую прочность имеют зерна термоантрацита ЭКА, наибольшую - графита и термоантрацита АПГ. Для термоантрацита ЭКА снижение прочности относительно термоантрацита ГКА вполне прогнозируемо. Для графита и термоантрацита АПГ увеличение прочности зерен требует обоснования.

Характер разрушения зерновых фракций исследуемых материалов при динамическом ударном нагружении принципиально отличается от разрушения при медленном статическом нагружении. При ударных испытаниях наблюдается хрупкое разрушение образцов, а величина выдерживаемой нагрузки характеризует способность материалов выдерживать ударные и динамические напряжения при эксплуатации.

Полученные данные позволяют говорить о повышенной стойкости графита и термоантрацита АПГ, как наполнителей подовых блоков, к динамическим нагрузкам, по сравнению с термоантрацитом ГКА.

Динамика разрушения, изображенная на рисунке 1, позволяет предположить преимущественное начальное разрушение зерновых фракций (-10+8) мм по ослабленным структурам в виде трещин и другим дефектам. Дальнейшее разрушение фракций идет по межпоровым стенкам и требует повышенных нагрузок Отсюда вытекает возможность раздельной характеристики прочности зерен на первой и второй стадиях разрушения.

Зерновые фракции первой стадии разрушения получают предварительным отсевом прокаленных материалов (ГКА, ЭКА, АПГ) без их дробления

Вторая стадия разрушения происходит в процессе дробления материала по ослабленным структурам в виде трещин и других дефектов.

Использование в рецептуре зерновых фракций первой стадии разрушения снижает прочность блоков. Зерновые фракции второй стадии разрушения позволяют повысить прочность блоков, как показывает статистика, в 1,5 и более раз. Комбинируя фракциями наполнителя различных стадий разрушения, можно регулировать показатель прочности блоков в широких пределах.

Для зерновых фракций (-2+1) мм получен аналогичный характер зависимостей (рис.2).

Работа разрушения, Дж

Рис 2 Зависимость показателя прочности зерен (-2+1) мм термоантрацита Г КА (1), ЭКА (2), ЛПГ (3) и графита (4) от работы разрушения

Микропрочность зерновых фракций (-10+8) мм материалов для подовых блоков на одной и той же стадии разрушения приведен на рис.3.

1? (=1

0

1 у

о о. с о а. и: 5

2

Рис 3 Микропрочность зерновых фракций (-10+8) мм термоантрацитов ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3) и графита (4)

По приведенным данным наиболее высокие показатели микропрочности имеют графит и термоантрацит АПГ.

Рис 4 Предел прочности на сжатие (а), на изгиб (б) и на разрыв (в) подовых блоков на основе ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3) и графита (4)

Прямой корреляции прочностных характеристик образцов блоков с микропрочностью исходных материалов не установлено. Это, очевидно, обусловлено различным характером взаимодействия между наполнителями и связующим и, соответственно, различной прочностью образующегося кокса из связующего.

Необходимо отметить, что все нормируемые физико-механические характеристики материала блоков, в том числе пределы прочности на сжатие, на изгиб и на разрыв, определяются при статическом характере их нагружения, что не всегда объективно отражает реальные условия их эксплуатации.

Полученные результаты говорят о наличии иных закономерностей при динамических нагрузках, к числу которых относится и термический удар. Дальнейшее продолжение исследований этих закономерностей целесообразно провести с привлечением методов динамического разрушения образцов подовых блоков, моделирующих условия эксплуатации блоков в реальных условиях.

В третьей главе приводятся результаты исследований по разработке компонентного состава перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров.

Компонентный состав перспективных типов подовых блоков: термоантрацит различной степени температурной обработки, искусственный графит и каменноугольный пек - связующее.

Для выбора типа искусственного графита выполнены исследования особенностей искусственных графитов на основе углеграфитовых материалов различной природы - на основе нефтяных коксов и на основе антрацита.

Сравнительный анализ образцов подовых блоков с использованием искусственного графита на основе коксов и на основе антрацита приведен на рисунке 5.

Рис Ч Физико-механические показатели углеграфитового материала с исполыованием искусственного графита на основе коксов (1) и \ I о.1ЫЮ1 о графи 1а на основе антрацита (2)

Рис 4 Предел прочности на сжатие (а), на изгиб (б) и на разрыв (в) подовых блоков на основе ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3) и графита (4)

Прямой корреляции прочностных характеристик образцов блоков с микропрочностью исходных материалов не установлено. Это, очевидно, обусловлено различным характером взаимодействия между наполнителями и связующим и, соответственно, различной прочностью образующегося кокса из связующего.

Необходимо отметить, что все нормируемые физико-механические характеристики материала блоков, в том числе пределы прочности на сжатие, на изгиб и на разрыв, определяются при статическом характере их нагружения, что не всегда объективно отражает реальные условия их эксплуатации.

Полученные результаты говорят о наличии иных закономерностей при динамических нагрузках, к числу которых относится и термический удар. Дальнейшее продолжение исследований этих закономерностей целесообразно провести с привлечением методов динамического разрушения образцов подовых блоков, моделирующих условия эксплуатации блоков в реальных условиях.

В третьей главе приводятся результаты исследований по разработке компонентного состава перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров.

Компонентный состав перспективных типов подовых блоков: термоантрацит различной степени температурной обработки, искусственный графит и каменноугольный пек - связующее.

Для выбора типа искусственного графита выполнены исследования особенностей искусственных графитов на основе углеграфитовых материалов различной природы - на основе нефтяных коксов и на основе антрацита.

Сравнительный анализ образцов подовых блоков с использованием искусственного графита на основе коксов и на основе антрацита приведен на рисунке 5.

Рис 5 Физико-механические показатели углеграфитового материала с использованием искусственного графита на основе коксов (1) и угольного графита на основе антрацита (2)

Как следует из представленных данных, искусственный графит на основе антрацита не равнозначен искусственному графиту на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости.

Показано, что различия коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости обусловлены их разной адсорбционной способностью, характеризующей способность поверхности наполнителя удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Исходя из полученных данных, целесообразно в технологии производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров повышенной плотности тока использовать искусственный графит на основе коксов.

С целью определения оптимального содержания связующего в пекоуг-леродной композиции выполнены исследования вязкопластических свойств прессовых масс на основе термоантрацитов и искусственного графита (рис.6.), а также спекаемость пекоуглеродных композиций (рис.7).

Рис б.Пластичность масс на основе термоантрацита ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3), графита (4)

Для количественной оценки вязкопластических свойств масс использовали пластограф типа Р1 фирмы ВгаЬепег (Германия), регистрирующий изменение крутящего момента на валу смесителя. Среднее значение крутящего момента на валу смесительной камеры пластографа характеризует пластичность масс. Исследована пластичность масс с различным содержанием связующего. Массу в пластографе перемешивали до постоянного значения крутящего момента на валу двигателя, что свидетельствует о достижении ее однородности.

Как видно из рис.6, массы на основе графита требуют повышенного содержания каменноугольного пека, что обусловлено повышенной адсорбционной способностью графита.

Повышение содержания в рецептуре подовых блоков термоантрацита АПГ и искусственного графита сопровождается изменением вязкопласти-ческих свойств масс, и, в частности, значительным увеличением сопротивления массы при смешивании, требующего увеличения потребляемой мощности.

Спекаемость пекоуглеродных композиций оценивается показателем предела прочности на разрыв, так как разрыв углеродного материала происходит по коксу связующего или по границе раздела «кокс связующего - наполнитель».

Спекаемость пекоуглеродных композиций представлена на рис.7.

2 3

Тип композиции

Рис.7 Спекаемость композиций на основе ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3) и графита (4)

Как следует из рис.7, массы на основе графита имеют лучшую спекаемость с пеком по сравнению с термоантрацитом (ГКА, ЭКА, АПГ) различной степени температурной обработки.

Показано, что увеличение энергии смешивания и повышенная адсорбционная способность графита способствует повышению прочности спекания его с пеком и повышает предел прочности на разрыв обожженных заготовок подовых блоков.

Для исследования зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в рецептуре материалов высокотемпературной обработки (термоантрацит, искусственный графит), были изготовлены промышленные образцы подовых блоков с содержанием в рецептуре искусственного графита в количестве 50%, 60%, 80% - остальное термоантрацит ЭКА.

Как следует из представленных данных, искусственный графит на основе антрацита не равнозначен искусственному графиту на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости

Показано, что различия коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости обусловлены их разной адсорбционной способностью, характеризующей способность поверхности наполнителя удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Исходя из полученных данных, целесообразно в технологии производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров повышенной плотности тока использовать искусственный графит на основе коксов.

С целью определения оптимального содержания связующего в пекоуг-леродной композиции выполнены исследования вязкопластических свойств прессовых масс на основе термоантрацитов и искусственного графита (рис.6.), а также спекаемость пекоуглеродных композиций (рис.7).

Содержание связующего, %

Рис 6 Пластичность масс на основе термоантрацита ГКА (1), ЭКА (2), АПГ (3), графита (4)

Для количественной оценки вязкопластических свойств масс использовали пластограф типа Р1 фирмы ВгаЬепег (Германия), регистрирующий изменение крутящего момента на валу смесителя. Среднее значение крутящего момента на валу смесительной камеры пластографа характеризует пластичность масс. Исследована пластичность масс с различным содержанием связующего. Массу в пластографе перемешивали до постоянного значения крутящего момента на валу двигателя, что свидетельствует о достижении ее однородности.

Как видно из рис.6, массы на основе графита требуют повышенного содержания каменноугольного пека, что обусловлено повышенной адсорбционной способностью графита.

Повышение содержания в рецептуре подовых блоков термоантрацита АПГ и искусственного графита сопровождается изменением вязкопласти-ческих свойств масс, и, в частности, значительным увеличением сопротивления массы при смешивании, требующего увеличения потребляемой мощности.

Спекаемость пекоуглеродных композиций оценивается показателем предела прочности на разрыв, так как разрыв углеродного материала происходит по коксу связующего или по границе раздела «кокс связующего - наполнитель».

Спекаемость пекоуглеродных композиций представлена на рис.7.

я С

- 3

Л э

ш

й.

с

2 3

Тип композиции

Рис 7 Спекаемость композиций на основе ГКА (1), ОКА (2), АПГ (3) и фафпта (4)

Как следует из рис.7, массы на основе графита имеют лучшую спекаемость с пеком по сравнению с термоантрацитом (ГКА, ЭКА, АПГ) различной степени температурной обработки.

Показано, что увеличение энергии смешивания и повышенная адсорбционная способность графита способствует повышению прочности спекания его с пеком и повышает предел прочности на разрыв обожженных заготовок подовых блоков.

Для исследования зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в рецептуре материалов высокотемпературной обработки (термоантрацит, искусственный графит), были изготовлены промышленные образцы подовых блоков с содержанием в рецептуре искусственного графита в количестве 50%, 60%, 80% - остальное термоантрацит ЭКА.

Результаты представлены на рис.8.

3«висим ость истинной плотности блоков от содержания графита в рецептур«

Зависимость пористости блоков от содержания графита в рецептуре

50 60 80

Содержание графита, %

250 ? 230 ; 2Ю > 190 »170 15 0

Содержание графита %

Зависимости теплопроводности (при 20С) блоков от содержания графита • рецептуре

Зависимость удельного электросопротивления блоков от содержания графита в рецептуре

. Ъ | £ ! I 1 Г ; а I

26 0 26 0 24 0 22 0 20 0 180 1вО 14 0 12 О 100

Содержание графита

50 60

Содержание графита %

Зависимость относительного удлинения от содержания графита в рецептуре

18 8

» • ; с 5

11Щ

! I 8 £ &

6 £ ,

Содержание графита %

Рис 8 Зависимость физико-механических свойств половых блоков на основе э 1ектрокальци-нированного антрацита от содержания графита

Проведенные исследования физико-механических свойств подовых блоков в зависимости от содержания в рецептуре графита и термоантрацита показали, что уровень всех физико-механических свойств подовых блоков определяется соотношением компонентов термоантрацит - графит в их рецептуре и подчиняется правилу аддитивности, при прочих равных условиях их получения (рис.8).

Конструктивные особенности алюминиевых электролизеров диктуют различные требования к подовым и боковым блокам. Если для подовых блоков требуется высокая стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава и низкое УЭС, то для боковых блоков, изготавливаемых, как правило, по аналогичной технологии, требования существенно отличаются - наряду с высокой стойкостью к воздействию криолит-глиноземного расплава необходима регулируемая теплопроводность.

Выполнены исследования возможности вовлечения в производство боковых блоков для алюминиевых электролизеров возвратов, образующихся при изготовлении графитированных электродов: керновой пересыпки, содержащей антрацит, обработанный лигносульфонатом.

Исследования образцов боковых блоков, изготовленных на основе гра-фитированной керновой пересыпки, содержащей антрацит, обработанный 25% раствором лигносульфоната, показали, что величина относительного удлинения в криолит-глиноземном расплаве для них составляет 0,6%, теплопроводность составляет 4,0 Вт/м*К. Для боковых блоков, изготовленных по традиционной технологии, при показателе относительного удлинения в криолит-глиноземном расплаве 0,6%, теплопроводность составила 15,0 Вт/м*К, т.е. более чем в 3 раза выше. Регулируемая теплопроводность боковых блоков позволяет управлять формированием защитного гарнисажа в электролизере при эксплуатации.

Использование возвратов производства графитированных электродов (керновая пересыпка, обработанная лигносульфонатом) обеспечивает, наряду с повышением стойкости к воздействию криолит-глиноземного расплава, снижение теплопроводности боковых блоков.

Выполненный объем экспериментальных работ в лабораторных и промышленных условиях позволил получить значительный массив данных для разработки технологии производства подовых блоков для различных электролизеров (таблица 2), которым присвоены условные обозначения (типы).

Таблица 2 - Технические характеристики перспективных типов подовых блоков и подовых блоков зарубежного аналога

Показатель Ед. Н-1 Н-2 Н-3 «яет.

изм. ГКА ЭКА Графит вгоир» марки 10 в

Кажущаяся плотность, г/см' 1,55 1,57 1,58 1,52-1,60

не менее

Истинная плотность, г/см' 1,89 1,95 2,02 1,90-1,99

не менее

Общая пористость, % 19,5 19,0 22,0 15-20

не более

УЭС, не более мкОм.м 35 30 22 24-44

Прочность на сжатие, МПа 34 32 21 25-40

не менее

Модуль упругости, не более ГПа 12 10 8

ТКЛР (20-520°С), ]0-бк-1 3,5 3,3 3,1 2,6-3,5

не более

Теплопроводность, Вт/м.*К 9 12 20 9-17

не менее

Относительное удли- % 0,7 0,5 0,3 0,4-0,7

нение, не более

Содержание золы, не более % 3,5 2,0 1,3 2-4

Марке Н-1 соответствуют подовые блоки, изготовленные на основе га-зокальцинированного антрацита с содержанием искусственного графита в количестве 40%.

Марке Н-2 соответствуют подовые блоки, изготовленные на основе электрокальцинированного антрацита с содержанием искусственного графита в количестве 40%.

Марке Н-3 соответствуют подовые блоки, изготовленные на основе искусственного графита.

В четвертой главе показано, что на основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства подовых блоков перспективных марок Н-1, Н-2 и Н-3 для алюминиевых электролизеров новых поколений.

Физико-механические характеристики перспективных марок подовых блоков соответствуют лучшим зарубежным аналогам (табл.2).

Наряду с регламентируемыми в технических условиях физико-механическими показателями, определена термостойкость материала перспективных типов подовых блоков. Измерения термостойкости подовых блоков были выполнены в ООО «Инженерно-технологический центр» РУСАЛ (г. Красноярск) по МВИ 66-223-2004 «Методика выполнения измерений термостойкости углеродных материалов (подовых блоков, анодов, подовой и анодной массы) для алюминиевых электролизеров» на установке типа АГН-01.

Результаты измерения термостойкости образцов перспективных марок подовых блоков и образца подового блока фирмы «SCL Group» марки I0G представлены на рис.9.

Рис 9 И ¡меренные значения термостойкости подовых блоков марок Н-1 (1), Н-2 (2), Н-3 (3) и зарубежного аналога (4)

Как видно из рисунка 9 показатель термостойкости для исследованных образцов подовых блоков марки Н-3 не уступает зарубежному аналогу.

Образцы перспективных марок подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&D Garbon Ltd» (Швейцария) (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты испытаний образцов подовых блоков, изготовленных на ЗАО «НовЭЗ», в лаборатории «R&D Carbon Ltd.»

Параметры Ед. Изм. Марка Н-2 Зарубежные фирмы

оси -1- оси оси -L оси

Кажущаяся плотность г/см1 1,536 1,547 1,52-1,60 1,52-1,60

Общая пористость % 19,8 18,2 15-20 15-20

Истинная плотность г/см3 1,992 1,987 1,90-1,99 1,90-1,99

Прочность на сжатие МПа 24,8 25,3 25-40 22-38

ТКЛР (20-520°С) 10"6К' 3,05 3,69 2,6-3,5 2,8-3,8

Теплопроводность Вт/м*К 14,5 10,4 9-17 7-13

УЭС мкОм*м 34 39 24-44 30-48

Относительное удлинение % 0,59 0,61 0,4-0,7 0,5-0,8

Содержание золы % 1,49 1,48 2-4 2-4

Результаты полученной аттестации являются положительным итогом данной работы и подтверждением правильности выбранных технических и технологических решений, а также возможности промышленного производства перспективных типов подовых блоков на ЗАО «НовЭЗ».

Срок службы подовых блоков зависит от различных факторов, в том числе, по усредненной оценке специалистов, от конструкции ванны - на 20%, от дизайна ванны - на 20%, от технологии монтажа обжига и пуска ванны - на 50%, от материала подовых блоков - на 10%. Однако в случае «нештатной работы» хотя бы одного блока, ванна выходит из эксплуатации полностью.

Использование подовых блоков перспективных марок позволило существенно увеличить срок службы электролизеров (табл.4).

Таблица 4 - Срок службы электролизеров, смонтированных с применением подовых блоков ЗАО «НовЭЗ», на отечественных алюминиевых заводах (усредненные данные)

1999г. 2000г. 2001г. 2002г. 2003г.

Срок службы, мес. 46,8 47,7 50,4 50,8 52,8

Ведутся работы по увеличению срока службы электролизеров до 72

месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана методика измерений микропрочности частиц наполнителей крупнозернистых углеродных материалов, в том числе подовых блоков. Методика включена в отраслевую систему обеспечения единства измерений путем разработки, утверждения и регистрации в ТК 109 «Электродная продукция» технических условия ТУ 1909-109-078-2005 «Материалы углеродные. Метод определения микропрочности».

2. Выполнены исследования микропрочности зерновых фракций антрацитов, термообработанных в различных промышленных агрегатах, и искусственного графита. Показано, что показатель прочности для исследованных фракций углеродных материалов при динамическом разрушении значительно отличается.

Показано, что целесообразно определять прочность зерновых фракций углеродных материалов после первой и второй стадий их разрушения.

3. Выполнены исследования по изучению особенностей свойств искусственных графитов с различной природой наполнителей и углеграфитовых материалов на их основе.

Впервые показано, что материал на основе графитированного антрацита не равнозначен материалу с использованием искусственного графита на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости. Отмечено, что различия обусловлены их разной адсорбционной способностью, характеризующей способность поверхности наполнителя удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Рекомендовано внести соответствующие коррективы в технологический процесс производства перспективных марок подовых блоков.

4. Проведены исследования вязкопластических свойств масс на основе зерновых фракций термоантрацитов, полученных в различных промышленных агрегатах, и искусственного графита. Показано, что массы на основе графита требуют повышенного содержания каменноугольного пека.

Показано, что увеличенная энергия смешивания и повышенная адсорбционная способность графита способствуют повышению прочности спекания его с пеком и повышает предел прочности на разрыв обожженных материалов.

5. Выполнены исследования зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в рецептуре материалов с высокотемпературной обработкой. Показано, что уровень всех физико-механических свойств подовых блоков определяется соотношением компонентов «термоантрацит - графит» в их рецептуре и подчиняется правилу аддитивности, при прочих равных условиях их получения.

6. Проведены исследования термостойкости перспективных марок подовых блоков с использованием физического моделирования экстремальных нагрузок. Подтверждено наличие зависимости показателя термостойкости электропроводных углеродных материалов подовых блоков от их удельного электрического сопротивления.

7. Установлены закономерности формирования структуры и свойств материала подовых блоков, предназначенных для алюминиевых электролизеров с повышенной плотностью тока и изготовленных с применением фюзини-товых антрацитов различной степени термообработки.

8. На основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства перспективных типов подовых блоков для мощных алюминиевых электролизеров новых поколений.

Образцы перспективных марок подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&D Carbon Ltd» (Швейцария). Результаты аттестации подтвердили высокий уровень эксплуатационных характеристик полученных блоков и правильность выбранных технических и технологических решений при организации на ЗАО «НовЭЗ» производства подовых блоков с широким диапазоном свойств.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Очков В.В., Селезнев А.Н., Ким B.C., Пирогов В.И., Котова JI.C., Вилисов В.В., Виноградов А.Ю., Уханова Т.В., Гнедин Ю.Ф. Выпуск промышленных образцов подовых блоков с различным содержанием графита и определение их качественных характеристик по методикам технических условий и международных стандартов DIN в условиях ЗАО «Новосибирский электродный завод» // Цветная металлургия. 2003. № 9. С. 28-37.

2. Селезнев А.Н., Очков В.В., Пирогов В.А., Котова Л.С., Гнедин Ю.Ф., Кохановский С.А., Виноградов А.Ю. Новые типы подовых блоков ЗАО «Новосибирский электродный завод». Некоторые закономерности формирования их свойств //Новые огнеупоры. 2004. № 9. С. 19-22.

3. Пирогов В.И., Селезнев А.Н., Гнедин Ю.Ф., Очков В.В. Высокотемпературная обработка антрацита в печах графитации // Цветная металлургия. 2004. № 9. С. 32-34.

4. Селезнев А.Н., Ким B.C., Пирогов В.И., Очков В.В. , Котова JT.C., Свиридов A.A., Подкопаев С.А., Гнедин Ю.Ф., Виноградов А.Ю., Апалькова Г.Д. Совершенствование эксплуатационных характеристик подовых блоков алюминиевых электролизеров // Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология: Материалы 2-ой международной конференции, Москва, 2003. - М„ МГУ, Изд-во «Престо-РК», 2003. С.34.

5 Очков В.В., Селезнев А.Н., Пирогов В.И., Апалькова Г.Д. Исследование вязкопластических свойств и спекаемости масс при производстве перспективных марок подовых блоков для алюминиевых электролизеров // Цветная металлургия. 2005. № 3. С. 25-30.

6. Очков В.В., Апалькова Г.Д., Селезнев А.Н., Пирогов В.И. Исследование микропрочности зерновых фракций материалов высокотемпературной обработки при производстве перспективных марок подовых блоков для алюминиевых электролизеров // Цветная металлургия. 2005. № 4. С. 26-30.

7. Селезнев А.Н., Апалькова Г.Д., Очков В.В.. Пирогов В.И. Термостойкость перспективных марок углеграфитовых блоков для подин алюминиевых электролизеров // Новые огнеупоры. 2005. № 5. С. 32-35.

8. Безруков А.Н., Слободчиков В.А., Кузин Б.М., Очков В.В. Керно-вая пересыпка для печей графитации электродов. Патент РФ 2061303. 1996.

9. Перевезенцев В.П., Очков В.В. Способ пакетировки керна печей графитации. Патент РФ 2059591. 1996.

Ю.Селезнев А.Н., Очков В.В., Котова Л.С. и др. Производство подовых блоков в соответствии с требованиями потребителей в ЗАО «Новосибирский электродный завод». // Материалы международная конференция огнеупорщи-ков и металлургов. Москва, 2004г. / Новые огнеупоры. 2004. №4. С. 76.

11. Селезнев А.Н., Очков В.В., Пирогов В.И., Котова Л.С. Зависимость коэффициента термического расширения и бальной оценки микроструктуры игольчатых коксов // Производство углеродной продукции. Проблемы обеспечения углеродистым сырьем: Сб. трудов. Вып. I. Под редакцией А.Н. Селезнева - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, С. 62-70.

12. Пирогов В.И., Очков В.В. Промышленное опробование импортного игольчатого кокса //Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология. Материалы 2-ой международной конференции, Москва, 2003. - М.: МГУ. Изд-во «Престо-РК». 2003. С. 118.

П.Селезнев А.Н., Пирогов В.И., Очков В.В., Котова Л.С., Вилисов В.В., Уханова Т.В. Опыт промышленного опробования импортного нефтяного игольчатого кокса. // Цветная металлургия. 2001. № 10. С. 34-37.

14. Селезнев А.Н., Пирогов В.И., Очков В.В., Котова Л.С. Оценка качества кокса игольчатой структуры. Цветная металлургия. 2002. № 10. С. 44-48.

«

Заказ № 1672 Объем п.л. Тираж 75 экз.

Типография ЗАО «Новосибирский электродный завод»

ИИ О 01 8

РНБ Русский фонд

2006-4 6951

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Современное состояние и тенденции развития производства подовых блоков для алюминиевых электролизеров

1.2. Сырьевые материалы в производстве подовых блоков

1.2.1. Антрацит.

1.2.2. Искусственный графит.

1.2.3. Каменноугольный пек.

1.3. Технология производства подовых блоков.

1.4. Свойства подовых блоков и их влияние на эксплуатационную стойкость.

1.5. Постановка задачи работы.

1.6. Объекты и методы исследований.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МИКРОПРОЧНОСТИ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1. Теоретические основы экспериментального исследования микропрочности углеродных материалов.

2.2. Разработка методики выполнения измерений микропрочности углеродных материалов.

2.3. Проведение экспериментальных исследований микропрочности материалов высокотемпературной обработки при производстве подовых блоков.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА перспективных типов подовых блоков для

АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ.

3.1. Исследование углеграфитовых материалов на основе графитов различной природы.

3.2. Исследование вязкопластических свойств пекоуглеродных композиций и их спекаемости при использовании фюзинитовых антрацитов Горловского бассейна с различной степенью их высокотемпературной обработки и искусственного графита.

3.3. Исследование зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в рецептуре материалов высокотемпературной обработки.

3.4. Исследования возможности вовлечения в производство углеграфитовых блоков для алюминиевых электролизеров возвратов производства графитированных электродов.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТИПОВ ПОДОВЫХ БЛОКОВ ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ

Выводы.

Новые тенденции в технологии производства алюминия, характеризующиеся интенсификацией технологических параметров как для существующих и модернизируемых, так и для вновь проектируемых алюминиевых электролизеров, ведут к соответствующему повышению требований к эксплуатационным характеристикам подовых блоков.

Разработка и освоение производства перспективных марок подовых блоков, способных выдерживать повышенные токовые нагрузки при их эксплуатации в агрессивных средах алюминиевых электролизеров, является актуальной проблемой современного электродного производства.

Основным направлением повышения качества угольной продукции как в отечественной, так и зарубежной практике, является повышение содержания в их рецептуре доли материалов с высокотемпературной обработкой - электрокальцинированного антрацита и искусственного графита.

На отечественных электродных заводах в качестве наполнителей используются высококачественные фюзинитовые антрациты Горловского бассейна с различной степенью высокотемпературной обработки в сочетании с искусственным графитом.

Разработка технологии и оптимизация технологических параметров производства и потребления блоков с повышенным содержанием графита продолжает оставаться объектом активных исследований производителей и потребителей как ближнего, так и дальнего зарубежья.

Эти же проблемы находят свое решение и на отечественных электродных заводах. Отечественные производители подовых блоков решают задачу повышения конкурентоспособности российских катодных блоков с учетом современных тенденций развития процесса электролиза на алюминиевых заводах, осваивая производство перспективных типов блоков с соответствующим решением технических и технологических проблем.

Вместе с тем и отечественные, и зарубежные исследователи отмечают, что при использовании материалов высокотемпературной обработки возникают производственные проблемы, связанные с получением бездефектной макро- и микроструктуры блоков.

Целью работы является научное обоснование, разработка и освоение технологии промышленного производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров новых поколений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Комплексное исследование основных закономерностей формирования физико-механических свойств материала подовых блоков при использовании термоантрацитов с различной степенью высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом.

2.Разработка методики выполнения измерений микропрочности сырьевых углеродных материалов (зерновых фракций термоантрацита и графита) посредством их динамического разрушения.

3. Исследование микропрочности зерновых фракций термоантрацита с различной степенью высокотемпературной обработки и искусственного графита. Выявление взаимосвязи их микропрочности с физико-механическими свойствами материала подовых блоков.

4.Исследование особенностей свойств искусственных графитов на основе углеродных материалов различной природы.

5.Исследование вязкопластических свойств и спекаемости пекоуглеродных композиций на основе термоантрацитов с различной степенью их высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом.

6.Исследование зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в их рецептуре углеродных материалов с высокой температурой обработки.

7.Исследование зависимости термостойкости подовых блоков от содержания в рецептуре материалов высокотемпературной обработки.

8.Исследования возможности вовлечения в производство углеграфитовых блоков для алюминиевых электролизеров возвратов материалов, образующихся при изготовлении графитированных электродов.

9.Выпуск опытных партий перспективных типов подовых блоков на основе антрацитов с различной степенью высокотемпературной обработки в смеси с искусственным графитом. Сравнительный анализ регламентируемых физико-механических свойств и термостойкости опытных партий перспективных типов подовых блоков с зарубежными аналогами.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом по новой технике ЗАО «Новосибирский электродный завод» и в рамках научно-исследовательской работы ««Исследование физико-химических свойств антрацитов с использованием новых методов исследований», номер государственной регистрации 0120.05033155.

Научная новизна.

Установлены закономерности формирования структуры и свойств углеграфитовых подовых блоков различных типов, предназначенных для эксплуатации в алюминиевых электролизерах с высокой токовой нагрузкой и изготовленных с применением фюзинитовых антрацитов различной степени термообработки.

Разработана методика измерений микропрочности частиц наполнителей, применяемых для производства крупнозернистых углеродных материалов, в том числе и подовых блоков. Методика включена в отраслевую систему обеспечения единства измерений путем разработки, утверждения и регистрации в ТК 109 «Электродная продукция» технических условий ТУ 1909-109-078-2005 «Материалы углеродные. Метод определения микропрочности».

Исследования микропрочности наполнителей, термообработанных в различных промышленных агрегатах, показали, что при динамическом разрушении зерен исследованных углеродных материалов величины микропрочности для них различны. Наименьшую прочность имеют зерна электрокальцинированного термоантрацита, наибольшую - зерна искусственного графита и антрацита из печей графитации.

Показано, что целесообразно определять прочность углеродных материалов в зерновых фракциях на первой и второй стадиях разрушения, в целях оценки прочности зерен с нереализованной трещиноватостью и прочности межпоровых стенок.

Установлено, что микропрочность, определенная при динамических нагрузках, не имеет ярко выраженных связей со свойствами, определенными при статическом нагружении образцов, что позволяет сделать вывод о наличии иных закономерностей разрушения при динамических нагрузках, в том числе и при термическом ударе.

Впервые показано, что материал на основе графитированного антрацита не равнозначен материалу с использованием искусственного графита на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости. Установлено, что эти различия обусловлены разной способностью удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Практическая значимость.

На основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства перспективных типов подовых блоков для эксплуатируемых модернизируемых и вновь создаваемых алюминиевых электролизеров.

Промышленные образцы перспективных марок подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&D Carbon Ltd» (Швейцария). Результаты аттестации подтвердили возможность применения новых типов подовых блоков для указанных конструкций электролизеров, исходя из уровня свойств блоков и мирового опыта их применения.

Начаты серийные поставки разработанных типов подовых блоков на отечественные и зарубежные алюминиевые заводы.

За период 2004г. - 1 квартал 2005г. отгружено около 6000 тонн указанных подовых блоков.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 2-ой международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», МГУ, Москва, 2003г.; научно-техническом совете ОАО «Углеродпром», Москва, 2003г.; научно-техническом совете ЗАО «Новосибирский электродный завод», Г.Новосибирск, 2005г.; на международной конференции огнеупорщиков и металлургов, Москва, 2004 г. и г. Братск, 2004 г.; отраслевых научно-практических конференциях в г. Челябинске, 2002 г. и г. Новочеркасске, 2004г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 3 тезисов докладов, получено 2 патента Российской Федерации.

Объем работы.

Диссертация изложена на 122 страницах, содержит 8 таблиц, 23 рисунка, библиографический список из 112 наименований и 4 приложения.

Выводы

1.Ha основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства перспективных типов подовых блоков для алюминиевых электролизеров новых поколений.

Физико-механические характеристики перспективных типов подовых блоков соответствуют лучшим зарубежным аналогам.

2.Проведены исследования термостойкости перспективных типов подовых блоков с использованием физического моделирования эктремальных ситуаций. Показано, что показатель термостойкости для исследованных композиционных углеродных материалов в условиях радиального градиента температуры, обеспечиваемого путем локального нагрева образца пропусканием электрического тока, для отечественной марки подовых блоков Н-3 не уступает зарубежному аналогу.

3.Установлено наличие зависимости показателя термостойкости электропроводных композиционных материалов с удельным электрическим сопротивлением во взаимосвязи с пределом прочности на разрыв.

4.При разработке новых композиционных углеграфитовых токопрово-дящих элементов для электролизеров новых поколений, необходим комплексных подход к определению оценки свойств блоков предусматривающий сочетание математических расчетов с физическим экспериментом, моделирующим экстремальные ситуации. б.Образцы перспективных типов подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&D Carbon Ltd» (Швейцария). Результаты аттестации подтвердили положительные итоги данной работы и технические возможности производства на ЗАО «НовЭЗ» подовых блоков с широким диапазоном свойств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана методика измерений микропрочности частиц наполнителей крупнозернистых углеродных материалов, в том числе и подовых блоков. Методика включена в отраслевую систему обеспечения единства измерений путем разработки, утверждения и регистрации в ТК 109 «Электродная продукция» технических условия ТУ 1909-109-078-2005 «Материалы углеродные. Метод определения микропрочности».

2. Выполнены исследования микропрочности зерновых фракций антрацитов, термообработанных в различных промышленных агрегатах, и искусственного графита. Показано, что показатель прочности для исследованных фракций углеродных материалов при динамическом разрушении значительно различается.

Показано, что целесообразно определять прочность зерновых фракций углеродных материалов после первой и второй стадий их разрушения.

3. Выполнены исследования по изучению особенностей свойств искусственных графитов с различной природой наполнителей и углеграфитовых материалов на их основе.

Впервые показано, что материал на основе графитированного антрацита не равнозначен материалу с использованием искусственного графита на основе коксов по показателям предела прочности на разрыв и термостойкости. Отмечено, что различия обусловлены их разной адсорбционной способностью, характеризующей способность поверхности наполнителя удерживать прослойку каменноугольного пека силами адсорбционного взаимодействия.

Рекомендовано внести соответствующие коррективы в технологический процесс производства перспективных типов подовых блоков.

4. Проведены исследования вязкопластических свойств масс на основе зерновых фракций термоантрацитов, полученных в различных промышленных агрегатах, и искусственного графита. Показано, что массы на основе графита требуют повышенного содержания каменноугольного пека.

Показано, что увеличение энергии смешивания и повышенная адсорбционная способность графита способствуют повышению прочности спекания его с пеком и повышает предел прочности на разрыв обожженных материалов.

5. Выполнены исследования зависимости физико-механических свойств подовых блоков от содержания в рецептуре материалов с высокотемпературной обработкой. Показано, что уровень всех физико-механических свойств подовых блоков определяется соотношением компонентов «термоантрацит - графит» в их рецептуре и подчиняется правилу аддитивности, при прочих равных условиях их получения.

6. Проведены исследования термостойкости перспективных марок подовых блоков с использованием физического моделирования экстремальных нагрузок. Подтверждено наличие зависимости показателя термостойкости электропроводных углеродных композиционных материалов подовых блоков от их удельного электрического сопротивления.

7. Установлены закономерности формирования структуры и свойств материала подовых блоков, предназначенных для алюминиевых электролизеров с повышенной плотностью тока и изготовленных с применением фю-зинитовых антрацитов различной степени термообработки.

8. На основании выполненных исследований и промышленных экспериментов разработана и освоена технология промышленного производства перспективных типов подовых блоков для мощных алюминиевых электролизеров новых поколений.

Образцы перспективных марок подовых блоков Н-1, Н-2 и Н-3 прошли аттестацию в независимой сертификационной лаборатории «R&Carbon Ltd» (Швейцария). Результаты аттестации подтвердили высокий уровень эксплуатационных характеристик полученных блоков и правильность вы бранных технических и технологических решений при организации произ водства на ЗАО «НовЭЗ» подовых блоков с широким диапазоном свойств.

1. Прокопов И.В. Российская алюминиевая промышленность и некоторые современные тенденции развития мирового рынка алюминия // Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. докладов X междунар.конф./ Красноярск, 2004.

2. Прошкин А.В., Пингин В.В., Симаков Д.А. Анализ футеровки электролизера РА-300 // Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. докладов X междунар.конф./ Красноярск, 2004.

3. Пингин В.В., Платонов В.В., Завадяк А.В., Осетковский В.Л. Опыт эксплуатации электролизера РА-300 // Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. докладов X междунар.конф./ Красноярск, 2004.

4. Тихомиров В.Н., Крылов Л.В., Солдатов А.А., Буркацкий О.В. Пути увеличения производительности электролизеров с обожженными анодами большой мощности // Алюминий Сибири-2003 г.: Сб. докладов IX междунар.конф./ Красноярск, «Бона компани», 2003.

5. Веселков В.В., Наринский В.И., Ткаченко Д.В., Аюшин Б.И., Шемет Ю.В., Ефремов Б.С. Разработка электролизера собожженными анодами на силу тока 300 кАЗОО // Алюминий Сибири-2003 г.: Сб. докладов IX междунар.конф./ Красноярск, «Бона компани», 2003.

6. Свердлин В.А., Верховский В.И„ Янко Э.А. Требования к качеству углеродной продукции для алюминиевой промышленности // Вопросы технического прогресса в электродной промышленности: Сб. научн.тр. / ОАО «Уральский электродный институт», Челябинск, 1999.

7. Селезнев А.Н., Апалькова Г.Д., Просвирина И.И., Полякова И.М. Совершенствование межгосударственных нормативных документов на электродную продукцию как один из эффективных путей управления ее качеством /

8. Алюминий Сибири 99 : Сб. науч. статей / Краснояр. гос. ун-т.; Красноярск, 1999. С. 52-55.

9. Apalkova G., Selesnev A., Scherruble V.G., Petrov B.F., Kokhanovski S.A.Design, development and production of cathode blocks for new generation of high power electrolyzers / 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

10. Ведерников Г.Ф., Юрков A.JT., Крылов JI.B. Испытания и освоение новых материалов футеровки в конструкции мощных электролизеров с обожженными анодами/ Алюминий Сибири 2002: Сб. докладов VIII между-нар.конф./ Красноярск, «Бона компани», 2002.

11. Нечаев Г.П., Лукин Н.А., Калужский Н.А., Дмитриев А.А., Зазулин А.И. Испытания подовых блоков с увеличенным содержанием графита на алюминиевых электролизерах/ Цветные металлы, № 8, 2004.

12. Нечипоренко Ю.Л., Олейник О.А. Опыт работы ОАО «Украинский графит» по повышению качества подовых блоков для на алюминиевых электролизеров / Алюминий Сибири 99 : Сб. науч. статей / Краснояр. гос. ун-т.; Красноярск, 1999.

13. Qi Zhong-hui, Liu Hong-bo, Xiang Zuo-Liang. Исследование графитового катодного материала для алюминиевого электролизера //Tansu jishu=Carbon Techn. 2003, № 4, С. 15-19.

14. Li F., Wang J., Wang N. Причины растрескивания зеленых углеродистых блоков для электролизеров и практические меры по предотвращению появления трещин //Tansu jishu=Carbon Techn. 2003, № 1.

15. Esser К. Совершенствование технологии в электролитическом производстве алюминия. Nachhaltige ProzeBoptimierung in der Aluminiumelektrolyse //Erzmetall. 2003. 56, № 6-7, C.323-326.

16. Pawlek R.P. Новое в технологии электролиза алюминия. Technologischer Fortschritt in der Aluminiumelektrolyse // Erzmetall. 2003. 56, № 8, c. 484-492,11 ил. Нем.

17. Hitmann F., Daimer J., Hohl В., Novak R., Tomala J/ Улучшение качества катода за счет использования интенсивного гомогенизатора при приготовлении зеленой смеси // Light Metals, 2004.

18. Wilkening S., Reny P. Определение скорости эрозии графитовых катодов // Light Metals, 2004.

19. Уразлина О.Ю. Новый подход к качеству продукции // Цветные металлы, №9, 1998.

20. Коротя А.С., Деркач В.В., Олейник О.А. Перспективы повышения качества подовых блоков производства ОАО «Украинский графит» // Цветные металлы, №9, 1998.

21. Новиков А.А. Повышение конкурентоспособности российских катодных блоков при современных тенденциях развития процесса электролиза на алюминиевых заводах // Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. докладов X между-нар.конф./ Красноярск, 2004.

22. Harald А.Оуе. Carbon Cathode Materials: Approval and Quality Control Procedures/ February, 1995. pp.14-21

23. Безруков A.H., Горбанева JI.B., Зеленкин В.Г., Апалькова Г.Д., Кузнецов JI.H. Подовые блоки для квазимонолитных подин / Разработка и освоение новых видов углеродной продукции М., 1987. (Сб.науч.тр. / НИИГра-фит,ГосНИИЭП)

24. Жуков В.В. Котова JT.C., Романова А.И. Тенденции и развитие технологии изготовления катодных блоков на Новосибирском электродном заводе / Алюминий Сибири 99 : Сб. науч. статей / Краснояр. гос. ун-т.; Красноярск, 1999. С. 75-76.

25. Кузнецов JT.H., Безруков А.Н., Половой Б.В., Апалькова Г.Д., Горбанева Л.В., Коченда Л.В., Аминов В.А., Атманский А.И. Шихта для изготовления футеровочных блоков // А.с. 1478595. 1989

26. Селезнев А.Н., Безруков А.Н., Слободчиков В.А., Котова Л.С., Жуков В.В., Апалькова Г.Д., Нонишнева Н.П. и др. Углеграфитовые подовые блоки для новых поколений мощных электролизеров: разработка, создание и освоение // Цветные металлы. 2000. № 4.

27. Пирогов В.И., Селезнев А.Н. Получение углеродного материала высокотемпературной обработки в печах графитации Новосибирского электродного завода // Цветные металлы. 2004. № 10. С.52-54

28. Пирогов В.И., Селезнев А.Н. Использование термоантрацита марки АПГ при производстве углеродной продукции на Новосибирском электродном заводе // Цветная металлургия. 2004. №10. С. 39-42

29. Чалых Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий Металлургия, М., 1972.

30. Сорлье М., Ойя Х.А. Катоды в алюминиевом электролизере /Пер. с англ. Полякова П.В. Красноярск: Изд. Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 1997. С. 460.

31. Селезнев А.Н. Углеродистое сырье для электродной промышленности. -М.: Профиздат, 2000.

32. Осташевская Н.С. Антрациты Горловского бассейна Западной Сибири -сырье для производства электродов. Новосибирск: Наука, 1978.

33. Пирогов В.И. Разработка технологии получения термоантрацита в печах графитации: Дис. канд.техн.наук / НииГрафит., М.-.2004.

34. ГОСТ 15490-70. Угли бурые, каменные, антрацит и термоантрацит. Методы определения механической прочности (дробимости). М., Изд-во стандартов, 1970.

35. ГОСТ 9521-74. Угли каменные. Метод определения коксуемости. М., Изд-во стандартов, 1974.

36. Сухоруков В.И. Научные основы совершенствования техники и технологии производства кокса. Екатеринбург, 1999.

37. Сысков К.И. Теоретические основы оценки и улучшения качества доменного кокса. М., Металлургия, 1984.

38. Сысков К.И. Методика определения прочности кусковых материалов // Заводская лаборатория, т. ХШ, 1947.

39. Сысков К.И., Тимофеева И.М., Царев В.Я. Определение прочности материалов в малых навесках//Заводская лаборатория, т. XXX, 1964.

40. ОСТ 48-301-86. Углеродные материалы. Термины и определения. Группа И00.МЦМСССР.ГР 8345854. 1987.

41. Островский B.C., Бейлина Н.Ю., Липкина Н.В., Синельников Л.З. Пековый кокс как наполнитель конструкционных графитов // Химия твердого топлива, № 1, 1995.

42. Островский B.C., Рощина А.А., Синельников Л.З. Прочностные характеристики коксов- наполнителей углеродных материалов // Химия твердого топлива, № 2, 1981.

43. Ощепкова Н.В., Зеленина В.В. Разработка и применение методов световой микроскопии для исследования углеграфитовых материалов // Методы исследования и свойства углеграфитовых материалов Сб.науч.тр. ГосНИИЭП, Вып. 2, Челябинск, 1969.

44. Красюков А.Ф. Нефтяной кокс Химия, М., 1966

45. Вергильев Ю.С., Аверина М.В., Макарченко В.Г., Калягина И.П. Исследование свойств углеродных материалов с игольчатым коксом-наполнителем // Химия твердого топлива, № 3,1978.

46. Рапопорт М.Б. Углеграфитовые межслойные соединения и их значение в металлургии алюминия.- Металлургия легких цветных металлов: М., ЦНИИЭИцветмет, 1967.

47. Соседов В.П., Чалых Е.В. Графитация углеродистых материалов. М., Металлургия, 1987.

48. Иванова Т.С., Сергеева Л.В., Давыдович Б.И., Сергеев Г.И. Об использовании графитированных возвратов в производстве электродного графита // Науч. тр. / НИИграфит, ГосНИИЭП, 1988: Совершенствование технологии электродного производства. С. 123-130.

49. Привалов В.Е., Степаненко М.А. Каменноугольный пек. Получение, применение, переработка. М.: Металлургия, 1981.-208 с.

50. Сидоров О.Ф. Проблемы сертификации качества электродного пека // Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология: Материалы 2-ой международной конференции, Москва, 2003.

51. Красникова О.В., Андрейков Е.И. Термоокисление смесей каменноугольного и пиролизного пеков // Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология: Материалы третьей международной конференции, Москва, 2004.

52. Бейлина Н.Ю. Структурные преобразования пеков при взаимодействии с углеродными наполнителями //Автореф. дис. д-ра техн.наук/ НииГрафит., М., 2000.

53. Балыкин В.П. Физико-химическое состояние системы наполнитель-связуюшее и его роль при формировании пекоуглеродных композиций // Автореф. дис.д-ратехн.наук/ ВУХИН, Екатеринбург, 1993.

54. Степаненко М.А., Привалов В.Е. Методы получения каменноугольного пека и совершенствования его качества как связующего и пропиточного материала: Обзор // Кокс и химия. 1983.

55. Глущенко И.М., Цвениашвили В.Ж., Ольферт А.Н., Долгих О.Ф. Мезо-фазные превращения при коксовании углей и углеродистых веществ // Химия твердого топлива, 1988. № 5.- С. 108-115.

56. Вергазова Г.Д. Структурно-механическая прочность пеков // Химия и технология топлив и масел. 1982. - № 9. - С. 29-31.

57. Мочалов В.В. Теоретические основы и технология производства новых углеродосодержащих материалов на основе каменноуголь ных пеков и высококипящих фракций каменноугольной смолы: Дис. . д-ра техн.наук / УХИН, Харьков, 1984

58. Шипков Н.Н., Островский B.C., Лапина Н.А. Каменноугольные пеки в производстве искусственных графитов // Химия твердого топлива. № 6, 1985.

59. Чалых Е.Ф., Русиновская Н.Н. Композиционное связующее на основе каменноугольного пека // Цветные металлы, № 6. 1983.

60. Бабенко Э.М. Новые виды связующих материалов и технология их применения в электродном производстве. Дис. д-ра техн. наук. Харьков: УХИН, 1988.

61. Kubica К., Topolincka Т. Improved the method of coal binders and impregnates evaluation . / 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

62. Lust K., Kehr D. Optimization of the mixing process in carbon production by the use of an integrated process control system / 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

63. Krzton A., Machnikowski J., Weber J. V. Chemical structure of coal tar pitches and their thermal behavior / 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

64. Kaloc V., Rostal D., Dvorak P. Characterisation of substances insolublt in quinoline/ 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

65. Butuzova L.F., Krzton A.F., Turchanina J.N., Isajeva L.N., Saranchik V. I. Intensification of synthesis reactions during carbonisation / 1-st World Conference on Carbon «Eurocarbon 2000» 9-13 juiy 2000, Berlin.

66. Yudate K, Nagasawa K, Kamashita M. Relationships between Mesophase in Binder Pitch and Properties of Carbon Anode for Aluminium Refinery //International Conference on Carbon, Bordeaux France, 2-6 July 1984.- P. 450451.

67. Hays D., Patrick J.W., Walker A. SEM Study of Binder Coke in Electrode Carbon // Fuel. 1983. - Vol.62.- P. 946-952.

68. Слепова B.M., Бабенко Э.М., Давидович Г.А. Об использовании в каче-^ стве связующего пека с повышенным содержанием нерастворимых в хинолине веществ // Цветные металлы. № 5, 1983.

69. Бабенко Э.М., Ильина М.Н., Плевин Г.В. Исследование пиролизных пе-ков как связующих и пропитывающих материалов для производства графитированных электродов//Химия твердого топлива. .№4. 1981.

70. Федотов М.В., Касперский В.Г. Некоторые аспекты производства графита на основе нефтяных связующих // Цветные металлы. № 3. 1983.

71. Филимонов В.А., Авраменко П.Я., Ваганова О.П. Обоснование грансо-става полизернистого наполнителя в технологии углеродных материалов // Химия твердого топлива . № 3. 1984.

72. Будзинский А.С., Авраменко П.Я., Филимонов В.А. Метод определения оптимального содержания связующего в коксопековых композициях // Цветные металлы. № 7. 1984.

73. Смирнов Б.Н., Варлаков В.П., Фиалков А.С. Морфология граничных слоев связующего в графитированных высоконаполненных сажепековых композициях // Коллоидный журнал. 1985. - Т. 47. - Вып. 1. - С. 204.

74. Лысова Г.А., Слепова В.М., Мочалов В.В. Влияние сырьевых материалов на качество графита // Формирование свойств электродного графита: Сб.науч.тр./«НИИГрафит», ГосНИИЭП-М., 1991

75. Устинов Ю.В. Проявление закономерностей при прессовании углеродных заготовок с прямым истечением // Формирование свойств электродного графита: Сб.науч.тр./«НИИГрафит», ГосНИИЭП М., 1991.

76. Шулепов С.В. Физика углеродных материалов. Челябинск: Металлургия, 1990.

77. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров Мм Издательский дом «Руды и металлы», 2001.

78. Вяткин С.Е., Деев А.Н., Нагорный В.Г., Островский B.C., Сигарев A.M., Соккер Г.А. Ядерный графит. Атомиздат, 1967.

79. Виргильев Ю.С., Деев А.Н., Козлов Н.И., Шурупов Ю.К. В кн.: Конструкционные материалы на основе графита. М., Металлургия, 1970,5.

80. Aeschbach P., Friedli Н., Etzel К. Energy savings through improved cathode construction // Light Metals. 1984. pp. 475-482.

81. Прохоров И.Ю. Термостойкость оксидных керамических материалов -Огнеупоры и техническая керамика, 2002 г., № 5. С. 37-47.

82. Коломейцев В.В., Суворов С.А., Коломейцева Е.Ф., Коломейцева О.В.

83. Термостойкость высокотемпературных материалов. Новые огнеупоры, 2004 г., № 8. С. 38-48.

84. Архипов Г.В., Баранцев А.Г., Пингин В.В. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния катодных устройств алюминиевых электролизеров // Сборник докладов V Международной конференции, Алюминий Сибири 99. Красноярск 2000.

85. Архипов Г.В., Пингин В.В., Третьяков Я.А. Температурные поля, напряженно- деформированное состояние и целостность подины катодных устройств с разными кожухами // Сборник докладов VII Международной конференции, Алюминий Сибири 2001. Красноярск 2001.

86. Архипов Г.В., Кужель B.C., Соколов А.Е., Бурцев А.Г. Математическое моделирование тепловых полей и напряженно-деформированного состояния анода // Сборник докладов VI Международной конференции, 5-7 сентября 2000 г. Алюминий Сибири 2000. Красноярск 2001.

87. Bates С., Stewart P.A., Wieserman L.F. Защита от термоудара для электролизных ванн. Thermal shock protection for electrolysis cells: Патент 6447667 США, МПК7 С 25, С 3/08. Патент № 09/765185; Заявл. 18.01.2001; Опубл. 10.09.2002; НПК 205/384.

88. Щербинин С.А., Архипов Г.В. Перспективы создания и применения математических моделей для прогнозирования алюминиевых электролизеров -Технико- экономический вестник «Русского Алюминия», № 2, 2003.

89. Бабкин М.Ю. Исследование формирования термопрочностных свойств катодных блоков и их взаимосвязь с параметрами ультразвукового контроля: Дис. канд. техн.наук / ВУХИН, Екатеринбург, 2000.

90. Апалькова Г.Д. К вопросу о термической стойкости углеграфитовых подовых блоков и подовых масс // Алюминий Урала-2003: Тезисы докладов VLLI научно- практической конференции, БАЗ, Филиал ОАО «СУАЛ», г.Краснотурьинск, 2003.

91. Свиридов А.А., Ружевская Л.Н., Подкопаев С.А., Рыбянец И.В. Некоторые особенности технологии производства термически стойких углеграфитовых материалов // Алюминий Сибири-2003: Сборник научных статей, Красноярск 2003.

92. Li F., Wang J., Wang N. Причины растрескивания блоков зеленых углеродистых блоков для электролизеров и практические меры по предотвращению появления трещин //Tansu jishu=Carbon Techn. 2003, № 1.

93. Kingery W.D. Factors affecting of thermal stress resistance ceramic materials American Ceramic Soc. V. 38, № 1, 1955.

94. Щелгаев B.H., Берикетов A.C., Атова P.A. Влияние дефектности молекулярной структуры на термостойкость полиперфтор-оксаалкилентриазинов -Пластические массы, № 10, 2002 г.

95. Шеррюбле В.Г., Селезнев А.Н., Апалькова Г.Д. Вязкопластические свойства масс на основе пеков с различной температурой размягчения // Химия твердого топлива, № 5. 2003

96. Апалькова Г.Д. К вопросу о закономерностях формирования прочности углеродных материалов// Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. докладов X между-нар.конф./ Красноярск, 2004. С.56-58.

97. Безруков А. Н., Слободчиков В. А., Кузин Б. М., Очков В. В. Керновая пересыпка для печей графитации электродов // Патент РФ 2061303, 1996

98. Перевезенцев В.П., Очков В.В. Способ пакетировки керна печей графитации // Патент РФ 2059591, 1996.

99. Рыбянец И.В., Ружевская JI.H., Нонишнева Н.П., Подкопаев С.А. Результаты разработки технологии подовых блоков с низким модулем упругости. Новые огнеупоры, 2004 г., 11. С. 16-17.

100. Калядов Е.В., Апалькова Г.Д., Глушков Н.В. Разрушение материала угольных электродов в условиях теплового удара // Разработка и освоение новых видов углеродной продукции: Сб.науч.трудов М.: НИИГрафит, Гос-НИИЭП. 1987. С. 75-82.

101. Калядов Е.В., Апалькова Г.Д., Глушков Н.В., Варыпаев Э.С., Кондра-шенкова Н.Ф. Способ определения термостойкости тугоплавких материалов. Авт. свид. 1188582. Заявл. 08.04.83; Опубл. 30.10.85. Бюл.40. HnKGOl N3/60.

102. Кирносов В.И. Измерение механических характеристик материалов. -М.: Изд-во стандартов. 1976., 240 с.

103. EIRICH. Processing technology for the preparation of carbon bodies, Germany, 2000. (Рекламный проспект)

104. Филимонов B.A., Авраменко П.Я., Плаксина А.К., Дмитриева Г.В., Апалькова Г.Д. Исследование реологических характеристик коксо-пековых композиций Цветные металлы, 1982, № 7., С.62-66.

105. Евсеева Н.В.,. Мельникова Н.С, Санников А.К., Негуторов Н.В., Иванова Т.Н. Способ определения допустимого тока для графитированных электродов. Авт.свид. 1341563. Заявл. 01.11.85; Опубл. 30.09.87. Бюл. № 36. МКИ COI № 27/04.

106. Калядов Е.В. Разработка технологии крупногабаритных угольных электродов для производства кремния: Дис. канд. техн.наук / МХТИ, М., 1988.

107. Изучить возможность создания технологии получения угольных элекутродов 1205 мм, допускающих работу на плотности тока 8,5 А/см : Отчет о НИР / ГосНИИЭП; Руководитель Е.В.Калядов. 12-85П-63; № ГР 01850025694; Инв. № 02870066331. - Челябинск, 1987.

108. НОВОСИБИРСКИЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ ЗАВОД

109. Закрытое акционерное общество (ЗАО «НовЭЗ»)1.O 9001 . ■гШиЫШ |1. АКТ e>s~. ^UtfpTjfo /1. О внедрении

110. Основание: справка по количеству отгрузки подовых блоков перспективного качества Составлен комиссией в составе:

111. Председатель комиссии: и.о. заместителя главного инженера по производству А.А.Спекторук1. Члены комиссии:

112. И.о. начальника производственного отдела Бурзак Л.Ю. И.о. начальника ЦППЭП Безрук Ю.В. Начальник ЦОГЭП Пфафенрот И.В. Начальник ЦМОЭП Блык И.А. Начальник ОТК Грицко В.Э.

113. В период 2004-2005 годов на Новосибирском электродном заводе внедрена технология производства перспективных марок подовых блоков для алюминиевых электролизеров.

114. С июня 2004 года производится выпуск перспективных подовых блоков марок Н-2, Н-3 в соответствии с технологическим регламентом выпуска подовых блоков для AJIKOA марок Н-2, Н-3.

115. Качественные характеристики перспективных подовых блоков:

116. Марка беж., МПа Дк, г/см1 Ди, г/см1 Е, ГПа на блоках, п, А, % УЭС, мкОм*м, на блоках, AL, •/. X Вт/м*К TKJIP, lO-'l/K

117. Методы контроля ГОСТ 23775 ТУ 1913109-0212003 ГОСТ 22892 п. 4 ТУ 1913109-0212003 ТУ 19131090212003 ГОСТ 22692 DIN 51911 ТУ 1913109-0212003 ТУ 1913109-0212003 ТУ 1913109-0212003

118. Требования к марке II-1 не менее 34 не менее 1,55 не менее 1,89 не более 12 не более 19,5 не более 3.5 не более 35 не более 0.7 не менее 9 не более 3.5

119. Фактические значения 37.747,8 1,561.58 1.911,92 5.2-10.5 17.718,5 1,92,1 24-35 0,4-0,5 9-10 3,2-3,3

120. Требования к марке Н-2 не менее 32 не менее 1,57 не менее 1,95 не более 10 не более 19 не более 2.0 не более 30 не более 0,5 • не менее 12 не более 3.3

121. Фактические значения 32,343,5 1.571,58 1,951,99 4,3-9,0 19- го,6 1.82.1 25-30 0,3 12 3,3

122. Требования к марке Н-3 не менее 21 не менее 1,58 не менее 2,02 не более 8 не более 22 не более 1,3 не более 22 не более 0,3 не менее 20 не более 3.3

123. Фактические значения 34-41 1,601,62 2,052,08 3,5-6.2 21-22 0.4 18-22 0,2-0.3 22 3,3-3,6

124. Из приведенных данных следует, что перспективные марки подовых блоков соответствуют требованиям потребителей.

125. Замечаний к качеству перспективных марок подовых блоков за период их эксплуатации не имеется.1. Комиссией сделаны выводы:

126. Внедрена технология производства перспективных марок подовых блоков для алюминиевых электролизеров.

127. Качественные характеристики перспективных марок подовые блоки соответствуют требованиям потребителей.

128. Замечаний к качеству перспективных марок подовых блоков за период их эксплуатации не имеется.

129. Председатель: Члены комиссии:

130. A.А.Спекторук Л.Ю.Бурзак Ю.В. Безрук И.В.Пфафенрот И.А.Блык1. B.Э.Грицко1. СПРАВКА№ 1по количеству отгрузки потребителям перспективных марок подовых блоков за 2004 год и 1 квартал 2005 года

131. Отгрузка потребителям подовых блоков всего -19 730 тонн, в том числе:- за 2004 год 17 021 тонн;- за 1 квартал 2005 года 2 709 тонн.

132. Отгрузка потребителям перспективных марок подовых блоков всего 5 981 тонн, в том числе:- за 2004 год 4 890 тонн;- за 1 квартал 2005 года -1 091 тонн.

133. Экономический эффект от производства перспективных марок подовых блоков за 2004 год и 1 квартал 2005 года1. Исходная информация:

134. Отгрузка потребителям перспективных марок подовых блоков, всего 5 981 тонн.

135. Цена реализации перспективных марок подовых блоков на 2 118 руб./тонну выше цены реализации подовых блоков по действующей технологии.1. Расчет:

136. Экономический эффект от производства перспективных марок подовых блоков составил -12 668 тыс. руб. (2118 руб. * 5981 руб.).

137. Заместитель генерального д* директор по экономике и фи1. А.А. Гузова1. ОАО «СУАЛ» филиал «ИркАЗ»1. АКТоб эксплуатационной стойкости подовых блоков типа Н-2 на основе электрокальцинированного антрацита на ОАО «СУАЛ» филиал «ИркАЗ»

138. В периоде 1.02.2004 года по 1.05.2005 года на ОАО «СУАЛ» филиал «ИркАЗ» на электролизеры типа С8Б, С8БМ, С2 установлены подовые блоки типа Н-2 производства 3 АО «Новосибирский электродный завод».

139. Подовые блоки типа Н-2 соответствуют предъявляемым требованиям ОАО «СУАЛ» филиал «ИркАЗ» к качеству подовых блоков.

140. Качественные характеристики подовых блоков типа Н-2 производства ЗАО «Новосибирский электродный завод»:п/п Показатель качества Единицы измерения Требуемые значения показателей качества Фактические средние значения показателей качества

141. Удельное электросопротивление мкОм.м не более 40 не более 40

142. Относительное удлинение % не более 0,6 0^7

143. Предел прочности на сжатие МПа 30-45 37,5

144. Предел прочности на изгиб, // оси прессования МПа не менее 10 10,19

145. Объёмная плотность r/CMJ не менее 1,54 1,58

146. Действительная плотность r/CMJ не менее 1,85 1,94

147. Пористость % не более 20 19,0

148. Модуль упругости ГПа не более 13 11,26и

149. Теплопроводность Вт/м.К не менее 10 12,09

150. Температурный коэффициент линейного расширения 10*f С не более 3,5 3,24

151. Зольность % не более 3,0 1,76

152. Время прохождения УЗК мс 260-320 260-320

153. Параметр неоднородности % не более 10 6,85

154. Серьезных замечаний к качеству и эксплуатационным характеристикам подовых блоков типа Н-2,. производства ЗАО «Новосибирский электродный завод», на ОАО «СУАЛ» филиал «ИркАЗ» нет.

155. Досрочных отключений электролизеров в капитальный ремонт, укомплектованных подовыми блоками типа Н-2 производства ЗАО «Новосибирский электродный завод», за период с 1.02.2004 по 1.05. 2005года не было.

156. Директор по производству и техническому обеспечению21. А.А.Ефимовt