Исследование физико-химических свойств анодной массы с использованием тяжелой смолы пиролиза

Горохов А.П¹.,Угапьев А.А².Спешилов Е.Г³.,Серебренников О.Г⁴., Белоусова Е.В⁵.

¹Студент кафедры Химической Технологии Иркутского государственного технического университета.

²Аспирант кафедры Химической Технологии Иркутского государственного технического университета.

³Студент кафедры Химической Технологии Иркутского государственного технического университета.

⁴Студент кафедры Химической Технологии Иркутского государственного технического университета.

⁵Студент кафедры Химической Технологии Иркутского государственного технического университета.

Наряду с низшими олефинами процесс пиролиза является источником получения тяжелых смол пиролиза (ТСП). В связи с большими масштабами и темпами наращивания мощностей этиленового производства, также тенденцией утяжеления пиролизого сырья объем выработки ТСП значительно вырос. Таким образом, большие масштабы производства, а также особенности химической природы ТСП превращают ее из отходов в один из целевых продуктов, от рационального использования которого существенно зависит экологическая и экономическая эффективность этиленовой установки. В данной статье рассмотрена возможность использования ТСП в производстве «сухой» анодной массы для цветной металлургии.

Сырьем для производства анодной массы и обожженных анодов служат электродные каменноугольные пеки и электродные коксы (нефтяные или пековые). Следует отметить, что правильный подбор исходных материалов является наиболее сложной задачей подготовки производства. Главным недостатком каменноугольного пека является высокая канцерогенная активность, обусловленная спецификой химического состава и значительным содержанием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и фенолов, усиливающих действие ПАУ.[1]

Для проведения лабораторных исследований отобраны представительные пробы исходных материалов, прошедших обычную подготовку в промышленных условиях. Были приготовлены и испытаны 4 опытные партии анодной массы, в которых в достаточно широких пределах изменяли дозировку ТСП в коксовую шихту (1-10%), при неизменных параметрах дозировки коксовой шихты и температуры смешивания. В качестве кокса-наполнителя использовали сортовые коксовые материалы, отобранные в цехе анодной массы БРАЗа, в качестве связующего применяли каменноугольный пек марки «В», ТСП -марки А (ОАО «Ангарский завод полимеров»)[2]

Результаты технологического опробования анодной массы представлены в таблице № 1.

Таблица № 1. «Физико-химические свойства «сухой» анодной массы с разной дозировкой смолы пиролиза»

Содержание ТСП, %	Содержание каменноугольного пека, %	Удельное электросопротивление, мкОм-м	Кажущаяся плотность, кг/м^3	Реакционная способность в токе СОг, мг/смч	Пористость, %
-	26,0	71,00	1520	43,6	24,49
1	25,7	74,52	1480	43,3	26,65
5	24,7	76,61	1480	39,5	26,85
10	23,4	70,31	1480	37,0	26,68

Работа выполнялась так, чтобы свести к минимуму влияние свойств кокса-наполнителя, грансостава коксовой шихты и технологии приготовления анодной массы на результаты исследований. Тем самым создавались условия для максимального выявления влияния смолы пиролиза на качество анодной массы [3,4].

Установленные закономерности изменения свойств компаундированного связующего показывают, что при увеличении количества смолы пиролиза в смеси существенно улучшаются реологические свойства, что свидетельствует о пластифицирующей способности ТСП. При увеличении содержания ТСП в связующем наблюдается снижение разрушаемости анодной массы. С учетом полученных данных испытаний производилась оценка ожидаемого технического и экологического эффекта. По результатам расчета ожидаемого расхода анодной массы на 1 тонну алюминия и количества канцерогенных веществ в массе при использовании каменноугольного высокотемпературного пека в смеси со смолой пиролиза (в качестве связующего для «сухой» анодной массы) получены следующие показатели:

- снижение расхода анодной массы на 6,7 кг/т А1;

- снижение содержания бенз(а)пирена в анодной массе в 1,7 раза.

Таким образом, результатами выполненных испытаний показана возможность и целесообразность использования высокотемпературного угольного пека в смеси с тяжелой смолой пиролиза, что позволит улучшить экологию металлургического производства, в частности снизить содержание канцерогенных веществ в воздухе рабочей зоны, а также рационально использовать нецелевой продукт нефтепереработки - тяжелую смолу пиролиза.

Литература:

1. Янко Э.А.Аноды алюминевых электролизеров.М. Изд-во: «Руда и металлы», 2001.-670с.

2.Дошлов О.И, Лебедева И.П. «Нефтепереработка – 2008» .Материалы конференции .Уфа:Изд-во ГУП ИНХП РБ.2008. С.285-286.

3. Mannweiler, U. Reduction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) by using petroleum pitch as binder material: a comparison of anode properties and anode behavior of petroleum pitch and coal tar pitch anodes Fuel and Energy Abstracts Volume: 38, Issue: 6, November, 1997, pp. 431

4.Угапьев А.А., Ким И.В., Лобова П.А., Хомченко М.Н..Экологические требования к нефтяным пекам. Материалы докладов XV Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием, 2010.- 355 с.