Anodenmassen für die Elektrolyse von Aluminium
Um eine Tonne Aluminium herzustellen, benötigt man etwa 500kg Kohlenstoffanode
Bei der industriellen Herstellung von Aluminium, das als wichtigstes Nichteisenmetall gilt, sind die sogenannten Anodenmassen von zentraler Bedeutung.
Viele Einsatzmöglichkeiten sind durch die herausragenden Eigenschaften von Aluminium möglich:
- Wie die hohe spezifische Festigkeit, die Bauteile mit gleicher Festigkeit im Vergleich mit Stahl nur halb so schwer sein lässt. Dies wird besonders im Leicht-, Flug- und Fahrzeugbau geschätzt.
- Die gute elektrischen und Wärme-Leitfähigkeiten machen es zu einem bevorzugten Werkstoff in der Elektrotechnik und Energieübertragung.
- Aluminium ist ein vielseitiger Werkstoff, der sich durch eine widerstandsfähige Oxidschicht auszeichnet. Diese macht einen zusätzlichen Schutzanstrich überflüssig, da das Material gegen "normale" Umwelteinflüsse wie Sauerstoff, Salzwasser, Hitze und Kälte beständig ist.
- Die hohe Rezyklierbarkeit von Aluminium spielt in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle.
Typische Anwendungsbereiche
Das Element Aluminium ist in der Erdhülle, nach Sauerstoff und Silizium, das dritthäufigste Element und in der Erdkruste das häufigste Metall. Es liegt nur in Verbindungen vor. Am Anfang des 19.Jahrhunderts gelang es, es in reinerer Form zu gewinnen und 1886 haben Charles Martin Hall und Paul Héroult etwa gleichzeitig, unabhängig voneinander, die Schmelzflusselektrolyse entwickelt.
Dieses nach ihnen benannte Verfahren ist, mit vielen Verbesserungen, noch heute der industrielle Standardprozess. Dieses Verfahren besteht im Wesentlichen aus einer Redoxreaktion, die durch das Anlegen einer Gleichspannungsquelle erzwungen wird: Dem aus Bauxit gewonnenen Aluminiumoxid wird Kohlenstoff als Reduktionsmittel angeboten.
Dieser Kohlenstoff wird mittels Anode kontinuierlich zugeführt, verbindet sich zu CO- und CO2-Gasen und brennt entsprechend ab. An der Kathode fällt das reduzierte Aluminium an und kann abgeführt werden. Für die Herstellung von 1 t Aluminium werden ca. 500 kg Anode benötigt. Reine Elektroden, wie sie in der beschriebenen Elektrolyse gebraucht werden, lassen sich nur mit besonderen Kokssorten herstellen.
Darum werden Spezialkoks, wie z.B. der in größeren Mengen erhältliche Petrolkoks verwendet. Als Bindemittel wird Steinkohlenteerpech dem Koksmahlgut zugesetzt. Dieses Pech bleibt als Rückstand bei der Teerdestillation. Bei gewöhnlicher Temperatur ist es fest und lässt sich leicht zerkleinern.
Unter Wärmeeinfluss schmilzt es zu einer niedrigviskosen Flüssigkeit, Schmelzpunkt je nach Molekulargewicht 95° bis 120°C. Zur Gewinnung der Grundmasse für die Herstellung der Elektroden in richtiger Zusammensetzung ist eine entsprechende Aufbereitungsanlage erforderlich. Der angelieferte Petrolkoks wird vorgebrochen, sorgfältig getrocknet, gemahlen, gesiebt, gesichtet und, nach Körnung scharf getrennt, in verschiedenen Bunkern zwischengelagert.
Bestimmte Anteile der Kokskörnung werden nach vorgeschriebenen Rezepten genau abgewogen, vorgewärmt und in beheizten BUSS Ko-Knetern mit dem Bindemittel vermischt. Das Bindemittel wird dem Ko-Kneter direkt in den Prozessraum eingespritzt. Das Bindemittel hat die Aufgabe, die Kokskörner einzuhüllen, in deren Poren einzudringen und sie miteinander zu einer pastösen bzw. breiartigen Masse zu verbinden.
Die Masse wird nach dem Verlassen des Ko-Kneters, je nach Verwendung, mit Hilfe von Rüttelverdichtern zu Blockanoden verformt (für vorgebrannte Anoden) oder dann zu Briketts (für Söderberg-Öfen) verarbeitet.Der Elektrolyseprozess läuft absolut kontinuierlich ab und wird nicht unterbrochen. Die Versorgung mit Anoden muss jederzeit sichergestellt sein. Der Einsatz von sogenannter „Prooven Technology“ und damit höchster Zuverlässigkeit der Anlagen ist von zentraler Bedeutung.
Vorteile
Die Vorteile der BUSS Compoundier-Technologie für die Aufbereitung von Anodenmassen
Anforderungen an die Compoundierung
von Anodenmassen
Der BUSS Ko-Kneter ist schon seit den 1950er Jahren die Compoundier-Technologie der Wahl für das Aufbereiten von Anodenmassen. Die Ausstosskapazitäten von anfänglich 4 t/h bis heute über 60 t/h können mit dem Compoundier-System in hervorragender Weise gehandhabt werden.
Durch eine Optimierung der Technologie und des Verfahrens konnte in den letzten Jahren den gesteigerten Anforderungen durch höhere Gleichstromspannungen (> 500 kA) und sich verschlechternde Rohstoff-Qualitäten äußerst erfolgreich erfüllt oder gar vorgegriffen werden.
Die Vorteile der BUSS-Technologie gegenüber Alternativen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Jeder Kokspartikel erfährt im kontinuierlichen Mischprozess die gleiche Mischintensität und Verweilzeit durch den sehr gut kontrollierbaren Knetprozess. Durch den schonenden Mischvorgang bleibt die Partikelgrößenverteilung der Anodenmasse exakt erhalten. Dies ermöglicht exzellente physikalische Eigenschaften der Anodenblöcke und optimales Abbrennverhalten in der Elektrolyse.
Die zur Verfügung stehenden 2 Baugrößen decken die geforderten Durchsatzleistungen von 20-65 t/h ab. Die Zuverlässigkeit, die Verfügbarkeit von Verschleißteilen und Services über den ganzen Einsatzdauerzyklus des BUSS Ko-Kneters und des Compoundier-Systems, die meist mehrere Jahrzehnte umfasst, gelten als legendär. Die mehreren 100 Anlagen im Feld und die kontinuierlichen Neuinstallationen zeugen in eindrücklicher Weise davon.
Typisches Anlagenlayout
BUSS Ko-Kneter
auf der ganzen Welt
Unsere patentierten Ko-Kneter sind heute weltweit vertreten und unterstützen unsere Kunden in der Produktion von Aluminium. Mit Hilfe der BUSS Compoundieranlagen können unsere Kunden alle anspruchsvollen Anforderungen der Compoundierung von Anodenmasse bewältigen.
Anzahl der eingesetzten Ko-Kneter in der Anodenmassen-Compoundierung
