Masas de ánodo para la electrólisis de aluminio
En la fabricación industrial de aluminio, considerado el principal metal no ferroso, las masas de ánodo son de gran importancia.
El aluminio tiene muchas aplicaciones gracias a sus excelentes características.
- Una de ellas es su alta resistencia específica, lo que hace que las piezas de aluminio tengan la misma resistencia que las de acero, pesando sólo la mitad. Esta propiedad es valorada especialmente en la construcción ligera, la industria aérea y automovilística.
- La buena conductividad eléctrica y térmica lo convierten en el material preferido en la electrónica y la electrotécnica.
- El efecto barrera absoluto contra el oxígeno, la luz y otros efectos medioambientales, y su excelente procesabilidad convierten al aluminio en una muy buena elección para aplicaciones de embalajes y recipientes, y gracias a su excelente reciclabilidad es el material de ciclo cerrado por excelencia.
El proceso de electrólisis de aluminio con pasta de ánodos
El aluminio es, después del oxígeno y el silicio, el tercer elemento más común en la geosfera y el metal más común en la corteza terrestre. Se encuentra generalmente en compuestos. A comienzos del siglo XIX se pudo obtener en su forma pura y en 1886 Charles Martin Hall y Paul Héroult desarrollaron simultáneamente, pero por separado, el proceso electrolítico para la obtención de aluminio. Aún en la actualidad este proceso, denominado también proceso Hall-Héroult, es, con muchas mejoras, el proceso industrial estándar. Consiste fundamentalmente en una reacción rédox que es forzada por una fuente de tensión continua. Al óxido de aluminio obtenido de la bauxita se le suministra carbono como agente de reducción, de forma continua y mediante ánodos, produce los gases CO- y CO2 y se quema. El aluminio reducido se acumula en el cátodo y puede ser extraído. Para 1 t de aluminio se necesitan alrededor de 500 kg de ánodos.
Los electrodos puros, como los que se utilizan en la electrólisis descrita, sólo se pueden producir con tipos especiales de coque, como por ejemplo el coque de petróleo, que se obtiene en grandes cantidades. Al coque molido se le agrega brea de alquitrán de hulla bituminosa como aglutinante. La brea queda como residuo en la destilación del alquitrán. A temperatura normal es sólida y puede ser triturada fácilmente. Bajo la influencia del calor, se derrite formando un líquido levemente viscoso. La temperatura de fusión de entre 95 °C y 120 °C dependiendo del peso molecular. Para obtener la masa de base con el fin de producir electrodos en la composición correcta se requiere de la correspondiente instalación de procesamiento. El coque de petróleo suministrado se parte previamente, se seca cuidadosamente, se muele, se tamiza, se revisa y se separa rigurosamente según el tamaño de los granos y se almacena provisoriamente.
Determinadas proporciones de granos de coque se pesan exactamente según las fórmulas prescritas, se precalientan y se mezclan con aglutinantes en amasadoras Buss caldeadas. El aglutinante es dosificado en estado líquido y se inyecta directamente en la zona de proceso. El aglutinante tiene la función de encapsular los granos de coque, penetrar en los poros y unirlos para lograr una masa pastosa similar a un puré. Al salir de la amasadora, la masa es moldeada en bloques de ánodos (ánodos precocidos) o en briquetas (para hornos Söderberg), según el uso previsto.
El proceso de electrólisis transcurre de manera continua, sin interrupciones. El suministro de ánodos debe estar asegurado en todo momento. El uso de la llamada “proven technology” y la más alta fiabilidad de las instalaciones es de central importancia.
Requisitos de compuestos
La amasadora Buss es desde los años 1950 la tecnología preferente para la preparación de masas de ánodo. La capacidad de producción, que en un principio era de 4 t/h, hoy es de 60 t/h y en un futuro será de 90 t/h, puede ser manejada perfectamente por el sistema. Mediante una optimización de la tecnología y del procedimiento, en los últimos años se ha podido cumplir exitosamente e incluso adelantarse a los requisitos cada vez más exigentes debido a la demanda de tensiones de corriente continua más altas (> 500 kA) y un empeoramiento de la calidad de las materias primas.
Las ventajas de la tecnología Buss frente a otras alternativas pueden resumirse de la siguiente manera:
todas las partículas de ánodo se someten durante el proceso de mezclado continuo a la misma intensidad de mezclado y al mismo tiempo de permanencia gracias al proceso de amasado perfectamente controlable. Mediante este cuidadoso proceso de mezclado, la distribución del tamaño de las partículas de la masa de ánodos permanece intacta. Esto da lugar a excelentes propiedades físicas de los bloques de ánodos y un óptimo comportamiento de calcinación en la electrólisis.
Los 3 tamaños disponibles cubren las actuales y futuras necesidades de rendimiento de producción de entre 20 y 90 t/h. La fiabilidad del sistema, la disponibilidad de piezas de recambio y el servicio prestado a lo largo de todo el ciclo de uso de la amasadora Buss, que comprende generalmente varias décadas, es algo legendario. Más de 100 equipos instalados en este sector y las continuas nuevas instalaciones brindan claro testimonio de ello.
Diseño típico de una instalación para masas de ánodo
Las instalaciones de amasadoras BUSS ofrecen las siguientes ventajas específicas
Más información
Descarges
-
COMPEO
-
BUSS Kneader Series KX
-
Aluminium Journal: Four-Flight Technology greatly enhances throughput and quality
-
Aluminium Times: KX Kneader series launch