प्रीबेक्ड उपभोज्य कार्बन एनोड

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प्रीबेक्ड उपभोज्य कार्बन एनोड एक विशिष्ट प्रकार के एनोड हैं जिन्हें हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया | हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया का उपयोग करके एल्यूमीनियम गलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

उपयोग और जीवन का अंत निपटान

गलाने की प्रक्रिया के दौरान, ये एनोड अल्यूमिनियम ऑक्साइड या एल्यूमीनियम फ्लोराइड युक्त इलेक्ट्रोलीज़ सेल के भीतर निलंबित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया में उत्पादित एल्यूमीनियम के प्रति टन लगभग 450 किलोग्राम एनोड की दर से एनोड की खपत होती है।[1] खर्च किए गए एनोड का औद्योगिक उपयोग बहुत कम होता है और आम तौर पर इन्हें त्याग दिया जाता है; हालाँकि, एल्यूमीनियम फ्लोराइड को संसाधित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एनोड में कुछ मात्रा में हाइड्रोजिन फ्लोराइड हो सकता है और खतरनाक अपशिष्ट निपटान प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।[2] खर्च किए गए एनोड के लिए औद्योगिक उपयोग खोजने के प्रयासों ने छोटे पैमाने की फाउंड्री में कोक के लिए लागत प्रभावी विकल्प के रूप में एनोड का उपयोग करने के प्रस्तावों को जन्म दिया है, जिनके पास कोक की तैयार आपूर्ति की कमी है, और आधुनिक इलेक्ट्रिक भट्टियां नहीं खरीद सकते हैं।

औद्योगिक मानक

एनोड के गुण बड़े पैमाने पर बेकिंग प्रक्रिया के दौरान निर्धारित होते हैं और स्वीकार्य आउटपुट दक्षता सुनिश्चित करने और उत्पादित अवांछनीय उपोत्पाद की मात्रा को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए।[3] उस अंत तक, एल्यूमीनियम गलाने उद्योग ने सुसंगत, इष्टतम प्रदर्शन के उद्देश्य से वाणिज्यिक बड़े पैमाने पर उत्पादित एनोड के लिए स्वीकार्य मूल्यों की एक श्रृंखला पर समझौता किया है।

Industrial Standards for Prebaked Carbon Anodes[4][5][6]
Property Standard Range
Baked apparent density ISO 12985-1 1.53-1.64 gcm-3
Electrical resistance ISO 11713 55-62 μΩ for pressed anodes
Compressive strength ISO 18515 40-48 MPa
Young's modulus RDC-144 3.5-5.5 GPa
Tensile strength ISO 12986-1 8-10 MPa for pressed anodes
Thermal conductivity ISO 12987 3.5-4.5W mK-1
Coefficient of thermal expansion RDC-158 3.5-4.5 x 10-6 K-1
Air permeability ISO 15906 0.5-1.5 nPm
Carboxy reactivity residue ISO 12988-1 84-96%
Air reactivity residue ISO 12989-1 0.05-0.3% per minute
Grain stability N/A 70-90%


औद्योगिक मानकों का महत्व

घनत्व

उच्च बेकिंग तापमान के परिणामस्वरूप उच्च घनत्व वाले एनोड होते हैं, जो कम पारगम्यता प्रदर्शित करते हैं और इसलिए एनोड के परिचालन जीवन को बढ़ाते हैं।[7] हालाँकि, अत्यधिक घनत्व के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोलिसिस सेल में पहली बार उपयोग करने पर थर्मल शॉक और एनोड का फ्रैक्चर हो जाएगा।[8]


विद्युत प्रतिरोध

कुशल एल्यूमीनियम गलाने के लिए एनोड के हिस्से पर कम प्रतिरोध (बिजली) की आवश्यकता होती है। कम प्रतिरोध के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोलिसिस सेल के वोल्टेज पर अधिक नियंत्रण होता है और प्रतिरोधी हीटिंग से जुड़ी ऊर्जा हानि कम हो जाती है।[9] हालाँकि, कम विद्युत प्रतिरोध वाले एनोड भी बढ़ी हुई तापीय चालकता प्रदर्शित करते हैं। एनोड जो बहुत अधिक गर्मी का संचालन करते हैं वे तेजी से ऑक्सीकरण करेंगे, जिससे उनकी गलाने की क्षमता कम हो जाएगी या समाप्त हो जाएगी, जिसे उद्योग की भाषा में एयर बर्न कहा जाता है।[10]


यांत्रिक शक्ति (संपीड़न शक्ति, यंग मापांक, तन्य शक्ति)

निर्माण, परिवहन और उपयोग के दौरान एनोड विभिन्न प्रकार के तनाव (यांत्रिकी) के अधीन होते हैं। एनोड को संपीड़न बल के प्रति प्रतिरोधी, लोचदार तनाव के प्रति प्रतिरोधी होना चाहिए,[11] और भंगुर हुए बिना प्रभाव प्रतिरोधी है।[12][13] प्रीबेक्ड एनोड में कंप्रेसिव ताकत और यंग के मापांक के बीच संबंध के परिणामस्वरूप आमतौर पर कंप्रेसिव बल और लोचदार तनाव के लिए एनोड के प्रतिरोध में समझौता होता है।[14]


तापीय चालकता और तापीय विस्तार

कम एनोड तापीय चालकता के परिणामस्वरूप हवा जलती है, जैसा कि ऊपर विद्युत प्रतिरोध में बताया गया है।[15][16] थर्मल झटके से बचने के लिए कम थर्मल विस्तार गुणांक वांछनीय हैं।[17][18]


कार्बन प्रतिक्रियाशीलता और वायु पारगम्यता

आम तौर पर कार्बन डाईऑक्साइड जलने और वायु जलने की संभावना को कम करने के लिए एनोड को कार्बन डाइऑक्साइड और हवा दोनों के लिए अपेक्षाकृत अभेद्य होना चाहिए, जिससे एनोड की गलाने की क्षमता कम हो जाएगी।[19]


अनाज स्थिरता

उच्च अनाज स्थिरता उच्च एनोड संरचनात्मक अखंडता को इंगित करती है, जिससे एनोड की गलाने की क्षमता बढ़ जाती है। उच्च ग्रेन स्थिरता एनोड निर्माण के दौरान कण क्षरण को भी कम करती है।[20]


संदर्भ

  1. ↑ "Aluminium for Future Generations – Anode Production". primary.world-aluminium.org. Retrieved 2015-10-29.
  2. ↑ Hocking, M.B. (1985). आधुनिक रासायनिक प्रौद्योगिकी और उत्सर्जन नियंत्रण. Berlin: Springer-Verlag. p. 244. ISBN 9783642697753.
  3. ↑ Fisher, Keller and Manweiller (January 2009). "Anode plants for tomorrow's smelters: Key elements for the production of high quality anodes" (PDF). Aluminium International Today. Retrieved 28 October 2015.
  4. ↑ Marsh, H. and K. Fiorino. Carbon Anodes. in Fifth Australasian Aluminium Smelter Technology Workshop. 1995. University of New South Wales Kensington Campus, Sydney, Australia: L. J. Cullen Bookbinders
  5. ↑ Sadler, B.A. and B.J. Welch. Anode Consumption Mechanisms- A Practical Review of the Theory & Anode Property Considerations. in Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  6. ↑ Barclay, R. Anode Fabrication, Properties & Performance. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne
  7. ↑ Sadler, B. Anode consumption and the ideal anode properties. in Fourth Australasian Aluminium Smelting Technology Workshop. 1992. Sydney, Australia
  8. ↑ Sadler, B.A. and B.J. Welch. Anode Consumption Mechanisms- A Practical Review of the Theory & Anode Property Considerations. in Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  9. ↑ Sadler, B. Anode consumption and the ideal anode properties. in Fourth Australasian Aluminium Smelting Technology Workshop. 1992. Sydney, Australia
  10. ↑ Thyer, R., Anode coating is reducing air burn, in CSIRO research in materials processing and metal production. 2007, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation: Melbourne. p. 1-2
  11. ↑ Sadler, B.A. and B.J. Welch. Anode Consumption Mechanisms- A Practical Review of the Theory & Anode Property Considerations. in Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  12. ↑ Tomsett, A. Anode Baking Furnace Operation. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  13. ↑ Barclay, R. Anode Fabrication, Properties & Performance. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne
  14. ↑ Barclay, R. Anode Fabrication, Properties & Performance. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne
  15. ↑ Sadler, B.A. and B.J. Welch. Anode Consumption Mechanisms- A Practical Review of the Theory & Anode Property Considerations. in Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  16. ↑ Kuang, Z., J. Thonstad, and M. Sørlie, Effects of Additives on the Electrolytic Consumption of Carbon Anodes in Aluminium Electrolysis. Carbon, 1995. 33(10): p. 1479-1484
  17. ↑ Sadler, B.A. and B.J. Welch. Anode Consumption Mechanisms- A Practical Review of the Theory & Anode Property Considerations. in Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne, Australia
  18. ↑ Barclay, R. Anode Fabrication, Properties & Performance. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne
  19. ↑ Marsh, H. and K. Fiorino. Carbon Anodes. in Fifth Australasian Aluminium Smelter Technology Workshop. 1995. University of New South Wales Kensington Campus, Sydney, Australia: L. J. Cullen Bookbinders
  20. ↑ Barclay, R. Anode Fabrication, Properties & Performance. in 7th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference & Workshops. 2001. Melbourne
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