प्रीबेक्ड उपभोज्य कार्बन एनोड

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

उपयोग और जीवन का अंत निपटान

गलाने की प्रक्रिया के समय, 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 सामान्यतः इन्हें त्याग दिया जाता है; चूंकि, 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 उत्पन्न किया 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 समय 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।

प्रीबेक्ड कार्बन एनोड के लिए औद्योगिक मानक[4][5][6]
गुण मानक सीमा
बेक्ड स्पष्ट घनत्व आईएसओ 12985-1 1.53-1.64 gcm-3
विद्युतीय प्रतिरोध आईएसओ 11713 55-62 μΩ for pressed anodes
सम्पीडक क्षमता आईएसओ 18515 40-48 MPa
यंग मापांक आरडीसी-144 3.5-5.5 GPa
तन्यता प्रबलता आईएसओ 12986-1 8-10 MPa for pressed anodes
ऊष्मीय चालकता आईएसओ 12987 3.5-4.5W mK-1
ताप विस्तार प्रसार गुणांक आरडीसी-158 3.5-4.5 x 10-6 K-1
एयर पारगम्यता आईएसओ 15906 0.5-1.5 nPm
कार्बोक्सी प्रतिक्रियाशीलता अवशेष आईएसओ 12988-1 84-96%
एयर प्रतिक्रियाशीलता अवशेष आईएसओ 12989-1 0.05-0.3% per minute
ग्रेन स्टेबिलिटी एन/ए 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] चूंकि, अत्यधिक घनत्व के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोलिसिस सेल में पहली बार उपयोग करने पर थर्मल शॉक और एनोड का फ्रैक्चर हो जाता है।[8]

विद्युत प्रतिरोध

कुशल एल्यूमीनियम गलाने के लिए एनोड के भाग 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] चूंकि, 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 समय एनोड विभिन्न प्रकार के प्रतिबल (यांत्रिकी) के अधीन होते हैं। एनोड को संपीड़न बल के प्रति प्रतिरोधी, इलास्टिक प्रतिबल के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए,[11] और भंगुर हुए बिना प्रभाव प्रतिरोधी है।[12][13] प्रीबेक्ड एनोड में कंप्रेसिव प्रबलता और यंग के मापांक के बीच संबंध के परिणामस्वरूप सामान्यतः कंप्रेसिव बल और इलास्टिक प्रतिबल के लिए एनोड के प्रतिरोध में समझौता होता है।[14]

तापीय चालकता और तापीय विस्तार

कम एनोड तापीय चालकता के परिणामस्वरूप "एयर बर्न" होता है, जैसा कि ऊपर विद्युत प्रतिरोध में बताया गया है।[15][16]

थर्मल शौक से बचने के लिए लो थर्मल एक्सपैंशन गुणांक वांछनीय हैं।[17][18]

कार्बन प्रतिक्रियाशीलता और एयर पारगम्यता

सामान्यतः कार्बन डाईऑक्साइड बर्न और एयर बर्न की संभावना को कम करने के लिए एनोड को कार्बन डाइऑक्साइड और एयर दोनों के लिए अपेक्षाकृत अभेद्य होना चाहिए, जिससे एनोड की गलाने की क्षमता कम हो जाती है।[19]

ग्रेन स्टेबिलिटी

हाई ग्रेन स्टेबिलिटी हाई एनोड संरचनात्मक अखंडता को इंगित करती है, जिससे एनोड की गलाने की क्षमता बढ़ जाती है। उच्च ग्रेन स्टेबिलिटी एनोड निर्माण के समय 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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