Для получения электролитическим методом чистого хлора (содержание хлора до 95-97%), его соединений, а также производства гидроксида натрия (каустической соды, едкого натра) вместе с катодом из малоуглеродистой стали используется графитовый анод.
Несмотря на то, что некоторое время назад графитированные анодные материалы стали вытесняться металлическими, их востребованность остается довольно высокой – показатели расхода, удельного электросопротивления и предела прочности на сжатие оптимальны для длительного использования.
Изготовление графитовых анодов
Как и подавляющее большинство графитсодержащих материалов, изделие получают из нефтяного кокса, который:
- прокаливается (температура прокаливания составляет порядка 1300 градусов);
- размалывается и просеивается;
- смешивается с пеком;
- проходит через прессование и обжиг;
- пропитывается пеком в автоклавном режиме, после чего вновь обжигается;
- графитируется при температуре до 3000 градусов.
Форма изделия определяется на этапе прессования, эксплуатационные характеристики зависят от соотношения кокса и пека при смешивании, количества циклов просеивания и обжига. При необходимости легко провести дообработку детали до нужной формы: механическая прочность заготовки сочетается с очень хорошей обрабатываемостью, что позволяет быстро придать аноду проектную геометрию и привести типоразмер в соответствие с требованиями отраслевого стандарта.
Справка: старые ГОСТ 11256-73 (ТУ) и ГОСТ 11256-65 отменены без замены. Производство анодов из графита, а также требования к их характеристикам – в том числе массогабаритным – и геометрии определяются только отраслевым стандартом.
|
Параметр |
Значение |
|
|---|---|---|
|
Удельное электросопротивление, мкОм·м |
9,1 |
|
|
Предел прочности при сжатии, МПа (н.м.) |
24,5 |
|
|
Массовая доля золя, % (н.б.) |
0,2 |
|
|
Общий износ, г / 1000 А·ч (н.б.) |
90,0 |
|
Изготавливаются из рядовых марок графита и имеют следующие стандартные размеры:
45 х 250 мм, 50 х 180 мм, 50 х 250 мм. Длина анодов может быть 1000 и 1100 мм.
Характеристики и особенности
Свойства, которые приобретает изделие после графитации, как нельзя лучше отвечают условиям их эксплуатации. Для графитового анода характерны:
- очень высокая электропроводность – удельное электросопротивление не превышает показатель в 9,1 мкОм/м (важно, что при повышении температуры изделия его электропроводность не уменьшается, а увеличивается);
- теплопроводность – выше, чем у большинства металлов, которые используются в электролитических процессах для получения хлора и хлоридов с металлическими, в том числе и ртутными, катодами;
- высокая термостойкость;
- низкая растворимость – материал практически инертен ко многим щелочам, кислотам и растворам солей (как одно из следствий – малое загрязнение электролитического раствора, что позволяет получить чистый продукт на выходе);
- достаточная для долгой эксплуатации механическая прочность и пластичность (так, предел прочности при сжатии составляет порядка 24,5 МПа);
- низкий износ в ходе эксплуатации (порядка 90 г/1000 Ач).
Температурный коридор, в котором изделие сохраняет большинство характеристик, довольно широкий. А значит, поведение во время эксплуатации графитированных анодов предсказуемо.
Марки анодов и их применение
Согласно отраслевому стандарту графитовый анод выпускается двух марок:
- изделия марки А применяются в электролитических процессах с катодами из углеродистой стали (в ходе подготовки к эксплуатации изделие обрабатывается раствором льняного масла в среде четыреххлористого углерода);
- для работы со ртутными катодами подходят изделия марки Б.
Применяется изделие в электролитических процессах для получения чистого хлора и его соединений, щелочей – в частности, каустической соды, а также перекиси водорода и надсерной кислоты в электролизерах. Успешно заменяет аноды из металла, демонстрируя большую стабильность характеристик, отсутствие загрязнения раствора и способствуя понижения расхода электроэнергии.