PL164275B1

PL164275B1 - Kompozycja do otrzymywania elektrody Soderberga i sposób wytwarzania kompozycjido otrzymywania elektrody Soderberga PL

Info

Publication number: PL164275B1
Application number: PL89281688A
Authority: PL
Inventors: Pitchaiya Chandramouli
Original assignee: Borden Inc
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1994-07-29
Also published as: YU46942B; NO177066B; US4897170A; DD295878B5; ES2052002T3; DD288145A5; DE68913906T2; AU615288B2; DD295877B5; ATE102910T1; CA1309205C; HUT52902A; RU2099443C1; YU192889A; AU3311089A; DE68913906D1; HU208390B; JP2989834B2; NO891529L; EP0367372A1

Description

Przedmiotem wynalazkujest kompozycja do otrzymywania elektrody Soderberga i sposób wytwarzania kompozycji do otrzymywania elektrody Soderberga, przy użyciu ulegającego rozpadowi spoiwa fenolowego o dużej zawartości węgla.

Znana jest od początku XX wieku technologia wytwarzania ciągłej elektrody węglowej Soderberga. W procesie Soderberga wytwarza się samospiekającą się elektrodę, którą formuje się w sposób ciągły z miękkiej mieszanki węglowej, spiekanej w tym samym piecu, w którym wykorzystuje się elektrodę. Proces Soderberga jest procesem ciągłym, w którym wprowadza się pastę do górnego końca urządzenia do wytwarzania elektrody. Pasta stanowi mieszaninę agregatu węglowego i spoiwa smołowego. Przy przechodzeniu przez obszar ze spadkiem temperatury pasta utwierdza się w sposób zbliżony do tworzenia się galarety, tracąc składniki lotne i zachowując termoplastyczność. W strefie stosowania, pasta utwardza się i uzyskuje postać elektrody w wyniku zagęszczania grafityzacji spoiwa w temperaturach pracy elektrolizera. W elektrolizerze elektroda pracuje i z upływem czasu w sposób ciągły zużywa się.

Urządzenie do otrzymywania elektrody Soderberga zawiera użebrowany cylinder z cienkiej blachy stalowej, do którego załadowuje się od góry pastę elektrodową. Uformowana elektroda, która wystaje z dolnego końca urządzenia Soderberga, w sposób ciągły zużywa się w piecu. W pewnych odstępach czasu urządzenie uruchamia się, aby umożliwić opadnięcie elektrody uformowanej w urządzeniu tak, aby zastąpić tę część elektrody, która uległa zużyciu, co umożliwia z kolei opadnięcie pasty znajdującej się w górnym końcu urządzenia. W opisie cala struktura pasty elektrodowej jest określana jako elektroda, choć tylko spiekana część dolna działa jako elektroda.

Cylindryczny uchwyt urządzenia Soderbergajest zazwyczaj typu obejmy chłodzonej wodą i ma za zadanie umożliwienie stopniowego przesuwania się elektrody z określoną szybkością. Elektroda pracuje przez cały czas prowadzenia procesu, tak że przepływa przez nią stale prąd. Połączenie elektryczne uzyskuje się za pomocą kontaktu ślizgowego między obejmą i obudową elektrody.

W opisie określenie anoda używa się wtedy, gdy spiekana elektroda węglowa lub grafitowa jest stosowana jako anoda w konkretnej elektrolizie, np. przy wytwarzaniu glinu lub w elektrolizie solanki. Określenie elektroda odnosi się do wyrobu, którego przeznaczeniem jest przewodzenie prądu elektrycznego.

Szybkość, z jaką elektroda Soderberga zużywa się, zależy od jej zastosowania. Tak np. w piecu do wytwarzania karbidu lub żelazostopów szybkość podawania może być w zakresie od około 10 do około 50 cm/dzień. Jako materiały do wytwarzania elektrody Soderberga stosuje się spiekany antracyt, sam lub w mieszaninie ze spiekanym koksem naftowym oraz pak średni.

Zastosowanie procesu Soderberga w procesach produkcji glinu jest bardzo rozpowszechnione w świecie. Pastę anodową wytwarza się zazwyczaj w oparciu o koks naftowy. Proces Soderberga można również wykorzystać do wytwarzania elektrod stosowanych w piecach elektrycznych, które są elektrodami ze sztucznego grafitu. Pasty do wytwarzania takich elektrod przygotowuje się z węgla o małej zawartości popiołu lub z koksu naftowego, które rozdrabnia się i praży się w celu usunięcia składników lotnych,po czym miesza się ze smołą lub pakiem jako spoiwem.

Elektrody Soderberga są stosowane przy redukcji glinu, produkcji węglika wapnia, produkcji surówki w piecach elektrycznych, przeróbce kamienia miedziowego, produkcji innych żelazostopów i rożnych procesach hutniczych, a także przy produkcji fosforu.

Surowe materiały, stanowiące wypełnienie przy otrzymywaniu elektrod Soderberga, zawierają składniki lotne w ilości od 5 do 15%. Np. koks naftowy zawiera zazwyczaj 10% składników lotnych. W czasie spiekania i prażenia następuje usuwanie węglowodorów i skurcz objętościowy koksu, co powoduje powstawanie spękanej struktury.

Znany jest proces Soderberga, w którym pastę elektrodową wykonuje się z elektrycznie prażonego antracytu wraz z pakiem opartym na smole węglowej i olejem antracenowym jako spoiwem. W recepturze pasty zawartość prażonego antracytu wynosi od około 65 - 70% wagowych, a resztę stanowi pak ze smoły węglowej i olej antracenowy.

W procesie Soderberga stosuje się jako spoiwo pak ze smoły węglowej w ilości do 30 35% masy pasty, co prowadzi do intensywnego wydzielania się dymu i znacznego ubytku składników lotnych i małej spoistości elektrod. Dąży się ponadto do ograniczenia stosowania paku ze smoły węglowej ze względu na jego właściwości rakotwórcze.

W celu poprawy jakości procesu Soderberga zasugerowano zastosowanie pewnych ilości żywic z alkoholu furfurylowego i/lub furfuralu w spoiwach pakowych przy wytwarzaniu elektrod Soderberga. Żywica w paście powinna spełniać taką samą rolę jak pak, to znaczy być spoiwem ulegającym rozkładowi, oraz zapewniać zbliżoną pozostałość węgla i strukturę po utwardzeniu i pirolizie. Z żywic opartych na alkoholu furfurylowym i furfuralu uzyskuje się termoutwardzalne struktury w zakresie temperatur od 93°C do 260°C, powyżej którego żywice nie wykazują płynności i/lub plastyczności. Jednak alkohol furfurylowy jak i furfurol są monomerami lotnymi a ich opary są toksyczne.

Proces wytwarzania anod metodą Soderberga jest procesem przestarzałym i szkodliwym dla środowiska jednak nadal wykorzystywanym. Jego dalsze stosowanie wymaga użycia rozbudowanych systemów ochrony środowiska lub użycia nowych spoiw, wydajnych lecz bezpiecznych dla środowiska.

Znanych jest wiele kompozycji do otrzymywania elektrod Soderberga, przedstawionych na przykład w opisach patentowych Wielkiej Brytanii nr 926 295 i nr 2 106 494. W opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 926 295 jest ujawniony sposób wytwarzania kompozycji do otrzymywania samospiekającej się elektrody Soderberga zawierającej mieszaninę zwęglającego się spoiwa ze stałym materiałem węglowym, ulegającym gratyfikacji w co najmniej 5% i nie więcej niż w 60%. Spoiwem jest tutaj częściowo zgrafitowany, rozdrobniony koks. W opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 2 106 494 jest ujawniona kompozycja do otrzymywania elektrody Soderberga, zawierająca 55 - 90% prażonego ziarnistego antracytu, do 40% grafitu, 3 - 25% termoutwardzalnej żywicy i 4 -15% alkoholowego środka zwilżającego, takiego jak na przykład glikol monoetylenowy.

Znany jest z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 2 106 494 materiał ogniotrwały zawierający ziarna kalcynowanego antracytu, grafitu, żywicy termoutwardzalnej i środka zwilżającego. Ziarna kalcynowanego antracytu występują w ilości 55 - 90% i mogą być elektrokalcynowane. Grafit występuje w postaci ziaren, naturalnych płatków lub sproszkowanej pozostałości po obróbce elektrod grafitowych i w ilości do 40%. Żywica termoutwardzalna jest mieszaniną żywicy fenolowej typu nowolakowego i żywicy termoutwardzalnej, takiej jak żywica fenolowa typu rezolowego, która spełnia funkcję utwardzacza. Żywica termoutwardzalna występuje w ilości od 3 do 25% wagowych. Środkiem zwilżającym jest korzystnie glikol monoetylenowy, w ilości od 4 do 15% wagowych.

Ta znana kompozycja zestala się po osiągnięciu 110°C, nie jest lepka w wysokich temperaturach.

Kompozycja według wynalazku zawiera mieszaninę rozdrobnionego agregatu węglowego o wymiarach cząstek od 4,76 mm do 0,074 mm, korzystnie prażonego antracytu, koksu naftowego, materiału węglowego o małej zawartości popiołu, żywicy fenolowej nowolakowej stanowiącej spoiwo, w ilości 5-20% wagowych składników stałych żywicy w stosunku do wagi agragatu węglowego, ewentualnie w postaci agregatu węglowego pokrytego żywicą, zmiękczacza o temperaturze wrzenia przynajmniej około 200°C w ilości 0-50% w stosunku do łącznej wagi składników stałych żywicy i zmiękczacza oraz sześciometylenoczteroaminy w ilości 0-5% w stosunku do składników stałych żywicy fenolowej, przy czym żywica fenolowa nowolakowa ma temperaturę topnienia przynajmniej 100°C i zawartość wolnego fenolu, oznaczoną metodą chromatografii gazowej, wynoszącą nie więcej niż 4% wagowe, a wymieniony agregat węglowy pokryty żywicą jest utworzony z mieszaniny zawierającej nowolakową żywicę fenolową i rozdrobniony agregat węglowy.

Korzystnie zawartość wolnego fenolu, oznaczana metodą chromatografii gazowej, wynosi nie więcej niż 2% wagowe.

Korzystnie kompozycja zawiera pak ze smoły węglowej w ilości wagowej równej lub mniejszej od ilości wagowej nowolakowej żywicy fenolowej.

Korzystnie zmiękczacz ma temperaturę wrzenia przynajmniej 250°C.

Korzystnie kompozycja zawiera zmiękczacz wybrany z grupy obejmującej glikol, etery glikolu, estry, alkohol aromatyczny, olej antracenowy, pirol i ich mieszaniny.

Korzystnie kompozycjajako glikol zawiera glikol dwuetylenowy lub glikol trójetylenowy albo glikol polietylenowy.

Korzystnie kompozycja jako zmiękczacz zawiera ester dwuzasadowy wybrany z grupy obejmującej adypinian dwumetylu, glutaran dwumetylu, bursztynian dwymetylu i ich mieszaniny albo alkohol aromatyczny albo 2-pirolidon albo olej antracenowy lub związek naftalenowy.

Korzystnie nowolakowa żywica fenolowa powlekajaca rozdrobniony agregat węglowy ma postać płatkową lub gorącego stopu albo ma postać roztworu w rozpuszczalniku o temperaturze wrzenia wyższej od 150°C albo ma postać roztworu w rozpuszczalniku o niskiej temperaturze wrzenia albo ma postać dyspersji/emulsji opartej na wodzie.

Sposób według wynalazku polega na tym, że miesza się żywicę fenolową nowolakową w ilości 5-20% wagowych składników stałych żywicy w stosunku do -wagi agregatu węglowego, a żywica ma temperaturę topnienia przynajmniej 100°C i zawartość wolnego fenolu, oznaczaną metodą chromatografii gazowej, wynoszącą nie więcej niż 4% wagowe, z rozdrobnionym agregatem węglowym o wymiarach cząstek od 4,76 mm do 0,074 mm, i ze zmiękczaczem o temperaturze wrzenia przynajmniej około 200°C, w ilości 0-50% w stosunku do łącznej wagi składników stałych żywicy i zmiękczacza, oraz z sześciometylenoczteroaminą w ilości 0-5% w stosunku do składników stałych żywicy fenolowej.

Korzystnie stosuje się zmiękczacz wybrany z grupy obejmującej glikol, etery glikolu, estry, alkohol aromatyczny, olej antracenowy, pirol oraz ich mieszaniny.

Korzystsnie jako glikol stosuje się glikol dwuetylenowy lub glikol trójetylenowy albo glikol polietylenowy.

Korzystnie jako zmiękczacz stosuje się ester dwuzasadowy wybrany z grupy obejmującej adypinian dwumetylu, glutaran dwumetylu, bursztynian dwumetylu i ich mimeszaniny albo alkohol aromatyczny albo 2-pirolidon albo olej antracenowy lub związek naftalenowy.

Korzystnie jako nowolakową żywicę fenolową stosuje się żywicę o zawartości wolnego fenolu poniżej 3%, oznaczoną metodą chromatografii gazowej.

Użyte w opisie określenie agregat węglowy odnosi się do rozdrobnionego materiału zawierającego węgiel stosowany do wytwarzania kpmpozycji według wynalazku.

Stałym, rozdrobnionym agregatem węglowym może być prażony antracyt lub koks naftowy albo inny materiał węglowy o małej zawartości popiołu. Czystość i odporność elektryczna elektrod otrzymywanych metodą Soderberga ma istotne znaczenie, więc spoiwa nie powinny zawierać siarki, sodu oraz innych związków. Agregatem węglowym jest korzystnie sortowany agregat koksowy, który może być mieszaniną cząstek drobnych, cząstek grubych oraz frakcji cząstek pośrednich, o wymiarach od 4,76 mm do 0,074 mm. Korzystnie cząstki drobne stanowią około 40% agregatu, porzechodzą przez sito o oczku 0,15 mm i zatrzymują się na sicie o oczku 0,074 mm, natomiast grubsze cząstki stanowią około 50% agregatu, przechodzą przez sito 4,76 mm i zatrzymują się na sicie 14,1 mm. Frakcja pośrednia cząstek stanowi resztę, to znaczy zawiera cząstki o wielkościach pośrednich.

Agregat węglowy może również zawierać wypełniacze takie jak proszek węglowy, poroszek grafitowy lub ich mieszaniny. Wypełniacze powinny zawierać cząstki w zakresie od 0,074 mm do 0,044 mm, które ułatwiają uzyskanie większego upakowania i wytwarzania wyrobów o dużej gęstości. Do mieszanki można dodawać w niewielkich ilościach cząstki węgla, sproszkowany węgiel, sproszkowany grafit lub ich mieszaniny. Sproszkowany materiał stosuje się korzystnie w połączeniu z agregatem z koksu.

Na przykład przy wytwarzaniu anody agregat węglowy może zawierać koks naftowy, koks antracenowy lub ich mieszaninę. Sproszkowany grafit lub sproszkowany węgiel stanowi około 10% wagowych agregatu węglowego.

Przy wytwarzaniu anod, katod i elektrod stosuje się powlekanie agregatu węglowego przez żywicę nowolakową w postaci gorącej, stopionej albo w postaci roztworu w rozpuszczalniku o niskiej lub wysokiej temperaturze wrzenia lub też w postaci dyspersji/emulsji.

Do żywic użytecznych przy realizacji sposobu według wynalazku należą nowolaki o temperaturze topnienia powyżej 100°C, korzystnie w zakresie od 110°C do 140°C. Żywice o niższej temperaturze topnienia, chociaż mogą zapewniać plastyczność, dają mniejszy udział węgla pozostałego po pirolizie i mogą zawierać składniki lotne przede wszystkim monomer oraz dimery i trimery, które zanieczyszczają powietrze. W spoiwie można stosować pewną ilość paku zamiast części żywicy nowolakowej. W praktyce żywice nowolakowe stosuje się w połączeniu z sześciometylenoczteroaminą i/lub termoutwardzalnymi, rezolowymi żywicami fenolowymi jako środkami sieciującymi. Kompozycje te mają jednak skłonność do zestalania się na bardzo twardą masę i nie wykazują ruchliwości.

Według wynalazku stwierdzono, że jeśli zastosuje się same żywice nowolakowe, odpowiednio dobrane pod względem masy cząsteczkowej (temperatury topnienia), to można otrzymać kompozycje korzystne do stosowania w procesach typu Soderberga. Kompozycje takie mają zbliżoną lub większą zawartość węgla niż pak ze smoły węglowej. Żywice te zachowują ruchliwość w wysokiej temperaturze i plastyczność w obecności niewielkich ilości środka utwardzającego, takiego jak sześciometylenoczteroamina, dodawanego w ilości 5% lub mniej, korzystnie 1,5% lub mniej w stosunku do masy nowolakowej żywicy fenolowej. Kompozycje te dają również większą pozostałość węgla po pirolizie. Do środków utwardzających należą donory formaldehydu, takie jak paraformaldehyd, triaminohydroksymetan oraz najkorzystniej zseściometylenoczteroamina.

Żywice nowolakowe według wynalazku charakteryzują się tym, że zawartość wolnego fenolu w żywicy wynosi poniżej 4% wagowych, korzystnie poniżej 2% wagowych, w stosunku do stałych części żywicy, dzięki czemu wydzielanie się szkodliwych oparów ulega znacznemu złagodzeniu.

Stosować można same żywice nowolakowe, w praktyce korzystnie jest dodać zmiękczacz o wysokiej temperaturze wrzenia, np. glikole, etery glikoli, estry, estrydwuzasadowe, pirolidony, alkohole aromatyczne takie jak cykloheksanole, olej antracenowy, a także polimeryczne glikole, takie jak politlenki etylenu i ich pochodne. Zmiękczacze ułatwiają zachowanie plastyczności i płynności mieszanki stanowiącej pastę w różnych strefach temperaturowych. Korzystna temperatura wrzenia zmiękczaczy wynosi około 200°C lub więcej, a udział zmiękczacza w całkowitej masie spoiwa wynosi 50% lub mniej korzystnie 20 - 40%. Przy doborze zawartości zmiękczacza bierze się pod uwagę poziom wydzielania składników lotnych, zawartość węgla i płynność. Do korzystnych glikoli należy glikol dwuetylenowy i glikol trójetylenowy.

Kompozycje według wynalazku można stosować w postaci pokrytych żywicą sypkich granulek, które wsypuje się bezpośrednio do urządzenia do wytwarzania elektrody Soderberga. Granulki pokryte żywicą można kształtować techniką wytłaczania, prasowania lub formowania do postaci bloków lub innych kształtów łatwych do obsługi, przechowywania, transportu i użycia.

Przy stosowaniu stopionej żywicy nowolakowej mieszalnik taki jak młynko-mikser Simsona, mieszalnik walcowy Laice’a lub mieszalnik o dużej intensywności Biricha napełnia się agregatem węglowym ogrzanym do temperatury zbliżonej lub wyższej od temperatury gorącej, stopionej żywicy. Produkt końcowy mogą stanowić granulki lub pasta, którą wprowadza się do form, zagęszcza się wibratorem, ubija się i sprasowuje lub wytłacza.

Przy stosowaniu żywicy w postaci płatków, można je dodać do ogrzanego agregatu węglowego w młynko-mikserze, przy czym żywica topi się i pokrywa cząstki.

Powlekanie cząstek agregatu węglowego roztworem żywicy w lotnym rozpuszczalniku lub emulsją/dyspersją nowolaku wymaga usunięcia rozpuszczalnika i/lub wilgoci. Z punktu widzenia właściwości elektrody, takich jak gęstość, porowatość, wytrzymałość oraz inne właściwości elektryczne i chemiczne, zalecane są żywice nowolakowe, których temperatura topnienia jest wyższa od około 100°C, korzystnie od 110 do 130°C. Stosowanie żywic o temperaturach topnienia od 160 do 170°C powoduje zwiększenie kosztów energii i problemy w obróbce i obsłudze.

Temperatura topnienia żywicy nowolakowej wynosi przynajmniej 100°C, korzystnie przynajmniej 110°C. Im wyższa jest temperatura topnienia, tym większa jest zawartość węgla w zwęglonym elemencie po pirolizie. Powłoka nowolakowa na agregacie powinna zawierać małe ilości składników lotnych tak, że całkowita zawartość składników lotnych nie powinna przekraczać 5% wagowych w stosunku do żywicy. Zawartość składników lotnych mierzy się w temperaturze 135°C znormalizowaną metodą.

Powłoka żywiczna może zawierać inne materiały niż jedna lub kilka żywic fenolowych, a zawartość składników stałych wynosi od około 6 do 20% wagowych w stosunku do masy agregatu węglowego, korzystnie od około 10 do 17% wagowych.

Układając recepturę kompozycji stosowanej w procesie Soderberga należy uzyskać pewną równowagę w wymaganych właściwościach, np. powyżej strefy spiekania właściwości są różne niż poniżej strefy spiekamia W górnej części elektrody kompozycja musi wykazywać dobrą plastyczność i płynność. Kompozycja powinna stawać się płynna w miarę ogrzewania tak, aby dokładnie wypełniać obudowę Soderbergja Przy płynięciu kompozycja nie powinna rozdzielać się na poszczególne składniki, ale pozostawać jednorodna. Płynność powyżej sterfy spiekania można regulować dokonując poprawki w recepturze, zwłaszcza w stosunku żywicy do zmiękczacza. Dokonuje się doboru żywic, aby uzyskać pastę o dobrej płynności. Ilość spoiwa, zmiękczacza oraz dodatków w paście powinna być jak najmniejsza.

Poniżej strefy spiekania zwisająca część elektrody stanowi część roboczą przewodzącą prąd elektryczny. Właściwości fizyczne stałego materiału węglowego na dolnym końcu elektrody mają decydujące znaczenie dla zapewnienia prawidłowego działania elektrody. Należą do nich mała rezystancja elektryczna, duża wytrzymałość mechaniczna, mały moduł Younga, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, duże przewodnictwo cieplne i odporność na utlenianie. Te właściwości można regulować dobierając recepturę kompozycji do otrzymywania elektrody.

Zostanie teraz opisany proces powlekania na gorąco, składający się z następujących etapów. Agregat węglowy, korzystnie prażony antracyt w silnie rozdrobnionej postaci, ogrzewa się do temperatury w zakresie od około 175°C do 200°C, po czym przenosi się do młynko-miksera zawierającego elementy grzewcze do utrzymywania podwyższonej temperatury. Żywicę nowolakową w postaci płatków rozprowadza się jak najdokładniej na agregacie, stale mieszając dla zapewnienia równomiernego topnienia się płatków i powlekania agregatu stopioną żywicą. Do gorącego lub zimnego agregatu można dodawać stopioną nowolakową żywicę fenolową lub powlekać agregat żywicą nowolakową w postaci roztworu w rozpuszczalniku o niskiej temperaturze wrzenia lub w postaci dyspersji/emulsji opartej na wodzie. Należy jednak przedsięwziąć środki ostrożności, aby ciecze o niskiej temperaturze wrzenia zostały usunięte przed zastosowaniem kompozycji w procesie Soderberga. Przy zastosowaniu roztwór nowolaku w zmiękczaczu/rozpuszczalniku o wysokiej temperaturze wrzenia wykorzystuje się gorące lub zimne jego cząstki.

W razie potrzeby można dodawać do młynko/miksera heksę w postaci roztworu w wodzie lub w postaci stałej jako sproszkowany, granulowany materiał. Korzystnie dodaje się ją do suchego agregatu i równomiernie rozprowadza przed wymieszaniem z żywicą. W celu regulacji gęstości dodawać można materiał zmiękczający wybrany z grupy alkoholi, glikoli, itp.

Produkt z młynko-miksera w postaci sypkiego granulatu wsypuje się do obudowy urządzenia Soderberga lub formuje się metedą prasowania izostatycznego, tłoczonego lub wibracyjnego albo metodą wytłaczania, uzyskując elementy o żądanych kształtach, które wstawia się do urządzenia Soderberga. Elementy te lub bloki przy przesuwaniu się przez urządzenie Soderberga do dołu w wyniku ogrzewania zaczynają płynąć tak, że dopasowują się do wewnętrznej powierzchni tego urządzenia.

Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig, 12 i 3 przedstawiają badanie kompozycji pod względem przydatności do stosowania jako kompozycja do otrzymywania elektrody Soderberga. Badanie polega na uformowaniu i sprasowaniu z porcji kompozycji kształtki standardowej o kształcie kości psa, umieszczeniu tej kształtki na płaskiej powierzchni, wygrzaniu w warunkach procesu Soderberga i obserwacji kształtki poddanej obróbce termicznej.

Na figurze 1 jest przedstawiona porcja kompozycji w kształcie kości psa według standardu ASTM, spoczywająca na płaskiej tacy w dwóch miejscach. Maksymalna odległość kształtki od podłoża między dwiema powierzchniami spoczywającymi na tacy jest określana jako wysokość szczeliny.

Na figurze 2 jest przedstawiona kształtka wykonana ze znanej kompozycji, którą poddano obróbce cieplnej w piecu w temperaturach, w których wytwarza się elektrodę Soderberga. W dalszym ciągu występuje tu możliwa tu do zmierzenia wysokość szczeliny, co oznacza, że kształtka nie wykazuje właściwej płynności i utwardza się, nie może być wykorzystana do otrzymywania elektrody Soderberga.

Na figurze 3 jest przedstawiona kształtka wykonana z kompozycji według wynalazku, którą poddano obróbce cieplnej, w wyniku której kształtka zapadła się całkowicie i nie ma już żadnej szczeliny. Ta kompozycja wykazuje właściwą płynność i może być wykorzystana do otrzymywania elektrody Soderberga.

W celu dokładniejszego opisania wynalazku poniżej w kilku przykładach zademonstrowano szereg jego rozwiązań. W przykładach tych oraz w całym opisie podane procenty są wagowe, o ile nie zaznaczono tego inaczej, a temperatury podane są w °C, o ile w sposób wyraźny nie zaznaczono tego inaczej.

We wszystkich przykładach poniżej jako agregat zastosowano zasadniczo prażoną mieszankę koksu naftowego złożoną z cząstek o rożnym stopniu rozdrobnienia i zawierającą cząstki drobne, cząstki o wielkości pośredniej i cząstki grubsze. Cząstki drobne określa się jako agregat przechodzący przez sito o oczku 0,149 mm, ale zatrzymywany na sicie o oczku 0,074 mm. Cząstki pośrednie określa się jako agregat przechodzący przez sito o oczku 1,41 mm ale zatrzymywany na sicie o oczku 0,149 mm. Cząstki grubsze określa sięjako agregat przechodzący przez sito o oczku 4,76 mm, ale zatrzymywany na sicie o oczku 1,41 mm. Wymiary sit pochodzą z przeliczenia szeregu znormalizowanych sit w Stanach Zjednoczonych.

Powlekanie na zimno i sprasowywanie w przykładach.

We wszystkich przykładach zastosowano proces powlekania na zimno. Proces powlekania na zimno obejmował umieszczanie agregatu węglowego w mieszarce Hobart i wymieszanie go z żywicą nowolakową, zmiękczaczem i w pewnych przypadkach z heksą. Mieszanie kontynuowano aż do uzyskania równomiernego powleczenia i powstania pasty.

Wszystkie pasty zastosowano następnie do wykonywania znormalizowanych kształtek kości dla psa według ASTM. W każdym przypadku 100g pasty umieszczono w otworze formy, po czym sprasowywano w prasie wabash. Zastosowano cykl prasowania 60 a pod ciśnieniem 12 ton /suwak 5 12,5 mm/. Obróbka cieplna w przykładach.

Po wykonaniu w sposób opisany powyżej kształtki wyjmowano z formy i umieszczano na płaskiej powierzchni, po czy wstawiano do pieca muflowego w celu dokonania obróbki w podwyższonych temperaturach. W czasie ekspozycji w piecu stosowano atmosferę azotu. Na rys. fig. 1 przedstawiono kształt znormalizowanej kości dla psa. Każda znormalizowana kształtka zawiera dwa obszary stykające się z płaską powierzchnią, na której została ona umieszczona przed obróbką w podwyższonych temperaturach. Sczelina utworzona w wyniku umieszczenia kształtki na powierzchni ma znormalizowany maksymalny wymiar/wysokość/ 8 mm.

We wszystkich doświedczeniach w każdym z przykładów, z wyjątkiem specjalnie zaznaczonych, stosowano agregat węglowy zawierający około 33% części drobnych, 47% cząstek o wielkości pośredniej oraz 20% cząstek grubszych. We wszystkich przykładach stosowano zmiękczacz wraz z żywicą nowolakową w stosunku wagowym 60 części nowolaku na 40 części zmiękczacza. Jeśli stosowano heksę, tojej ilość w procentach podawano w odniesieniu do części stałych żywicy fenolowej. Procent wolnego fenolu w żyeicy nowolakowej odnosi się do tej żywicy. Zawartość wolnego fenolu oznacza się metodą chromatografu gazowej.

Przykład I. W przykładzie tym wykazano przydatność nowolakowych żywic fenolowych o wysokiej temperaturze topnienia jako spoiw w pastach opartych na agregacie koksowym, stosowanych jako podstawowa kompozycja w procesie Soderberga.

W procesie Soderberga płynięcie spoiwa w kompozycji podstawowej ma decydujące znaczenie. Celem tego przykładu jest przedstawienie charakterystyk płynięcia szeregu rożnych past otrzymanych z zastosowaniem różnych żywic nowolakowych, różnych zmiękczaczy i różnych ilości heksy.

W każdym doświadczeniu otrzymano pastę, z której prasowano kształtki. Każdą z kształtek wyjmowano następnie z formy i umieszczano w piecu muflowym. We wszystkich doświadczeniach kształtki przetrzymywano w piecu o temperaturze do 500°C przez około 30 minut, obserwując w tym czasie płynność. Uginanie się kształtki po obróbce cieplnej w piecu uważano za pożądane. Brak płynięcia określano jako niepowodzenie.

Gdy na podstawie obserwacji stwierdzono, że kształtka stała się sztywna i nie odkształca się dalej, temperaturę, w której zarejestrowano to zjawisko określano jako temperaturę zdefektowania. Uważa się, że pełne ugięcie, któremu odpowiada zerowa wysokość szczeliny, wskazuje iż pasta nadaje się do stosowania w produkcji elektrody Soderberga.

Wyniki doświadczeń wykonanych w tym przykładzie podano w tabeli 1. Każdą stosowaną żywicę nowolakową określono literą. Szczegółowy opis każdej żywicy podano w przypisach. Po wyjęciu z pieca każdą kształtkę poddano oględzinom. Obserwacje zarejestrowano w podany sposób.

164 275

Tabela 1

Żywica nowolakowa /1/	Przybliżona temperarura topnienia żywicy	Wolny fenol %	% Żywicy nowolakowej	% Heksy	Stosowany zmiękczacz /2/	Temperatura zdefektowania °C	Uwagi /3/
A	90°C	6-10	10	0	GE.	150	1,2
			15	0	-1	200	1,2
			20	0	n	400	1,2
A	90°C	6-10	10	2	-t	150	1,2
			15	2	n	200	1,2
			20	2	-t	400	1,2
A	90°C	6-10	10	5	-t	150	1
			10	10	-	150	1
			20	5	n	150	1,2,3
B	90°C	6-10	10	0	--	150	1
			10	2	n	150	1
			15	0	n	150	1
			15	2	-1-	150
C	110-115°C	<3	10	9	n	200	4
			10	9	G.TE.	200	4
			15	9	--	300	4
			15	9	M.P.	500	4
			20	9	G.T.E.	400	4
D	80-90°C	<0,1	10	0	GE.	200	5
			10	2	u	200	5
			10	0	G.T.E.	300	6
			20	0	GE.	200	6
				2	G.T.E.	300	6
E	140-150°C	<2	10	0	GE.	300	7
			10	2	GE.	300	7
			10	0	G.T.E.	500	7
			10	2	-i	500	7
			15	0	«	500	7
			15	0		500	7
			20	0	-1	500	7
			20	2	-n	500	7
			20	2	M.P.	500	7
			20	0	DEE.-4	500	7
F	140-150°C	<0,5“	15	2	M.P.	500	7
			15	2	G.T.E.	500	7
			15	2	GE.	500	7

x dotyczy składników stałych żywicy, % w stosunku do sumy składników stałych żywicy i agregatu xx m-krezol

161275 /1/ Żywice A, B, C, D i E były żywicami handlowymi, Żywica F była żywicą doświadczalną. Opis każdej z żywic jest następujący:

A. Żywica nowolakowa o temperaturze topnienia około 90°C sprzedawana w postaci roztworu w glikolu etylenowym o zawartości części stałych 65%, o lepkości 4500 - 6500 m-Pas w 25°C, oraz o zawartości wolnego fenolu 6-10%.

B. Żywica nowolakowa zbliżona pod względem struktury polimerycznej do poprzedniej, ale sprzedawana w postaci roztworu w glikolu etylenowym o zawartości części stałych 70 - 75%, o lepkości 20 000 m-Pas /około 20% glikolu/.

C. Żywica nowolakowa o temperaturze topnienia 110 -115°C i zawartości wolnego fenolu nie więcej niż 3%, wymieszana z 9% heksy i rozdrobniona na proszek, którego 98% przechodzi przez sito o wymiarze oczka 0,074 mm.

D. Nowolak o zawartości fenolu <0,1% i o temperaturze topnienia 85 - 90°C, sprzedawany w postaci płatków i rozdrobniony tak, że jego 98% przechodzi przez sito o wymiarze oczka 0,074 mm.

E. Handlowy nowolak o zawartości fenolu <2,0% i o temperaturze topnienia 115 - 120°C, sprzedawany w postaci proszku, którego 98% przechodzi przez sito o wymiarze oczka 0,074 mm.

F. Doświadczalna nowolakowa żywica m-krezolowo-formaldehydowa o zawartości wolnego m-krezolu <0,5%, o temperaturze topnienia 140 - 150°C, rozdrobniona tak, że jej 98% przechodzi przez sito o wymiarze oczka 0,074 mm.

/2/ Stosowano następujące zmiękczacze:

G. E. = glikoletylenowy /temperatura wrzenia 198°C/ ,

G.T.E. = glikolrróletylenowy/temperaLtura wrzenia 287°C/

M.P. = n-pii^nl /to aaaczy N-metyloprroiidon o tempeiaturze wnnnia 00^^°C7

D.B.E.-4 = kompozycja dwuzasadowego estru wytwarzana przez DuPont - bin-sztyniim dwumetylu /temperatura wrzenia 196°C/.

131 Uwagi były następujące:

1. Nadmierny zapach fenolu

2. Nieznaczna deformacja kształtu

3. Bardzo mała deformacja

4. Większa spoistość/nieznicrnz wzrost objętości

5. Suchy, płatkowaty wygląd/możliwość odparowania żywicy

6. Większa spoistość

7. Równomierne uginanie się /brak szczeliny/.

Wnioski wyciągnięte z zastosowania żywicy w przykładzie I.

Jeśli kształtka wykazuje plastyczność po ogrzewaniu do temperatur rzędu 500°C, żywicę użytą do jej sformowania można uznać za szczególnie przydatną do stosowania w kompozycji podstawowej elektrody Soderberga.

W doświadczeniach, w których użyto żywice A, B lub D /tempera/urz topnienia poniżej 100°C/ zaobserwowano niezadawalające tempera/uiz zdefektowania/ znacznie poniżej 500°C/, niezależnie od ilości zastosowanej heksy.

W doświadczeniach, w których użyto żywice C, E i F / o tempera/urach topnienia powyżej 100°C/ niezadawalające temperatury zdefektowania zaobserwowano przy zastosowaniu 9% heksy. Stwierdzono jednak możliwość uzyskania odpowiedniej plastyczności w 500°C, jeśli zastosuje się heksę w ilości 2% lub mniej, wraz z, w pewnych przypadkach, rmiękczacrem o wyższej temperaturze wrzenia.

W skrócie wyniki uzyskane w tym przykładzie wykazują, że przy zastosowaniu nowolaków o wyższej masie cząsteczkowej wraz z rozpuszczalnikami o wyższych temperaturach wrzenia i niewielką ilością lub bez heksy umożliwia uzyskanie plastyczności i płynności mieszanki w postaci pasty przy obróbce cieplnej w około 500°C, temperatury panującej zazwyczaj w czasie pracy w procesie Soderberga. Z tego względu takie nowolaki wraz z rozpuszczalnikami o wyższych temperaturach wrzenia i niewielką ilością lub bez heksy należy uważać za nadające się do stosowania przy wytwarzaniu spoiwa w elektrodach Soderberga.

Przykład Π. Doświadczenia w tym przykładzie przeprowadzono w celu dokładniejszego ilościowego określenia płynności i plastyczności mieszanek w postaci pasty poddanych działaniu podwyższonych temperatur. Zastosowano zasadniczo taką samą mieszankę agregatu koksu, jak w przykładzie I. Operacje mieszania, homogenizacji i prasowania były zbliżone do operacji opisanych w przykładzie I. We wszystkich przypadkach w tym przykładzie płynność kształtek oznaczano po 30 minutach w temperaturze około 500°C. W każdym przypadku kształtki po wyjęciu z pieca pozostawiono do ostygnięcia na płaskiej powierzchni, po czym mierzono wielkość szczeliny w środku. Im mniejsza była wielkość szczeliny, tym lepsza była plastyczność i płynność pasty.

Maksymalna wielkość szczeliny wynosząca 8 mm odpowiada brakowi płynięcia/to znaczy brakowi zmian w wymiarach kształtki w porównaniu z jej stanem po wyprasowaniu na zimno/. Pasty takie należy uznać za nieprzydatne do stosowania w procesie Soderberga. Wielkość szczeliny równa 0 oznacza, że kompozycja jest przydatna.

Wyniki doświadczeń uzyskane w tym przykładzie przedstawiono w tabeli 2.

Tabela2

Żywica /1/	Przybliżona temperatura	% Wolnego fenolu	% Żywicy /2/	% Heksy	Wielkość szczeliny mm
Proszek nowolakowy handlowy G	105-110	<3,5	15	2	5,3
			15	4	5,3
Handlowy proszek nowolakowy E	115-120	<2,0	15	0	0
			15	4	3
Doświadczalny proszek nowolakowy F”	140-150	<0,05	15	0	0
			15	4	0

/1/ Opis każdej z żywic jest następujący:

G: proszek nowolaku o zakresie temperatur topnienia 105 - 110°C i zawartości wolnego fenolu 3,5%. Sproszkowana tak, że 98% przechodzi przez sito o wielkości oczka 0,074 mm.

E i F: żywice opisane w przykładzie I.

I2J - dotyczy składników stałych żywicy, % w stosunku do sumy składników stałych żywicy i agregatu.

Uwaga: W doświadczeniach w tym przykładzie jako zmiękczacz zastosowano glikol trójetylenowy. Stosunek żywicy do zmiękczacza był taki sam jak w przykładzie I /to znaczy 60 :40/.

Wnioski wypływające z przykładu II

W przykładzie II przebadano 3 żywice o temperaturach topnienia powyżej 100°C. Żywica F, o najwyższym zakresie temperatur topnienia /140 - 150°C/ nadawała się do zastosowania w procesie Soderberga bez względu na to, czy zawierała 4% heksy, czy wcale nie zawierała heksy. Żywica E o kolejnym najwyższym zakresie temperatur topnienia /115 - 120°C/ nadawała się do stosowania w procesie Soderberga, jeśli nie zawierała heksy, natomiast nie nadawała się, gdy zawierała 4% heksy. Żywica F o najniższym zakresie temperatur topnienia /105 -110°C/ była mniej przydatna, gdy zastosowano ją z dającymi się zmierzyć ilościami heksy.

Z przykładu tego wynika, że żywice nowolakowe o temperaturze topnienia >100°C przy zastosowaniu w kombinacji z glikolem trójetylenowym i heksą w ilości 2% lub poniżej służą jako dobre spoiwa w kompozycjach pasty Soderberga, gdyż pasty wykonane w oparciu o te spoiwa wykazują doskonałą płynność w temperaturach rzędu 500°C.

Przykład III. W przykładzie tym zastosowano agregat o składzie: cząstki grube 10%, cząstki pośrednie 58% i cząstki drobne 32%. Zastosowano żywicę fenolową w ilości 15% w stosunku do składników stałych w agregacie i żywicy. Stosunek żywicy fenolowej do glikolu trójetylenowego wynosił 60/40. Metodyka mieszania, homogenizacji i prasowania była zbliżona do metodyki opisanej w przykładzie I. We wszystkich doświadczeniach w tym przykładzie próbki kształtki w celu zbadania ich plastyczności i płynności ogrzewano w około 500°C przez 30 minut. W każdym przypadku kształtki po wyjęciu z pieca pozostawiano do ostygnięcia na płaskiej powierzchni, po czym wyznaczano wielkość szczeliny w środku. Im mniejsza jest zmierzona wielkość szczeliny, tym lepsza jest plastyczność i płynność pasty.

Wyniki doświadczeń w tym przykładzie przedstawiono w tabeli 3

Tabela 3

Typ żywicy	Przybliżona temperatura topnienia	% Wolnego fenolu	% Heksy	Wielkość szczeliny mm
A	90°C	6-10	0	1
B	90°C	6-10	9	3
E	115-120°C	<2,0	9	3

Wnioski wynikające w przykładu ΠΙ

W przykładzie III zbadano żywicę A o niskiej temperaturze topnienia /90°C/ oraz żywicę E o wyższej temperaturze topnienia /115 - 120°C/. Ponownie stwierdzono, że żywica o niskiej temperaturze topnienia jest nieprzydatna w procesie Soderberga, bez względu na to czy zawiera dużo heksy, czy wcale jej nie zawiera. Ponownie stwierdzono również, że żywica o wyższej temperaturze topnienia jest nieprzydatna, jeśli zawiera duże ilości heksy, takie jak 9%.

Można porównać doświadczenia z żywicą E w przykładzie II z doświadczeniem z żywicą E w przykładzie III / choć wystąpiły pewne nieznaczne różnice w składzie agregatu/.

Z przykładu II wynika, że żywica E nadaje się do stosowania w procesie Soderberga, jeśli nie zawiera heksy, a z przykładu DI wynika, że żywica E nie nadaje się do tego celu, jeśli zawiera 9% heksy.

Przykład IV. W przykładzie tym przedstawiono zależności między liczbą koksową, masą cząsteczkową polimeru /temperaturą topnienia/ i stopniem utwardzania /związanym z zawartością heksy/. Przy wytwarzaniu past Sodergerga korzystne jest stosowanie paku ze smoły węglowej o liczbach koksowych wynoszących 45% lub więcej.

Wyniki doświadczeń w tym przykładzie podano w tabeli 4.

Tabela 4

Rodzaj żywicy	Przybliżona temperarura topnienia	Liczba koksowa /%/x
A	90°C	40
C	110-115°C	45
D	85-95°C	35
E	115-120°C	50
F	140-150°C	58
Ilość heksy w stosunku do części stałych żywicy fenolowej
E + 2% heksy	115-120°C	53
E + 9% heksy	115-120°C	58
C + 4% heksy	110-115°C	50

x Liczby węglowe /koksowe/ w oparciu o wyniki analizy termograwimetrycznej.

164 275

Wnioski wynikające z przykładu IV

Żywice nowolakowe zbadane w przykładzie, o temperaturach topnienia powyżej 100°C wykazują liczby koksowe takie same lub większe od liczby koksowej paku ze smoły węglowej. Przy zastosowaniu heksy liczba koksowa zwiększa się. Przykład ten wykazuje, że zastosowanie żywic nowolakowych o temperaturze topnienia powyżej 100°C zamiast paku ze smoły węglowej w paście Soderberga jest korzystne i zapewnia większe liczby koksowe elektrody.

Wnioski wynikające z przykładów

Zadawalającą pastę na elektrody Soderberga otrzymać można z zastosowaniem żywicy nowolakowej jako spoiwa pasty, jeśli temperatura topnienia tej żywicy wynosi 100°C lub powyżej, a korzystnie jeśli temperatura topnieniajest w zakresie 110 - 140°C. Nowolak stosować można wraz z niewielką ilością sześciometylenoczteroaminą /równej lub mniejszej od 5% wagowych w stosunku do składników stałych żywic/. Oceniano, że ilość sześciometylenoczteroaminy powinna być rzędu 3% lub poniżej, korzystnie 1,5 - 2,5%. Przykład I wykazuje, że zadawalającą pastą do wytwarzania elektrody Soderberga uzyskuje się z zastosowaniem nowolakowej żywicy jako spoiwa, przy czym zawartość fenolu w tej żywicy nowolakowej powinna być poniżej 6%. Oceniono, że jeszcze korzystniej zawartość wolnego fenolu w żywicy nowolakowej powinna wynosić nie więcej niż 4%.

Wnioski: Wynalazek zapewnia uzyskiwanie szeregu ważnych korzyści w przemysłach, w których stosuje się elektrody Soderberga. Występuje korelacja między gęstością elektrody i właściwościami takimi jak wytrzymałość, odporność na erozję, odporność elektryczna i zużycia węgla. Wydaje się, że elektrody wytworzone zgodnie z niniejszym wynalazkiem będą miały lepsze właściwości w porównaniu z elektrodami otrzymanymi z zastosowaniem paku ze smoły węglowej.

Wyniki uzyskane w przykładach wykazują, że pasty Soderberga o zadawalających, a nawet doskonałych właściwościach można uzyskać przy zastosowaniu wysokowęglowych nowolaków fenolowych według wynalazku.

Jald^c^l-wi^k sproszkowany prażony antracyt jest korzystnym agregatem węglowym do stosowania zgodnie z niniejszym wynalazkiem, można go oraz inne podobne materiały agregatowe nadające się do stosowania mieszać ze sproszkowanym antracytem, sproszkowanym węglem, sproszkowanym grafitem, itp., w celu szczegółowej optymalizacji właściwości fizycznych i elektrycznych produktu wytwarzanego w urządzeniu Soderberga. Ogólnie można stwierdzić, że dzięki zastosowaniu wynalazku uzyskuje się korzyści związane z niezbędną ilością spoiwa, czystością spoiwa, znacznym zmniejszeniem ilości niepożądanych związków chemicznych, lepszą strukturę produktu, łatwą dostępnością surowców oraz zwiększonym bezpieczeństwem z punktu widzenia środowiska, w powównaniu z pakiem ze smoły węglowej.

I tak wybrame żywicyfenolowejzgodniez rńmej szym szynalwJńamizastosowanie ilości 10 - 15% stałych składników spoiwa w stosunku do agregatu węglowego umożliwia otrzymanie pasty Soderberga i karbonizowanego produktu w właściwościach porównywalnych do uzyskiwanych wówczas, gdy zastosuje się pak w ilości 30 - 35% wagowych w stosunku do agregatu.

Zawartość popiołu i czystość spoiwa mają szczególnie istotne znaczenie z punktu widzenia działania elektrody. Zastosowanie spoiwa żywicznego zgodnie z niniejszym wynalazkiem zapewnia lepszą kontrolę tych parametrów. W przeciwieństwie do powyższego w przemyśle stwierdza się obecnie wzrost trudności w kontroli tych parametrów, jeśli stosuje się pak ze smoły węglowej. Zastosowanie spoiwa żywicznego zgodnie z niniejszym wynalazkiem ułatwia również kontrolę takich wielkości zmiennych jak zawartość części eierzzpuizczleeoh w chinolinie, zawartość części nierozpuszczleech w bdeodnie itp. często stanowiących problem, gdy stosuje się spoiwo pakowe. W efekcie wyeliminować można powszechnie występujący zwyczaj mieszania różnych gatunków paku smoły węglowej w celu optymalizacji charakterystyki produktu. Uzyskuje się powtarzalność partii produktu oraz możliwość świadomego wytwarzania produktu spełniającego wysokie wymagania odnośnie optymalnych właściwości.

Zmniejszona niezbędna ilość spoiwa zgodnie z niniejszym wynalazkiem stwarza możliwość lepszego regulowania porowatości anody, co ma istotne znaczenie z punktu widzenia właściwości elektrycznych. Uzyskuje się zasadniczo lepszą spoistość struktury. Również w wielu przypadkach można zaobserwować zwiększoną odporność na erozję.

Jeśli chodzi o ochronę środowiska, to znacznemu zmniejszeniu ulega zanieczyszczenie środowiska i ilość gazów, co z punktu widzenia przemysłu stanowi istotną korzyść. Zmniejsza się niebezpieczeństwo rakotwórczości związane z przedostawaniem się do atmosfery materiałów z paku ze smoły węglowej.

Jakkolwiek wynalazek został ujawniony w niniejszym zgłoszeniu patentowym przez podanie szczegółów korzystnych jego rozwiązań, zrozumiałe jest, że ujawnienie to ma raczej charakter ilustracyjny, a nie ograniczający, gdyż uważa się, że specjaliści łatwo mogą wykryć jego modyfikacje zgodne z istotą wynalazku i objęte zakresem załączonych zastrzeżeń.

Fig.1

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozycja do otrzymywania elektrody Soderberga, zawierająca żywicę fenolowo-formaldehydową oraz agregat węglowy, znamienna tym, że zawiera mieszaninę rozdrobnionego agregatu węglowego o wymiarach cząstek od 4,76 mm do 0,074 mm, korzystnie prażonego antracytu, koksu naftowego, materiału węglowego o małej zawartości popiołu, żywicy fenolowej nowolakowej stanowiącej spoiwo, w ilości 5-20% wagowych składników stałych żywicy w stosunku do wagi agregatu węglowego, ewentualnie w postaci agregatu węglowego pokrytego żywicą, zmiękczacza o temperaturze wrzenia przynajmniej około 200°C w ilości 0-50% w stosunku do łącznej wagi składników stałych żywicy i zmiękczacza oraz sześciometylenoczteroaminy w ilości 0-5% w stosunku do składników stałych żywicy fenolowej, przy czym żywica fenolowa nowolakowa ma temperaturę topnienia przynajmniej 100°C i zawartość wolnego fenolu, oznaczaną metodą chromatografii gazowej, wynoszącą nie więcej niż 4% wagowe, a wymieniony agregat węglowy pokryty żywicą jest utworzony z mieszaniny zawierającej nowolakową żywicę fenolową i rozrobiony agregat węglowy.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość wolnego fenolu, oznaczana metodą chromatografii gazowej, wynosi nie więcej niż 2% wagowe.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera pak ze smoły węglowej w ilości wagowej równej lub mniejszej od ilości wagowej nowolakowej żywicy fenolowej.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zmiękczacz ma temperaturę wrzenia przynajmniej 250°C.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera zmiękczacz wybrany z grupy obejmującej glikol, etery glikolu, estry, alkohol aromatyczny, olej antracenowy, pirol i ich mieszaniny.
6. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako glikol zawiera glikol dwuetylenowy lub glikol trójetylenowy.
7. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako glikol zawiera glikol polietylenowy.
8. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako zmiękczacz zawiera ester dwuzasadowy wybrany z grupy obejmującej adypinian dwumetylu, glutaran dwumetylu, bursztynian dwumetylu i ich mieszaniny.
9. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako zmiękczacz zawiera alkohol aromatyczny.
10. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako zmiękczacz zawiera 2-pirolidon.
11. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że jako zmiękczacz zawiera olej antracenowy lub związek naftalenowy.
12. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że nowolakowa żywica fenolowa powlekająca rozdrobniony agregat węglowy ma postać płatkową lub gorącego stopu.
13. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że nowolakowa żywica fenolowa powlekająca rozdrobniony agregat węglowy ma postać roztworu w rozpuszczalniku o temperaturze wrzenia wyższej od 150°C.
14. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że nowolakowa żywica fenolowa powlekająca rozdrobniony agregat węglowy ma postać roztworu w rozpuszczlniku o niskiej temperaturze wrzenia.
15. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że nowolakowa żywica fenolowa powlekająca rozdrobniony agregat węglowy ma postać dyspersji/emulsji opartej na wodzie.
16. Sposób wytwarzania kompozycji do otrzymywania elektrody Soderberga, znamienny tym, że miesza się żywicę fenolową nowolakową w ilości 5-20% wagowych składników stałych żywicy w stosunku do wagi agregatu węglowego, a żywica ma temperaturę topnienia przynajmniej 100°C i zawartość wolnego fenolu, oznaczaną metodą chromatografii gazowej, wynoszącą nie więcej niż 4% wagowe, z rozdrobnionym agregatem węglowym o wymiarach cząstek od 4,76 mm do 0,074 mm, i ze zmiękczaczem o temperaturze wrzenia przynajmniej około 200°C, w ilości 0-50% w stosunku do łącznej wagi składników stałych żywicy i zmiękczacza, oraz z sześciometylenoczteroaminą w ilości 0-5% w stosunku do składników stałych żywicy fenolowej.
17. Sposób weług zastrz. 16, znamienny tym, że stosuje się zmiękczacz wybrany z grupy obejmującej glikol, etery glikolu, estry, alkohol aromatyczny, olej antracenowy, pirol oraz ich mieszaniny.
18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako glikol stosuje się glikol dwuetylenowy lub glikol trójetylenowy.
19. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako glikol stosuje się glikol polietylenowy.
20 Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako zmiękczacz stosuje się ester dwuzasadowy wybrany z grupy obejmującej adypinian dwumetylu, glutaran dwumetyly, bursztynian dwumetylu i ich mieszaniny.
21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako zmiękczacz stosuje się alkohol aromatyczny.
22. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako zmiękczacz stosuje się 2-pirolidon.
23. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako zmiękczacz stosuje się olej antracenowy lub związek naftalenowy.
24. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że jako nowolakową żywicę fenolową stosuje się żywicę o zawartości wolnego fenolu poniżej 3%, oznaczaną metodą chromatografu gazowej.