李 寧

(山東創(chuàng)新炭材料有限公司,山東 濱州 256600)

在預(yù)焙陽極生產(chǎn)過程中,一般將配好的各種物料放在一定的設(shè)備中進(jìn)行攪拌,使之達(dá)到均勻性,這種使各種物料在設(shè)備內(nèi)經(jīng)過一定時(shí)間和一定溫度攪拌后(干混),再均勻加入瀝青繼續(xù)攪拌一定時(shí)間,使骨料和瀝青達(dá)到均勻混合(濕混)并得到一定塑性的糊料的工藝過程稱之為混捏。

雙軸攪拌混捏鍋是一種目前用的比較多的混捏鍋,屬于間斷性生產(chǎn)的設(shè)備[1]。國內(nèi)采用間斷性雙軸攪拌混捏鍋的傳統(tǒng)型方式為同一個(gè)鍋進(jìn)行干混和濕混作業(yè)(稱為單層鍋)。隨著預(yù)焙陽極行業(yè)大型高效的發(fā)展,出現(xiàn)了兩層間斷性混捏鍋,其中上層進(jìn)行干混作業(yè)、下層進(jìn)行濕混作業(yè)(稱為雙層鍋),兩種不同的混捏方式其工藝控制基本一致。

眾所周知,陽極生產(chǎn)質(zhì)量控制中成型工序的占比達(dá)到70%以上[2],在成型工序的配料工藝、混捏工藝和成型工藝中,混捏工藝對預(yù)焙陽極質(zhì)量最為顯著。本文著重就混捏工序采用兩種不同方式的間歇式混捏鍋有關(guān)參數(shù)設(shè)定對陽極質(zhì)量的影響進(jìn)行試驗(yàn)、分析與探討。

1 混捏量

1.1 混捏鍋的參數(shù)

傳統(tǒng)型混捏鍋的鍋體大小以有效容積和總?cè)莘e來標(biāo)稱。有效容積取高出攪刀外圓直徑的10%～20%以下包容的容積。總?cè)莘e為有效容積的1.4～1.8倍。兩個(gè)攪刀轉(zhuǎn)速與其相互布置有關(guān),相切布置時(shí)取兩者之比為l.5～2.0,相交布置時(shí)取兩者相同或2∶1。

1.2 混捏量的理論確認(rèn)方法

根據(jù)攪刀的作用以及混捏鍋有效容積確認(rèn)辦法,有效容積4000升混捏鍋的理論最大糊料量為4噸,6500升混捏鍋的理論最大糊料量為6.5噸。理論計(jì)算方法如下:根據(jù)測量配方各種物料自然堆積體積密度為0.95～1.05 g/cm3之間,計(jì)算取值選擇1 g/cm3(0.001 kg/m3);理論計(jì)算:0.001 kg/m3×4000升(1升=1 m3)=4000 kg=4噸;同理6500升混捏鍋的最大糊料量為6.5噸。

1.3 混捏量的實(shí)際應(yīng)用

各預(yù)焙陽極生產(chǎn)廠一般根據(jù)自己產(chǎn)品型號的特點(diǎn)而選擇不等的混捏量,大部分根據(jù)生陽極重量計(jì)算出適合自己生產(chǎn)連續(xù)的混捏量。很少有超過理論混捏量的,但也有開始試驗(yàn)提高混捏量,來確保生產(chǎn)的連續(xù)性,同時(shí)試驗(yàn)提高生陽極產(chǎn)能的可能性,但試驗(yàn)前提還是在質(zhì)量確保的前提下進(jìn)行混捏量的提高,下面針對某公司混捏量的提升在實(shí)際應(yīng)用中對比質(zhì)量情況進(jìn)行探討。

1.4 某公司不同混捏量的生產(chǎn)對比

某公司擁有多條生產(chǎn)線,生產(chǎn)線有4000升混捏鍋(單層鍋)和6500升混捏鍋(雙層鍋),根據(jù)他們自己生產(chǎn)情況在4000升混捏鍋進(jìn)行了4噸、4.3噸、4.5噸不同混捏量的生產(chǎn),6500升混捏鍋進(jìn)行了6.5噸、6.6噸、6.8噸不同混捏量的生產(chǎn)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下。

1.4.1 4000升混捏鍋生產(chǎn)部分?jǐn)?shù)據(jù)

圖1 4000升混捏鍋不同混捏量生陽極體積密度趨勢圖

從生產(chǎn)來看,混捏量4噸的生陽極體積密度均值為1.643 g/cm3,混捏量4.3噸的生陽極體積密度均值為1.648 g/cm3,混捏量4.5噸的生陽極體積密度均值為1.650 g/cm3。同時(shí)生產(chǎn)過程進(jìn)行生陽極冷卻后的稱量檢測,隨著混捏量和體積密度的提升,生陽極的吸水率呈下降趨勢。

1.4.2 6500升混捏鍋生產(chǎn)部分?jǐn)?shù)據(jù)

從某公司陽極質(zhì)量來看,混捏量的提升陽極體積密度指標(biāo)呈下降趨勢,分析與混捏量提升后配方瀝青量的提升有一定關(guān)系;混捏量的提升抗折和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)略微有上升趨勢;混捏量的提升空氣滲透性和電阻率指標(biāo)呈下降趨勢?？梢钥闯?某公司混捏量的提升對指標(biāo)影響總體不大,但有效提高了生產(chǎn)效率。

表1 某廠4000升混捏鍋不同混捏量生陽極體積密度表

表2 某廠4000升混捏鍋不同混捏量生產(chǎn)陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

表3 某廠6500升混捏鍋不同混捏量生產(chǎn)陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

2 混捏鍋攪刀轉(zhuǎn)速

目前大多數(shù)間歇式混捏鍋的攪刀為相交布置且兩攪刀轉(zhuǎn)速相同。轉(zhuǎn)速一般在每分鐘10～16轉(zhuǎn)不同。某公司多條生產(chǎn)線的混捏鍋攪刀轉(zhuǎn)速不同,對比分析得出,在同樣工藝條件下不同轉(zhuǎn)速混捏后的質(zhì)量如表4、表5所示。

表4 某廠混捏鍋轉(zhuǎn)速14轉(zhuǎn)/分鐘陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

表5 某廠混捏鍋轉(zhuǎn)速12轉(zhuǎn)/分鐘陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

由表4、表5可知,混捏鍋轉(zhuǎn)速高的質(zhì)量略好一些,混捏的效率和功率也較好,但總體變化不是很大。

3 混捏干混溫度

3.1 混捏干混溫度工藝現(xiàn)狀

目前,間歇式混捏鍋的混捏干混溫度工藝各工廠不同,經(jīng)調(diào)查分析對比干混溫度一般控制在90～130 ℃,其中在120 ℃左右的溫度居多,干混溫度在100～110 ℃的次之,少數(shù)的工廠干混溫度在90～100 ℃。

3.2 混捏干混溫度與生陽極的關(guān)系

某A廠(4000升單層混捏鍋)、B廠(6500升雙層混捏鍋)在配方不改變的情況下進(jìn)行不同混捏溫度的試驗(yàn),試驗(yàn)過程中不同干混溫度的瀝青使用量和生陽極指標(biāo)如表6、表7所示。

表6 某A廠干混溫度與生陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

表7 某B廠干混溫度與生陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

3.3 混捏干混溫度與陽極質(zhì)量的關(guān)系

某A廠(4000升單層混捏鍋)在配方不改變的情況下進(jìn)行不同混捏溫度的試驗(yàn),試驗(yàn)過程中不同干混溫度的瀝青使用量和陽極指標(biāo)如表8所示。

某B廠(6500升單層混捏鍋)在配方不改變的情況下進(jìn)行不同混捏溫度的試驗(yàn),試驗(yàn)過程中不同干混溫度的瀝青使用量和陽極指標(biāo)如表9所示。

表9 某B廠干混溫度與陽極各項(xiàng)指標(biāo)表

從上述兩個(gè)工廠的試驗(yàn)中可以看出,瀝青量隨著干混溫度的降低而降低,生陽極的糊料揮發(fā)分隨著瀝青量的增加而增加,生陽極的體積密度和抗壓強(qiáng)度變化不大;陽極的質(zhì)量在不同干混溫度下有一個(gè)工廠的體積密度呈下降趨勢而另一個(gè)工廠的體積密度變化不大,抗壓強(qiáng)度變化不大,但都有一個(gè)共同點(diǎn)就是105～110 ℃時(shí)抗壓強(qiáng)度較低,空氣滲透性都隨著干混溫度和瀝青使用量的降低呈下降的趨勢,陽極電阻率的趨勢是一個(gè)工廠變化不明顯而另一個(gè)工廠隨著干混溫度的降低電阻率降低。

兩個(gè)工廠的試驗(yàn)期間陽極外觀合格率變化不大,或分析陽極外觀質(zhì)量時(shí)與當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)關(guān)聯(lián)不大,因此在此處不做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)對比。

4 結(jié) 語

(1)提高混捏量試驗(yàn)對部分指標(biāo)呈向好趨勢,部分指標(biāo)呈惡化趨勢。

(2)不同混捏鍋轉(zhuǎn)速陽極指標(biāo)變化不大,但有一個(gè)趨勢是攪刀轉(zhuǎn)速快的陽極指標(biāo)略好一些。

(3)不同干混溫度的試驗(yàn)總體看對陽極指標(biāo)沒有導(dǎo)致惡化,部分指標(biāo)有向好的趨勢。

因此,不同公司可結(jié)合自身實(shí)際情況針對混捏開展部分生產(chǎn)試驗(yàn),找到適合自己的混捏工藝,有利于工作效率的提升和生產(chǎn)成本的降低。