某廠電極糊的生產工藝技術

朱東旭，劉希文，史博川，劉徹

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽110013）

1 電極糊的簡述

電極糊是由碳質材料加入粘結劑配料，混捏、成型所形成的碳糊類制品，作為炭塑材料中的一種，是鐵合金和電石行業(yè)生產中必不可缺的一種基礎原料。其價格低廉、生產工藝簡單、具有良好的抗熱震性、導電性、抗氧化性，能適應生產過程中較大的工作電流，極高的冶煉溫度。電極是鐵合金礦熱爐的關鍵部位，在生產電極糊時必須保證電極處于正常狀態(tài)。

電極糊的生產原料主要包括：固體碳素材料以及粘結材料。固體碳素材料包括：冶金焦、石油焦和瀝青焦及石墨電極碎屑。其中，基于無煙煤致密含碳量高，揮發(fā)分少，價格低廉等優(yōu)勢。在生產電極糊時受到廣泛應用，通過加入無煙煤可有效提高電極的導電性以及導熱性。粘結材料主要包括：瀝青以及煉焦油。加入煉焦油的目的是用于調整軟化點，避免電極燒結變慢的現(xiàn)象出現(xiàn)，導致電極糊生產質量不達標。與此同時，電極糊中的粘結劑在燒結過程中能夠分解排除揮發(fā)物，起焦結作用，提高電極的堅硬度。自焙電極由電極筒及其內部的電極糊組成，由于在冶煉過程中，必然會產生電極的消耗，此時需要通過添加電極糊的方式，從上部不斷地接長電極桶。電極糊裝入電極筒內，與電極筒同時上下移動，不斷的消耗，不斷的補充，在此過程中，電極糊要經過三個相態(tài)的變化，即固態(tài)——液態(tài)——固態(tài)。在室溫（25℃）時電極糊為固態(tài)，當溫度由25℃上升到120～250℃時，電極糊融化成稀糊狀，同時電阻增大，溫度再升至300～750℃時，電極糊中的揮發(fā)物質逐漸變黏稠，成焦狀物質，電阻逐漸變小，當溫度達到800～900℃時，電極糊基本燒結成電極，在此轉化過程中，電極糊焙燒為電極，其強度逐漸提高，而電阻率逐漸減低至100μΩ·m 以下。經過1000℃以上的高溫焙燒，電極糊完全炭化而成炭電極，在礦熱電爐熔池內起到導電并轉化能量的作用。

2 主要原材料

2.1 電煅無煙煤

電煅無煙煤要求灰分小于8%，揮發(fā)物小于5%，含硫量低。需用豎爐或回轉窯在隔絕空氣的條件下，經1473K 的高溫下鍛燒18 ～24h，除掉揮發(fā)分，增加熱穩(wěn)定性和導電性，機械強度有很大提高。電煅無煙煤質量指標應滿足或高于YB/T4600-2018中DDM-450 A 指標，見表1。

2.2 煅后石油焦

石油焦是由石油殘渣油經焦化制得，要求焦灰分均小于1%，石油焦揮發(fā)分含量要小于7%，需鍛燒后才能使用。煅后石油焦標準為YS/T 625-2012，本項目應選擇滿足或高于DDJ-2 的煅后焦標準。煅后石油焦的理化指標見表2。

表2 煅后石油焦理化指標（YS/T 625-2012）

2.3 煤瀝青

煤瀝青的灰分要小于14%，使用時需經低溫鍛燒和烘干。煤瀝青是以煉焦油為原料，經高溫干餾或延遲焦化而制得。要求焦灰分均小于1%，煤瀝青的揮發(fā)物含量通常小于1%，需鍛燒后才能使用。煤瀝青是由煉焦油初步分餾所得沸點大于633K 的殘留物，俗稱柏油，根據(jù)其軟化點又分為硬瀝青、中瀝青和軟瀝青。煤瀝青標準為GB/T 2290-2012，本項目應選擇滿足中溫瀝青作為原料。見表3。

表1 電煅無煙煤理化指標（YB/T4600-2018）

表3 瀝青理化指標（GB/T 2290-2012）

3 工藝方案流程

在眾多影響電極糊質量的因素中，最關鍵的就是電極糊的生產工藝。電極糊的生產工藝流程主要包括：原料煅燒、破碎、篩分、磨粉、混捏以及成型六大階段，電煅無煙煤經預碎、破碎、篩分等工序，煅后石油焦經過磨粉工序，制取配方要求的各種顆粒料，包括：添加劑以及粘結劑，其中需要注意的是粘結劑必須進行熔融、脫水以及調節(jié)等預處理，而后分別排入各自配料倉。然后，按配方要求采用電子秤準確稱取干料量，混合后加入預熱鍋，調節(jié)軟化點，由常溫預熱至145℃左右，與145℃液體瀝青按配方量同時加入混捏鍋內混捏，出糊溫度145℃。糊料經運糊小車將加入電極糊成型機中，制成電極糊。電極糊經冷卻后送打包機打包，再由吊鉤橋式起重機堆放存貯。

4 工藝技術特點

（1）總體工藝技術水平及裝備水平；單位產品物耗、能耗低，設備運行穩(wěn)定，生產能力和勞動生產率較高，同時所連續(xù)化、機械化和自動化程度較高，具有較高安全性和衛(wèi)生要求。生產電極糊通常采用的是軟化點為338-348K 的中瀝青，含游離碳為18% ～25%，揮發(fā)分55% ～70%，灰分小于0.5%，水分小于5%。煉焦油是由煤干餾而得到的褐色到黑色的油狀產物。要求含水量小于4%，灰分不大于0.15%，游離碳不大于10%。煤瀝青和煉焦油都需脫水后使用。

（2）原材料的處理：減少倒運產生的二次損耗，并合理運用流程縮短原材料運輸距離及運輸轉運點?？梢詼p小電極糊骨料的顆粒尺寸，確定合理的大顆粒用量，尤其是增加粉料用量，提高粉料細度，效果更明顯。在原材料的處理過程中，一旦發(fā)現(xiàn)電極表面呈灰白色，或微紅則說明焙燒良好；如電極表面發(fā)紅則表示焙燒時間過長；如表面發(fā)黑則說明焙燒時間過短，無論是焙燒時間過長還是過短均會對電極糊的生產產生不利的影響。因此，必須提高對此步驟的重視程度。

（3）合理的配方：電極糊整體揮發(fā)份過高，電極糊燒結的電極未到過早放熱。這個時候在電極糊配料的時候應該注意成品的揮發(fā)份。應該根據(jù)生產需要，調整配比，記錄生產數(shù)據(jù)。并從中找到最適合電極糊生產的配方。通常的方法包括：加大電極糊塊度，增加電極糊熔化時間，盡可能保持電爐平穩(wěn)操作，減少明弧、刺火現(xiàn)象。經常檢查電極把持筒內風量的大小，銅瓦內循環(huán)水的流量，出水溫度。還可以提高瀝青軟化點與降低揮發(fā)分，這二者之間是相互聯(lián)系的，提高了瀝青的軟化點，使電極燒結變慢，而為了加快電極燒結降低揮發(fā)分。

（4）智能化倉儲：根據(jù)不同原材料，進行智能化分析，找出價格最合理，最適合生產的原料。利用全自動高精度摻配裝置和摻配智能尋優(yōu)算法軟件實現(xiàn)上述功能。