鋁用預(yù)焙陽極生產(chǎn)混捏工序?qū)|(zhì)量影響的探討

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、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?？?cè)莘e為有效容積的1.4～1.8倍。兩個攪刀轉(zhuǎn)速與其相互布置有關(guān),相切布置時取兩者之比為l.5～2.0,相交布置時取兩者相同或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,計算取值選擇1 g/cm3(0.001 kg/m3);理論計算: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,但也有開始試驗提高混捏量,來確保生產(chǎn)的連續(xù)性,同時試驗提高生陽極產(chǎn)能的可能性,但試驗前提還是在質(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)/分鐘陽極各項指標(biāo)表

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

表7 某B廠干混溫度與生陽極各項指標(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,試驗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,試驗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指標(biāo)表

從上述兩個工廠的試驗中可以看出,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工廠的體積密度呈下降趨勢而另一個工廠的體積密度變化不大,抗壓強(qiáng)度變化不大,但都有一個共同點(diǎn)就是105～110 ℃時抗壓強(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工廠變化不明顯而另一個工廠隨著干混溫度的降低電阻率降低。

兩個工廠的試驗期間陽極外觀合格率變化不大,或分析陽極外觀質(zhì)量時與當(dāng)時的試驗關(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)合自身實際情況針對混捏開展部分生產(chǎn)試驗,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。