預(yù)焙陽(yáng)極配料控制

預(yù)焙陽(yáng)極配料控制生陽(yáng)極制造工序是預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，若該工序出了問題，則下工序采取的任何措施都無可挽回，而且本工序包括的工藝過程又最多，影響生陽(yáng)極質(zhì)量的因素也最多，諸如煅后焦的破碎及磨粉方式、篩粉純度、干料粒級(jí)組成、配料方法、粘結(jié)劑量、混捏及成型工藝條件等參數(shù)波動(dòng)大，常導(dǎo)致糊料塑性忽高忽低，致使陽(yáng)極成型時(shí)是難以正確把握，導(dǎo)致后續(xù)工序中出現(xiàn)大量的裂紋廢品?？梢哉J(rèn)為，在既定的陽(yáng)極焙燒工藝情況下產(chǎn)生焙燒廢品的原因與生陽(yáng)極制造工序關(guān)系很大。本文從配料方面分析，就如何加強(qiáng)配料控制，提高制品成品率和保持生產(chǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行探討。原料狀況及生產(chǎn)現(xiàn)狀1.1石油焦粒度波動(dòng)大隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)鋁的需求量不斷的增大，從而為鋁工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展空間，于是國(guó)內(nèi)各地出現(xiàn)了“鋁擴(kuò)建熱”,同時(shí)“炭素改擴(kuò)建熱”伴隨出現(xiàn)，這就造成了市場(chǎng)上能源、資源緊缺，作為大石油焦大用戶之一的碳陽(yáng)極生產(chǎn)廠家多以能購(gòu)到石油焦和瀝青而感到幸運(yùn)，對(duì)良莠不起的石油焦原料指標(biāo)感到無奈。其中石油焦粉焦量大，粒度頻繁波動(dòng)對(duì)碳陽(yáng)極生產(chǎn)的有著很極為重要的影響，尤其在生陽(yáng)極生產(chǎn)過程中表現(xiàn)尤為明顯。一方面，影響生產(chǎn)中的料平衡，常使粉料倉(cāng)料位處于滿溢狀態(tài)，粗粒料位較低；另一方面，石油焦粉焦量大且粒度波動(dòng)大，使破碎篩分后各粒級(jí)骨料分布不穩(wěn)定，且純度常常不符合生產(chǎn)要求，使得配料工作十分被動(dòng)。1.2生產(chǎn)現(xiàn)狀1.2.1產(chǎn)品成品率低生陽(yáng)極成品率是炭素廠內(nèi)部的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)也是衡量成型工序工作質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目之一。炭陽(yáng)極成品率一方面反映在生陽(yáng)極生產(chǎn)線上，生陽(yáng)極塊出現(xiàn)麻面、裂紋、變形等缺陷造成廢品；另一個(gè)方面，在生陽(yáng)極上未能檢測(cè)出的內(nèi)部缺陷經(jīng)過高溫焙燒的一系列物理化學(xué)變化之后，暴露出來，影響了成品率，往往后者要比前者造成的后果更為嚴(yán)重。我們對(duì)2005年7月同一時(shí)期、裝備水平、工藝條件幾乎相同的一、二成型車間生塊在同一焙燒曲線下的制品成品率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。表1.一、二期成品合格率比較Tab1.Thecomparisonbetweenphaseoneandphasetwoaboutyieldrate單位一成型二成型焙燒塊成品率/%96.285.7二成型車間生塊因焙燒后制品廢塊較多，所以成品率較低。廢塊缺陷類型中以裂紋居多，約占了全部廢品類型的85%以上。同時(shí)在生陽(yáng)極生產(chǎn)線上，還發(fā)現(xiàn)部分生陽(yáng)極塊表面出現(xiàn)裂紋。1.2.2生產(chǎn)不穩(wěn)定我公司生陽(yáng)極生產(chǎn)采用三粒級(jí)配方，干料為15?5mm,5?0.5mm,粉料三個(gè)粒級(jí)，配比分別為18±3%,40±3%,4±32%。配料過程采取集中配料的方式，電子秤計(jì)量后的各粒級(jí)料通過螺旋混合后，又經(jīng)過連續(xù)混捏，最后振動(dòng)成型，多項(xiàng)設(shè)備集中控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。工藝流程見下圖：1—粗、中、粉料倉(cāng)2—皮帶電子秤 3—混合螺旋4—干料預(yù)熱機(jī)5—液態(tài)瀝青罐 6—連續(xù)混捏機(jī) 7—振動(dòng)成型機(jī)圖1.生陽(yáng)極生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖Fig.lProductionprocessofcarbongreenanode粗、中、粉料倉(cāng)下的電子秤是相互獨(dú)立的，各自按照終端控制面板所輸入工作配方計(jì)量，皮帶電子秤有自調(diào)功能，如果生產(chǎn)過程中，缺料或超料（偏離設(shè)定值）過多，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，引起整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停車。我公司二成型車間長(zhǎng)期存在這一問題，粉料計(jì)量用皮帶電子秤，經(jīng)常由于粉料超重報(bào)警，引起整個(gè)配料系統(tǒng)停車。據(jù)調(diào)查該報(bào)警現(xiàn)象基本每班（8小時(shí)）平均達(dá)3次，最大值達(dá)到13次。每次停車前后，由于糊料狀態(tài)不穩(wěn)定和成型模具溫度較低等原因，從而產(chǎn)生大量的廢糊、廢塊，每次廢品量總重在7噸以上。（2）糊料不穩(wěn)定從混捏機(jī)與成型機(jī)間的給料機(jī)上糊料來看，呈灰白色，糊料塑性很不穩(wěn)定，瀝青表現(xiàn)為忽大忽小，糊料呈塊狀、團(tuán)狀進(jìn)入糊料稱量料斗。這與振動(dòng)成型工藝要求的糊料呈散粒狀不相符。原應(yīng)分析2.1造成產(chǎn)品裂紋的原應(yīng)分析造成裂紋的因素很多，石油焦、瀝青、煅燒及煅燒儲(chǔ)運(yùn)、配方、混捏、成型、焙燒等都會(huì)引起陽(yáng)極裂紋的產(chǎn)生。但是從1.2.1的分析來看，作者認(rèn)為問題關(guān)鍵是在生制品生產(chǎn)中的配料過程中。同時(shí)參考有關(guān)文獻(xiàn)，產(chǎn)生裂紋的大多數(shù)原因跟制品中粉料加入量和粉料純度波動(dòng)變化大有關(guān)。一方面，粉料在陽(yáng)極碳?jí)K中起到粘結(jié)和填充骨料的作用，有利于提高碳陽(yáng)極的體積密度和抗壓強(qiáng)度。如果粉料加入量過多，會(huì)在陽(yáng)極塊內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)應(yīng)力，在成型過程中因?yàn)槭艿綇?qiáng)大的作用力，緊接著經(jīng)過急劇水冷卻，裂紋在生快上表現(xiàn)的并不明顯，但經(jīng)過焙燒升溫、降溫發(fā)生一系列物理化學(xué)變化后，內(nèi)應(yīng)力得以釋放，那些結(jié)合不緊密的、弱小的、松裂的部位顯現(xiàn)或擴(kuò)張，促使碳?jí)K產(chǎn)生裂紋。另一方面，瀝青與不同粒經(jīng)的焦?；炷笾?，粉料對(duì)糊料中瀝青的影響較其它骨料要大得多，同質(zhì)量的骨料與粉料在瀝青量不變的情況下，粉料吸附的瀝青量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨料吸附的瀝青量，粉料波動(dòng)范圍大，常引起混捏后的整個(gè)糊料中的瀝青忽大忽小，以致于成型后的陽(yáng)極碳?jí)K發(fā)白（瀝青不足）或發(fā)黑（瀝青過量），這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致碳陽(yáng)極塊出現(xiàn)裂紋，前者因?yàn)闉r青與內(nèi)部骨料粘結(jié)作用力較弱而產(chǎn)生裂紋，后者在碳陽(yáng)極塊經(jīng)過急冷水冷卻后顯現(xiàn)出來。所以要嚴(yán)格控制粉料的加入量。2.2生產(chǎn)不穩(wěn)定原應(yīng)分析生產(chǎn)過程中，炭素顆粒從儲(chǔ)存料斗內(nèi)，根據(jù)程序由電子秤上氣動(dòng)閥自動(dòng)控制調(diào)節(jié)料量，粉料較其它骨料有較好的流動(dòng)性，較容易涌入電子秤，另外，顆粒越細(xì)，其比重越大，測(cè)得該車間骨料比重0.762?0.861g.m3，粉料比重大于1.245g.m3，在氣動(dòng)閥調(diào)整過程中，粉料波動(dòng)過大，如果粉料過細(xì)時(shí)，進(jìn)入電子秤上的粉料實(shí)際重量瞬間遠(yuǎn)超過電子秤上的設(shè)定值，使秤架受力失去平衡，傳感器受到秤體的壓力，最終輸出報(bào)警信號(hào)，引起整個(gè)配料系統(tǒng)停車，使生產(chǎn)中斷。2.3造成粉料純度波動(dòng)及加入量不合理的原因通過以上分析可知，導(dǎo)致制品裂紋率高、配料生產(chǎn)不穩(wěn)定的原應(yīng)都是由于粉料波動(dòng)過大和粉料加入量不當(dāng)引起的。主要有以下幾方面的原因：（1） 進(jìn)廠原料石油焦粉焦量本身波動(dòng)大，對(duì)于各類粉碎設(shè)備，尤其是連續(xù)生產(chǎn)過程中，各設(shè)備的技術(shù)參數(shù)一般不隨意的去調(diào)整。產(chǎn)品粒度隨進(jìn)入進(jìn)料口的原料的粒度變化而波動(dòng)，對(duì)于磨粉用的球磨機(jī)，雖然可以根據(jù)篩分結(jié)果通過調(diào)整風(fēng)壓的方式來調(diào)整球磨粉純度，但是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)來說很有限。（2） 設(shè)計(jì)初，該車間收塵系統(tǒng)中設(shè)有反吹風(fēng)裝置，通過自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)連續(xù)排料，收塵粉與球磨粉同時(shí)進(jìn)入粉料倉(cāng)，粉料較均勻，但生產(chǎn)中，由于技術(shù)條件跟不上，反吹風(fēng)裝置已不能正常運(yùn)行，所以各除塵器靠人工隔一段時(shí)間排一次料，收塵粉排放集中、量大，一班（8小時(shí)）為1—2次。對(duì)收塵粉純度進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果為90%以上，與球磨粉純度48%相差過大，收塵粉集中排放引起粉料波動(dòng)及為嚴(yán)重。（3）配料過程中對(duì)粉料控制不得當(dāng)，焦粒中碎過程中將粗粒、中粒分級(jí)后的細(xì)焦全部用來磨粉，并對(duì)粗、中料和粉料都有明確的純度要求，然而在實(shí)際的配料過程中，中粒料純度時(shí)常達(dá)不到要求，粉料頻繁波動(dòng)，常表現(xiàn)為偏細(xì)，工作人員還勉強(qiáng)按照按照工作配方來配料，粉料42±3%。解決方案3.1首先要保證粉料純度穩(wěn)定。一方面對(duì)于原料粒度波動(dòng)引起的粉料波動(dòng)狀況，只能是在生產(chǎn)中，要求球磨工勤檢查（篩分析），勤調(diào)整（風(fēng)壓），使球磨粉純度在較小范圍內(nèi)波動(dòng)。另一方面，對(duì)于收塵粉排放過于集中，可以增加收塵粉的排放次數(shù)，在保證生產(chǎn)能夠持續(xù)情況下（因?yàn)榕排欧艍m粉時(shí)，中碎系統(tǒng)要停料）可適當(dāng)增加排料次數(shù)，每班3次或4次，使每次排放的收塵粉量相對(duì)較少，對(duì)整個(gè)粉料的影響不會(huì)太大。3.2合理控制粉料的加入量粉料對(duì)碳陽(yáng)極和陽(yáng)極糊料的影響遠(yuǎn)大于其它骨料。大多數(shù)陽(yáng)極生產(chǎn)廠家都特別關(guān)注粉料的細(xì)度及粒度分布情況，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，各廠家廣泛是用篩分法來分析粉料純度（200目篩下料所占質(zhì)量比），所以在配料時(shí)，應(yīng)對(duì)配方中74^m以下粉料量要加以關(guān)注。下表中最大值為25%,最小值為13%。通過實(shí)踐，該車間74頃以下粉料的配入量在20%以內(nèi)比較適合生產(chǎn)，粗粒和中粒量可根據(jù)其粗細(xì)程度靈活調(diào)整。表2.碳陽(yáng)極中74nm以下粉料量Tab2.Thecontentofbelow74頃fineincarbonanode廠家橋鋁云鋁貴鋁廣西鋁ALCASAALBAALVAN平均200目以下/%22.5191825.521132520.6配料時(shí)操作過程如下：若粉料純度為56%；粉料加入量應(yīng)為：20%^56%X100%急36%；假如粗粒為20%；則中粒料為：1-20%-36%=44%所以輸入端的干料配方為：20%：44.5%：35.5。通過控制粉料純度和加入量，該車間生產(chǎn)平穩(wěn)，粉料電子秤報(bào)警次數(shù)大幅度下降，每班最多1次，糊料混涅均勻，色澤鮮亮，呈散粒狀進(jìn)入陽(yáng)極成型工序。該車間碳陽(yáng)極塊焙燒合格率有了明顯的提高，達(dá)到96%以上。結(jié)語(yǔ)穩(wěn)定粉料純度對(duì)于碳