預焙陽極配料控制

預焙陽極配料控制生陽極制造工序是預焙陽極生產(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)波動大，常導致糊料塑性忽高忽低，致使陽極成型時是難以正確把握，導致后續(xù)工序中出現(xiàn)大量的裂紋廢品?？梢哉J為，在既定的陽極焙燒工藝情況下產(chǎn)生焙燒廢品的原因與生陽極制造工序關(guān)系很大。本文從配料方面分析，就如何加強配料控制，提高制品成品率和保持生產(chǎn)穩(wěn)定性進行探討。原料狀況及生產(chǎn)現(xiàn)狀1.1石油焦粒度波動大隨著國內(nèi)外市場對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，于是國內(nèi)各地出現(xiàn)了“鋁擴建熱”,同時“炭素改擴建熱”伴隨出現(xiàn)，這就造成了市場上能源、資源緊缺，作為大石油焦大用戶之一的碳陽極生產(chǎn)廠家多以能購到石油焦和瀝青而感到幸運，對良莠不起的石油焦原料指標感到無奈。其中石油焦粉焦量大，粒度頻繁波動對碳陽極生產(chǎn)的有著很極為重要的影響，尤其在生陽極生產(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大，使破碎篩分后各粒級骨料分布不穩(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。1.2生產(chǎn)現(xiàn)狀1.2.1產(chǎn)品成品率低生陽極成品率是炭素廠內(nèi)部的一項重要經(jīng)濟技術(shù)指標，同時也是衡量成型工序工作質(zhì)量的統(tǒng)計項目之一。炭陽極成品率一方面反映在生陽極生產(chǎn)線上，生陽極塊出現(xiàn)麻面、裂紋、變形等缺陷造成廢品；另一個方面，在生陽極上未能檢測出的內(nèi)部缺陷經(jīng)過高溫焙燒的一系列物理化學變化之后，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重。我們對2005年7月同一時期、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行了統(tǒng)計。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。同時在生陽極生產(chǎn)線上，還發(fā)現(xiàn)部分生陽極塊表面出現(xiàn)裂紋。1.2.2生產(chǎn)不穩(wěn)定我公司生陽極生產(chǎn)采用三粒級配方，干料為15?5mm,5?0.5mm,粉料三個粒級，配比分別為18±3%,40±3%,4±32%。配料過程采取集中配料的方式，電子秤計量后的各粒級料通過螺旋混合后，又經(jīng)過連續(xù)混捏，最后振動成型，多項設(shè)備集中控制，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。工藝流程見下圖：1—粗、中、粉料倉2—皮帶電子秤 3—混合螺旋4—干料預熱機5—液態(tài)瀝青罐 6—連續(xù)混捏機 7—振動成型機圖1.生陽極生產(chǎn)工藝簡圖Fig.lProductionprocessofcarbongreenanode粗、中、粉料倉下的電子秤是相互獨立的，各自按照終端控制面板所輸入工作配方計量，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)出報警信號，引起整個生產(chǎn)系統(tǒng)停車。我公司二成型車間長期存在這一問題，粉料計量用皮帶電子秤，經(jīng)常由于粉料超重報警，引起整個配料系統(tǒng)停車。據(jù)調(diào)查該報警現(xiàn)象基本每班（8小時）平均達3次，最大值達到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)定從混捏機與成型機間的給料機上糊料來看，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、團狀進入糊料稱量料斗。這與振動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、煅燒及煅燒儲運、配方、混捏、成型、焙燒等都會引起陽極裂紋的產(chǎn)生。但是從1.2.1的分析來看，作者認為問題關(guān)鍵是在生制品生產(chǎn)中的配料過程中。同時參考有關(guān)文獻，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變化大有關(guān)。一方面，粉料在陽極碳塊中起到粘結(jié)和填充骨料的作用，有利于提高碳陽極的體積密度和抗壓強度。如果粉料加入量過多，會在陽極塊內(nèi)部產(chǎn)生強大的內(nèi)應(yīng)力，在成型過程中因為受到強大的作用力，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)或擴張，促使碳塊產(chǎn)生裂紋。另一方面，瀝青與不同粒經(jīng)的焦?；炷笾校哿蠈现袨r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遠大于骨料吸附的瀝青量，粉料波動范圍大，常引起混捏后的整個糊料中的瀝青忽大忽小，以致于成型后的陽極碳塊發(fā)白（瀝青不足）或發(fā)黑（瀝青過量），這兩種情況都會導致碳陽極塊出現(xiàn)裂紋，前者因為瀝青與內(nèi)部骨料粘結(jié)作用力較弱而產(chǎn)生裂紋，后者在碳陽極塊經(jīng)過急冷水冷卻后顯現(xiàn)出來。所以要嚴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，炭素顆粒從儲存料斗內(nèi)，根據(jù)程序由電子秤上氣動閥自動控制調(diào)節(jié)料量，粉料較其它骨料有較好的流動性，較容易涌入電子秤，另外，顆粒越細，其比重越大，測得該車間骨料比重0.762?0.861g.m3，粉料比重大于1.245g.m3，在氣動閥調(diào)整過程中，粉料波動過大，如果粉料過細時，進入電子秤上的粉料實際重量瞬間遠超過電子秤上的設(shè)定值，使秤架受力失去平衡，傳感器受到秤體的壓力，最終輸出報警信號，引起整個配料系統(tǒng)停車，使生產(chǎn)中斷。2.3造成粉料純度波動及加入量不合理的原因通過以上分析可知，導致制品裂紋率高、配料生產(chǎn)不穩(wěn)定的原應(yīng)都是由于粉料波動過大和粉料加入量不當引起的。主要有以下幾方面的原因：（1） 進廠原料石油焦粉焦量本身波動大，對于各類粉碎設(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)品粒度隨進入進料口的原料的粒度變化而波動，對于磨粉用的球磨機，雖然可以根據(jù)篩分結(jié)果通過調(diào)整風壓的方式來調(diào)整球磨粉純度，但是對整個生產(chǎn)來說很有限。（2） 設(shè)計初，該車間收塵系統(tǒng)中設(shè)有反吹風裝置，通過自動控制實現(xiàn)連續(xù)排料，收塵粉與球磨粉同時進入粉料倉，粉料較均勻，但生產(chǎn)中，由于技術(shù)條件跟不上，反吹風裝置已不能正常運行，所以各除塵器靠人工隔一段時間排一次料，收塵粉排放集中、量大，一班（8小時）為1—2次。對收塵粉純度進行測定的結(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及為嚴重。（3）配料過程中對粉料控制不得當，焦粒中碎過程中將粗粒、中粒分級后的細焦全部用來磨粉，并對粗、中料和粉料都有明確的純度要求，然而在實際的配料過程中，中粒料純度時常達不到要求，粉料頻繁波動，常表現(xiàn)為偏細，工作人員還勉強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。一方面對于原料粒度波動引起的粉料波動狀況，只能是在生產(chǎn)中，要求球磨工勤檢查（篩分析），勤調(diào)整（風壓），使球磨粉純度在較小范圍內(nèi)波動。另一方面，對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（因為排排放塵粉時，中碎系統(tǒng)要停料）可適當增加排料次數(shù)，每班3次或4次，使每次排放的收塵粉量相對較少，對整個粉料的影響不會太大。3.2合理控制粉料的加入量粉料對碳陽極和陽極糊料的影響遠大于其它骨料。大多數(shù)陽極生產(chǎn)廠家都特別關(guān)注粉料的細度及粒度分布情況，在實際生產(chǎn)當中，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，應(yīng)對配方中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)其粗細程度靈活調(diào)整。表2.碳陽極中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，呈散粒狀進入陽極成型工序。該車間碳陽極塊焙燒合格率有了明顯的提高，達到96%以上。結(jié)語穩(wěn)定粉料純度對于碳