钢铁冶金用炭素材料(二)-4.pdf

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1、1 9 9 6年 N o 6 钢铁 冶金用炭素材料(-)续 了 f=(吉 林炭 紊总 厂吉林1 3 2 0 0 2)颗粒压碎强度系数 定量指定尺寸范 围的焦 炭颗 粒，用标准测 试方法加压，未被压碎的数量(大于指定尺寸 范 围 的下 限)与 试 样原 有 重 量 之 比(以 表 示)。这 是表 征焦 炭颗粒抗 压碎 能力 的一 种量 度，百 分 比越高说 明抗压碎能 力越 好，如果焦 炭的颗 粒压碎强度系数较低，则焦 炭颗粒 在混 捏 和成 型过 程中易被压碎，导致改 变原来的粒 度 组成，如在成 型过程 中被 压碎，焦炭 颗粒 上 产生未 被粘结 剂润湿的新表面，将 会影响焙 烧 品的机 械

2、度 不同品种及 不同产地原 料测定的 颗粒强度 系数不一样，一般来 说，沥青 焦及釜 式焦 化生产的石油焦其颗粒强度 系数较高，而 延迟焦 化生产 的石 油焦其颗 粒强度 系数较 低，同样 是延迟焦 化生产的石油焦经过 回转窑煅烧 的颗粒强 度系数较 高，经过罐式炉煅烧 的颗粒 强度 系数较低，但小颗 粒有例外。同一种焦炭 不同大 小的颗 粒压碎强度系数不一样，颗粒尺 寸越 小其 颗粒 压碎强度系数越高。表 1为 3种 不 同种类的石油焦和 沥青 焦的颗粒 压碎强度 系 数 的测定数据。衰 1 4种 焦炭 霸粒 压碎 强度 系数()测 定数 据 i 9 6 3 4 3 2 9 5 46 5 3

3、 9 1 【2 9 8 6 2 3 60 】71 6 7i 2 1 9 0 d 5 5 d 8 o 67 2 5 7 8 o 5 l 9 8 7 4 6 6 7 2 88 i 8o 5 i 9 6 59 3 5 9 8 7 4 6 6 5 3 颗粒 回胀 系数 定量的指定尺寸 范围的焦炭颗粒用 标准 方 法加压，并测量 加压时的料面高度，当外部 压 力取 消后 因体积 回胀而 增加的料面高度 与加压 时料面高度之 比(以 表示)。所 有各种焦炭 的 颗粒 回胀 系数 都是 随 着 破碎 程 度 的加 深而 提 高，而同一种焦炭颗粒 的回胀系数则是随加 压 压力 的上升而提高。采 用颗粒 回胀系

4、数 比较大 的原料制备的糊料在成 型时呈现较大 的弹性 回 胀，容易导致 生坯表面 产生裂纹或 内部产 生分 层，这 种现象在采用细颗粒配方时较 为明显 表 2为 4种焦炭 的颗 粒回胀 系数测定结果 衰 2 4种焦 炭曩 粒压 碎 曩度 系徽()捌定 数据 荨 醚 M P肭 a 橱 2 4 9 8 2 6 7 3 5 2 95 l 0 6 4 4 5 3 4 1 2 6 0 3 6 3 23 4 3 d 5 05 9 8 2 8 3 9 3 j6 l 0 6 4 1 5 5 5 8 4 6 1 9 6 5 2 6 1 5 29 焦炭颗 粒对煤沥青的吸 附性 在一定条件下焦炭颗粒对液 态煤 沥

5、青、由 于分子间引力及毛细管渗透而产生吸 附现象 的 测 定结 果(以 表示)。焦炭颗粒 对煤 沥青 的吸 附性直 接影响制定配方 时的沥青用量 比例 焦 炭颗粒对粘结 剂的吸附与焦炭种类有关，无烟 、，摊一，劾 寸 ，务 一 厶 一 技 素 炭 维普资讯 http:/ 4 0 炭 素 技 术 1 e 9 6年 H o B 煤 结构致 密，表 面孔隙少，所 以无烟煤 对煤 沥 青的吸附性较 低。石油焦和沥青焦 的焦块 结构 呈蜂窝 状，表面孔 隙多，所 以对煤沥青 的吸附 性要大得多。吸附性 大小也与焦炭煅烧后 的表 面结构状 态有关，如在 氧化性气氛 中煅烧 的焦 炭，少量氧被 吸附在焦炭表

6、面 的孔 隙和裂 隙中，使焦炭 的孔壁和裂 隙壁被 氧化，焦炭表 面结构 变得疏松因而吸 附性增 加，所 以一般 来说，用 回转窑煅烧的焦炭其吸附性要 比用罐式炉煅烧 的高一些。由于直接测定焦炭颗粒对煤沥 青的 吸附比较 困难，因而改用其他液体材料(如变 压器油)进行模拟试验。表 3 为石油焦和沥青 焦的吸附性测定数据。衰 5 石油薰和沥青薰的吸附性测定量据(变压器油测定)原料种类 焦炭囊垃，m m 2 4 1 2 0 5 1 石油椎 A【延迟焦化)回转窑煅烧 簟式炉煨饶 石油焦B(釜式焦化)橱青焦 2 9 2 4 11 2 0 35 28 1 9 23 4 5 4 6 3 8 3 9 5 糊

7、 料混捏 定量的炭质骨料及细粉和定 量的粘 结剂 在 一定的温度下混合、捏和成可塑性糊料的工艺 过 程。5 1 目的 各 种 不 同大 小 的 骨料 和 粉 料均 匀地 混 合，达到大颗粒 之间的空隙 由中小颗粒填 充，中 小颗粒之间的空隙由更小的粉状颗粒填充，以 提 高混合料的密实度。加入粘结剂后，混捏 使 所有炭 质骨 料和粉料 面表 吸 附一层粘结 剂，依靠粘结荆 的粘 结力把不同粒径的骨产和 粉料 粘结在一 起，形成 均质的可塑性糊料。部分 粘结荆营 透到骨料 和粉料表 面的孔隙中，这种 渗透作用进 一步提 高了糊 料的密度。5 2 混捏设备 目前炭素工业所用 的混捏设 备有双轴混捏

8、机，单 轴混捏机，逆 流高速 混捏 机，国外有的 炭素厂使用 单轴卧式混捏机，此 外生产电解铝 用 阳极糊 的工 厂有 的采用连续混 捏机，生产细 颗粒结构 的电炭制品或 电极接 头有时 使用加压 混捏机(密炼 机)。双轴混捏 机 这是一种 国内外炭素工业使用较 多的混捏 设备，如图 1 所示双轴混捏机的主体由双层机 体和 一对 Z”形(或称麻花 形)搅 刀组 成，双 层机体的夹层 内可通 入蒸汽或载热体加热，也 可 以采用 电加 热，“z 形搅刀 由电动机通过 减 速机带动，混捏机 上部 机盖上有骨料和粉料及 粘结剂的加入 口及通 风管 道连接 口，两根平行 配置的“Z”形搅刀 分别 安装在

9、混捏机 内部的两 l 一电动机t 2 一对章 苦 3 一蜗轮碱速机(1 ll 锅用)4 一衬扳，5 一揽捧轴 6 一加热央套 7 一铜体|8 一齿轮，g 一减建机，l 0 一电动机。圈 1 双 轴 混 捏 机 维普资讯 http:/ 1 9 9 6年 N o 6 炭 素 技 术 4 1 侧 t转 动方 向相 反、转速 也不同，加入混捏 机 的骨料和粉料及粘结 剂不断受到两根搅刀 的反 复翻转及搓 压、捏和等作用而达 到混捏 目的，双 轴混捏机有多 种规格，设 备性 能举倒于表 1。逆流 高速混捏机 这是一种新型 的混捏设备，在结构上与双 轴混捏机有较大 的区别，见图 2 所 示，逆流高 速混捏

10、机的机体是一个可 以沿顺 时针方 向、低 速旋转(6 1 2 rP m)的 圆筒，圆筒内装有 1 3个立式搅拌 器、沿逆 时针方 向高 速旋转，立式搅拌器的形状有犁形和星形两种，犁形 搅 拌器 的作 用 是将 混捏 机底 部 的糊 料 不断 的 翻 转 t 而星形搅拌器 的作用是使糊料呈沸腾状态，炭质骨 料和粉料 与粘结 荆 在沸 腾状 态 下混合，而达到混捏 的 目的，混捏周 期只有 2 0 2 5 mi n，其 中骨料和粉 料先 经预热后加入，骨料和粉 料 先行搅拌 3 5 mi n，加入粘结荆后再搅拌 1 5 2 0 rai n，即可达到混捏 质量要求，逆流高速混捏 机的设备 性能举例

11、于表 2。双轴连续混捏机 这种混涅设备是 由半圆形长条状简体及两 根 平行安装的搅拌轴组 成，简体外侧用 电或载 热体加热，搅 拌轴上装有正 向搅刀及反 向搅 刀，正 向搅 刀 的作 用是 搅 拌糊 料 并 把糊 料 向前 推 进，反 向搅刀 的作用是 增加糊料 内部 的挤压 力 l 一旋 转的 巨合机饵 体 F 2 一犁 形搅拌 器 F 3 一高速 星形搅拌 器 4 一捧科口5 一盘式捧料机j 6 一捧科刮刀；7 一捧料溜槽 图 2逆流 高速 混捏 机 维普资讯 http:/ 4 2 炭 素 技 术 1 9 9 6年 N a 6 一组双轴连续混捏机 由结构 相同 的三 台混捏机 呈上下层叠放

12、，也 即骨 料和粉料及粘结剂要经 过三 台混 捏机连 续混捏 才能 得到台 格的糊 料 这种混捏设备必须与较精确 的连 续配料系统配 台使用 而且要求加入 固体 粉状 粘结剂，所 以 必须使用高软化点煤沥青，连续 混捏机主要用 于铝工业所需 的阳极糊 生产。密 炼 机 见“加 压 混 捏”。5 5 工 艺 混 捏 工 艺 主 要 是 合 理 掌 握 混 捏温 度 和 混 捏 时间以达到最佳混捏效果，间歇性 生产的混捏 机混捏工艺过程可分解 为 4步：加入称量好 的骨料和粉料组成 的混合料；混合料 干混；加入定量的粘结剂后进行混捏；卸 出混捏好 的糊料 以容量 为 2 0 0 0 L的双轴 混捏

13、机 为倒，每次混捏物料 1 7 t 加入骨料 和粉料约需 3 5 rai n，骨料和粉 料干 混需 1 0 1 5 mi n，加入粘结 剂 后混 捏 3 O 4 5 mi n，一 个 混捏 周 期 需 4 8 6 5 mi n。混捏温度 是影响混捏效果 的主要 因素，混捏时间也受温度 的制约。骨料和 粉料先加入 混捏机干混 1 0 1 5 mi n，其 目的将各种粒 度的 骨料和粉料在加入牯结剂前先行 混合，同时加 热到一定温度，以便加入粘结剂后能 很快 润湿 骨料和粉粒的表面，并进一 步渗透到 骨料 和粉 料的孔隙 中去，如使 用软 化点(环球法)为 7 5 9 0C的 煤 沥 青 混 捏

14、温 度 一 般 为 1 3 0 1 4 0 C 混捏温度主要影响煤沥青 的粘度，温度 低则粘结剂的牯度增大、流 动性下 降，煤 沥青 不仅 不能在骨料和粉料 的颗粒表 面形 成牯 结剂 薄膜及渗透 到骨料和粉料的孔隙 中去 而 且明 显的增加了搅拌阻力 在 比较低 的温度下 混捏 出来 的糊料塑性 差，不利于成型(废 品率 高)混捏温度也不是越高越好 混捏温度太高，煤 沥青的成分 发生变化 煤沥青 中的低分子 组分 逐渐分解和挥发 同样会降低煤沥青 的牯结性 能。混捏温度和混捏时间确定的原则：考虑 加热温 度的影响、混捏温度较低 时应相应 延长 混捏时间，反之可以适当缩短混捏时 间。煤 沥青的

15、软化点较 低时、混捏温度 可适 当降低，如 果在较高的温度下混 捏、则混捏时 间可以适 当 缩短 配方 中加入 的粉 料越 多、在同 样温 度 下应适当延长混捏时 间，因 为粉料 比表面积大、被煤 沥青润湿、渗透和混 合均 匀需要较 长的时 间。加入生碎 时混捏 时间要 适 当延长。同 一混 捏设 备 当混 捏物 料 的 数量 增 加到 一 定 程 度 混捏时间要相应 延长，在适 宜 的温度下过 分 延长混捏时间也是不必要 的，过 长的混捏将 导致 糊料的“老化”、也 即糊 料塑性 的下降，所 以在实际生产中如果 已经 混捏 好的糊料 因故暂 时不 能 卸 出，则 应 暂 停 搅 拌 或 每

16、间 隔 1 0 l 5 rai n搅拌 2 3 mi n、直至 卸出糊料，骨料和 粉 料 的干混时间也不需过长 干 混时间过长会导 致大颗粒 的被挤碎及增加粉料 损失量(被通风 装置 抽走)因而破 坏了原来的粒度组成。5、4有关的几个 名词术语 混合度 多种 成分 的物料经过混合后所达 到的均 匀 分散 程度。以生产石墨 电极 为倒，可以用骨料 和粉料 的混合均 匀度及粘结剂 的分 散度来表征 混 合 度。骨料 和粉料的混合均匀度(以 表示)一般 可在骨料和粉料干混结束 时从 混捏机 内取少量试 样进行 筛分析 观察筛分析 的结 果 是否与理论配 方中规定的粒度组成接近，假 设 理论配方规定

17、某一种 尺寸的颗粒在骨料和粉 料 组成 的混合料 中的含量 应为 A0，而在干混后 取 样筛分结果 为 A，则混合料的混合均 匀度 I的 计算公式 如下：I 一(A AO)l O 0 (当 试 样 中 A0大 于 A 时)I 一(1 一A1 一AO)1 0 0 (当试样 中 A大 于 A 0时)式 中如 I 一 1则表 示混 合均 匀度 完全 达 到 配方规定 的粒度组成要 求，但是实际情况不 可 能 I 一 1，I 总 是 小 于 或 大 干 1。牯结剂的分散 度(以 表示)粘结剂的作用是将 骨料 和粉料表面包上 一 维普资讯 http:/ 1 9 9 6年 N o 6 炭 素 技 术 4

18、5 屡煤 沥青 薄膜后互相粘结在 一起，混捏不好的 糊 料 中牯结荆分布不均匀，部 分骨 料和粉料的 颗粒 间有过剩 的煤 沥青，或部分颗粒没有被煤 沥青润湿，未能形成沥青薄 膜，因而这部分颗 粒 没有粘结起来 糊 料中煤沥青 的含量可 以用 测定挥发分 的方法 间接 得知。当从混捏机 内不 同部位取样分析其挥 发分 含量时，如几个分析 数据差别不 大，即可认为牯结剂的分散程度 比 较理想 如果混捏效 果不好 则几个试样 的挥 发分 含量 的测定 数据将有较大差别，使用某些 指示剂 也可测 定粘结剂的分散度。加 压混 捏 炭质骨料和粉料及粘结剂置于有加 压装 置 的混捏设备 中，在一定压力下(

19、如 0 2 MP a左 右)进行混捏的工艺过程。生产细颗粒结构的 电炭制 品或 耐 磨 炭制 品有 时 使用 加 压 混捏设 备，日本有的炭素厂生产石墨 电极接头 坯料 也 使用加压混捏。制备 细颗粒 配方 的糊 料时，因 为炭质颗粒越小则 比表面积越大，用通常的双 轴混捏机即使经过长时 间的混 捏也很难 得到混 合均 匀的糊料，加压混 捏设备 在橡胶及塑料工 业 中称为密炼机(见图 3)，一 台密烁机 由机壳、转子(辗压辊)、上顶栓(加压装置)、下顶栓(卸料装置)及加热机构组成，其工作 原理是混 合料 由上 部加 料斗进入 机壳，糊料在 两个相对 转 动的辗压辊之间、辗压辊及上下顶 栓之 间、辗 压 辊 与机 壳 内壁 的 空 隙间 受到 不断 变 化 的 剪 切、混捏 与辗 压、搓压作用，在 上述 几种作用 下牯结剂较 易润 湿骨料和粉料表面和较快 的渗 透到骨料 和粉 料的孔隙 中去 因此 可以缩 短混 捏 时间，只需要 l O 1 5 rai n就 可以得到密度较 1 一密 炼室 2 一转子 3 一加料 口 一下料 口。图 3 密炼 机 大，混合 比较均匀的糊料，但是 加压混捏机 消 耗 动力很 大。如一 台容积 为 8 0 L 的加 压 混捏 机，当辗压 辊转 速为 2 2 r P m 时要用 1 5 0 k W 的 电动机带动。(待续 维普资讯 http:/