炭素生产成型车间工艺设计流程及设备

1、.PAGE 1第五章炭素原料的破碎与筛分5.1 炭素物料的破碎原理及破碎比5.1.1 原料的破碎原理外力抑制固体分子之间的聚力，将大块碎解为小块或细粉的过程破碎、磨粉。常见的破碎方法有：(1)压碎：给物料以压力，使其破碎。适于较硬物料的破碎。(2)劈碎：是利用机械的尖劈扎入物料而产生的劈力来完成破碎的。，适用于脆性材料的破碎。(3)磨碎：是对物料施加一个剪切力而把物料磨碎。适用于细颗粒料的粉碎。(4)击碎：是利用碰撞作用而把物料击碎,适用于破碎较硬和脆性材料。 (5)剪碎：物料在两个破碎工作面间受集中载荷的两支点(或多支点)的外力作用而破碎。多用于硬、脆性大块物料的破碎颚。物料的破碎方法破碎操

2、作共分为三个级别：(1)粗碎(或称预碎)：由200mm左右的大块物料破碎到5070mm(一般指原料在煅烧前的破碎)。(2)中碎：由50mm左右块度的物料破碎到120mm(一般指煅烧料进一步破碎到配料所需的粒度)。(3)磨粉(或称细磨)：将1mm左右的物料磨到0.075mm以下。5.1.2 破碎比破碎比是物料在破碎前后尺寸大小变化及破碎程度的量。破碎比的计算方法有以下几种： (1)用物料在破碎前的最大粒度Dma*与破碎后的最大粒度(dma*)的比值来确定。式中： Dma*破碎前物料的最大块直径(mm)。 dma*破碎后物料的最大块直径(mm)。(2)用破碎机的给料口的有效宽度和排料口的宽度的比值

3、来确定式中： 0.85B:进料口有效宽度 S破碎机排料口的宽度(mm)。 (3)用平均粒度来确定式中：D平均破碎前物料的平均直径(mm)： d平均破碎后物料的平均直径(mm)。5.1.3 破碎和粉碎的原则破碎或粉碎物料时，必须遵守 “不作过粉碎 的根本原则。为防止“过粉碎，可采用以下措施：(1)尽量做到“自由粉碎。碎成料不作滞留，尽快离开粉碎机，防止“闭塞粉碎；弹性衬垫的包裹、缓冲(2)物料在进展粉碎前，必须先进展筛分处理；(3)使粉碎功真正只用在物料的粉碎上，粉碎机金属件的磨损会降低粉碎效率。5.2 破碎机械5.2.1 颚式破碎机1.颚式破碎机的工作原理和类型颚式破碎机的工作部件是两块颚板，

4、其中固定在机架前壁的为定颚板，可活动的为动颚板。工作时，动颚板对定颚板作周期性往返运动，物料在颚板间受到挤压、劈裂、冲击而被破碎，颚板离开时已破物料靠重力从排料口排出。简单摆动式前后、复杂摆动式加上下、混合摆动式。2.颚式破碎机的主要参数给料口宽度B：最大块度D=7585B；B=1.21.3D啮角：动颚与定颚间的夹角2030度与破碎比相关，小破碎比也小，产量大。偏心轮转速摆动次数： S:动颚行程电机功率： kw左右 L、B进料口的长、宽cm)复摆式颚式破碎机1.机架；2.定颚板；3.动颚板；4.侧衬板；5.偏心轴；6.飞轮； 7.调节螺栓；8.调节楔铁；9.滑块支架；10.拉紧弹簧；11.拉杆

5、 12.推力板；13.动颚体2.颚式破碎机的安装、操作和维修(p9091)3.颚式破碎机的故障、产生原因和排除方法(p92表534.颚式破碎机的优缺点优点：构造简单、坚凑，工作平安可靠，操作检修方便，生产能力大，给料围宽。缺点：动颚有空行程，生产效率低；动颚板受力负荷不均匀，因而磨损不均匀；排料口呈长方形，易出片状产品，不适合处理片状构造物料，不适合处理粘性物料；破碎比较小，一般只有46，噪音大。适合硬质物料的粗碎和中碎。5.2.4 对辊破碎机1.对锟破碎机的工作原理和构造对辊破碎机由两个大小一样、相对转动的圆柱型滚筒组成。两滚体的相对旋转，靠摩擦作用将物料卷入辊间而被压碎、排出。辊间距颗粒尺

6、寸。滚子分为光面和齿面两种压、研磨；劈、研辊式破碎机工作原理 1，2辊子；3物料； 4固定轴承；5可动轴承； 6弹簧；7机架2.对锟破碎机的技术规格辊直径长度规格。8001000双齿辊3.对锟破碎机的安装、操作和维修(p104)5.2.5 锤式破碎机 1.工作原理和类型锤式破碎机的主要部件是挂有假设干个活动锤头的转子和围绕转子带有筛孔的筛板或筛条。当转子高速旋转时，呈放射状的锤头打击物料而破碎，小块物料通过筛孔或筛条间隙被排出。筛孔或筛条间隙的大小是破碎大粒的1.53倍。锤式破碎机分为可逆和不可逆式两种。优点：构造简单，效率高，外形小、重量轻，操作、维修简单缺点：部件易损坏，易堵料。 2.单转

7、子锤式破碎机的构造p105-图 5-7 3.锤式破碎机的应用、操作与维修p108p1105.2.6 还击式破碎机 1.工作原理p110)反向旋转转子上的板锤，强烈冲击物料到第一块还击板上，被弹回后又受到第二次冲击。在此过程中，物料被屡次碰撞而破碎并由下方排出。破碎比大，产物粒度均匀。还击式破碎机的安装和维修p111)5.3.2 悬辊式环辊磨机雷蒙磨1.工作原理和构造它是一种借悬辊在旋转时产生的离心力对物料产生挤压、滚压作用而磨成粉料的设备。中心竖轴、磨辊、磨环、铲刀和鼓风机、分级机、收尘器。(p121-图5152.优缺点是一种综合性、连续生产、产量大、单位电耗小、粉碎比大、细度均匀且可控制的粉

8、碎机械；铁污染较大、粉尘大，要求厂房高大。3.使用注意要点(1)主机应在负压下运行，注意密封；(2)主机不应空载开车，以免损坏部件；(3)喂料速度要适宜且均匀。料层过薄，磨耗大；料层过厚，进气孔易堵塞，气阻大，易堵车；(4)注重磨粉细度的控制。除了调节分级器转速外，还要注意收尘器、鼓风量等各因素的影响。雷蒙磨示意图1电动机；2三角皮带；3底盘；4磨环；5磨辊；6短轴；7罩筒；8滤气筒；9管子；10分级机叶片；11三角皮带；12离合器；13电动机；14风筒；15进风孔；16刮板；17刮板架；18连轴器；19减速机；20进料口；21梅花架；22中心轴3.筛分设备振动、回转、摇摆、阶段筛等 (一)振

9、动筛 1构造 偏心和惯性两种惯性筛筛框，单轴振动器，高速运转，惯性力振动。15003000次/min；0.51.2mm。跳跃过程中，小颗粒漏到筛网下。 2使用方法在筛子启动前应进展全面检查，各连接紧固件要可靠，检查电气元件有无失效，振动器的主轴是否灵活，轴承润滑情况是否良好。筛子的启动顺序是；先启动除尘装置，然后启动筛子，待运转正常后，再均匀给料。停车顺序与此相反。筛子在运动时，应密切注意轴承温度和润滑系统情况。运动过程中应注意筛子有无强烈噪音，筛子振动应平稳，不准有不正常摆动现象。当筛子有摇晃现象发生时，应检查四根支承弹簧的弹性是否一致，有无折断情况。振动筛在运行期间，应定期检查磨损情况，如

10、发现磨损过渡的零部件，应及时更换。经常观察筛网有无松动，有无因筛网局部磨损造成漏料现象，如发现，应立即停车进展修理。3影响振动筛生产能力的因素筛网面积适当增加筛网的长和宽，增大有效截面积；振动频率和振幅保持适宜的振动频率和振幅；筛网倾斜度1525 ；加料情况给料均匀。振幅低、效率高、构造简单紧凑、能耗低、操作维修方便。(二)回转筛 柱形筛框，倾斜59 ；六角锥形筛框小头进，大头出无倾斜 D14dma*粒度 L 长度 =(35)D 转速 n= 分级率低、纯度差、消耗功率大6.1.4 粘结剂参加量确实定1.粘结剂的作用和必备条件(1)粘结剂的作用填满散料颗粒的开口气孔；把散料颗粒粘结在一起，形成质

11、量均匀有良好可塑性的糊料；焙烧时生成粘结焦，把散料颗粒结合成稳固的整体。(2)粘结剂必备条件对炭质物料有很好的浸润性和粘结力，这样才能保证糊料具有良好的可塑性。应具有较高的含碳量和析结焦率。应为热塑性物质，常温下为固体，稍加热熔化成液体，冷却后立即硬化。2.影响粘结剂用量的因素 (1)粉末对粘结剂的吸附性能无烟煤石油焦、沥青焦石墨碎、碳黑 (2)粉末粒度及颗粒的外表状态覆盖所有外表，形成一层薄膜；充填颗粒间的空隙。 (3)粘结剂的性质萃取组分不同：中温低12 (4)成型方法挤压良好塑性；模压低23；振动低46。3.粘结剂参加量确实定(1)粘结剂用量的粗略计算C=(1.60-1.33)/1.60

12、16.9 (2)常用粘结剂参加量的测定方法粉末的吸油量法 Q=kq+c 测的q，求出Q粉末比外表法 C=NS+C0 N：单位面积所需沥青量， C0：充填单位气孔所需沥青量。4.粘结剂用量对生坯和焙烧制品质量的影响过少：塑性差、成型力大、裂纹可能性增加；过量：脱模后易变形，焙烧时迁移、变形、粘料、气孔增大6.2 生产返回料的使用原料的有效利用1、生碎：废糊和不合格的生块可参加到一样配方的产品中：5左右，破20mm以下使用；加1减少沥青0.20.5；混捏提温35。多，生坯裂纹。2、焙烧碎：破碎中等颗粒使用，有利提高机械强度。多灰.3、残极：电解使用后的剩余局部含电解质，20，严格清理使用。4、石墨

13、碎：石墨化废品及石墨品的加工碎屑。改善塑性，减少成型过程的摩擦力，提高密度和成品率，51550。以小粒度或磨粉使用。5、石墨化冶金焦：石墨化炉的电阻料。电阻降低、灰分减少。20中小颗粒或磨粉使用。第七章糊料的混捏7.1 混捏的根本原理7.1.1 混捏的概念及作用把定量的骨料、粉料与粘结剂在一定的温度和一定的时间搅拌、混合、捏和，取得塑性糊料的工艺过程叫混捏。混捏技术条件：混捏时间、混捏温度、混捏锅参数。混捏的作用为： (1)使各种原料均匀混合，同时使各种不同大小的颗粒均匀地混合和填充，形成密实程度较高的混合料。 (2)使干料和粘结剂混合均匀，液体粘结剂均匀分布在干料颗粒外表，靠粘结剂的粘和力把

14、所有颗粒互相粘结起来，赋予物料以塑性，有利于成型。 (3)使粘结剂局部地渗透到干料颗粒的空隙中，进一步提高粘结剂和糊料的密实程度。7.1.2 沥青对骨料颗粒的湿润性和渗透性湿润性是表示液相对固相湿润能力的性质。用湿润角表示。越大，湿润性越差。90 0化学吸附，吸附薄膜，粘附结合。 90 0 90 0固体炭素原料属于亲油憎水物质，煤沥青为弱极性物质，在一定温度下对炭颗粒有较好的湿润效果。颗粒外表未饱和化学键力，在外表形成“弹性层，赋予糊料以弹性。毛细管渗透现象，随温度升高沥青粘度降低，轻组分对炭越容易渗透。湿润是一种粘附现象，粘结剂必须有良好的流动性，应具有适当的温度、湿润能力。Sp5080或E

15、0.5mpa.s(500pa.s)。7.1.3 影响糊料混捏质量的因素在混捏时，糊料混合越均匀，制品的构造就越均匀，制品的性能就越稳定。影响因素主要有：1.温度的影响干料、沥青、混捏。干料温度：低，水分难以完全排除，水分形成的强极性吸附层，降低沥青的浸润作用：假设料温低于沥青温度，液体降温粘度增加湿润渗透亦变差。干混，使料应保证接近融体温度。沥青温度：温度 ，粘度、湿润角、毛细压夹干、搅拌力增大；温度 塑性好，氧化缩合反响，老化变硬，塑性差；混捏温度：介质与糊料140150190200。温度 ，沥青粘度大、糊的流动性差，湿润不好、生碎不化；温度，氧化反响，变硬、发散，不利成型。2.混捏时间的影

16、响适当长的混捏时间，有利颗粒均匀、均匀沥青薄膜，使糊料混捏均匀制成具有良好塑性的糊料过短：料温低，浸润效果差，有夹干现象，不均匀；过长：粒度组成破坏，密度变差；氧化缩合程度加深，塑性差；152030min；510min ；Eirich强力单独电预热。混捏时间亦应考虑以下因素：温度低时，可适当延长混捏时间；高时，适当缩短。粘结剂软化点低，同样温度可适当缩短混捏时间。粉状小颗粒越多，适当延长混捏时间。参加生碎，应延长混捏时间。过程中因故停机，应保温并延长混捏时间3.干料粒度及性质的影响颗粒外表性质：粗糟，颗粒组成差大，可提高密实、均匀性，煤油焦外表性质不同；浸润的化学相似原理相互作用、化学键结实：

17、焦与石墨碎；为防止分层、离析：干混投料按密度由小到大参加组分比例：1:1的链易断。多颗粒，比例差大混合均一性；粉末的大小小，流动性好；性质匀，粉末的比重：不同比重的粉末有偏离析现象。4.粘结剂的用量多少及粘度上下对混捏的影响量少干，不能粘结，塑性差；量多：成型、焙烧后变形，空头，气孔大粘度适当，稳定、低粘阶段，500mpa.s；温度。5.加外表活动剂的影响对炭外表的化学吸附作用，增强亲和力，降低液体的外表力、湿润角，提高湿润性：不对称线状构造分子基团的“外表过剩降外表力：有机酸、洗涤剂。6.混合介质的影响摩擦、热电效应：静电集结现象。电解质苯、乙醇、煤油等减少颗粒间的静电引力，利于混合。7.2

18、 沥青熔化和混捏工艺7.2.1 沥青的熔化主要目的 (1)排出沥青中的杂质，降低灰份含量； (2)排除水分；p154 水的-形式、作用、标准) (3)降低沥青粘度，增加沥青的流动性及对干料的浸润性。 熔化蒸气或导热油热媒48h以上1.沥青熔化的工艺技术条件p154) 2.沥青熔化、输送和贮存沥青熔化快速290，送储槽静置p155； 慢速sp+6080，连续加，多个熔化槽分别静置7.2.2 混捏工艺1.干料预热温度 170；熔化沥青170190改质接近沥青温度：130；沥青135中温2.混捏温度sp5080：130140；1601703.混捏时间均匀程度。连续：据扭矩大小非混捏时间连续混捏：15

19、min+30min应考虑因素：(1)混捏温度较低时，可适当延长混捏时间；混捏温度较高时，可适当缩短混捏时间。(2)使用低软化点粘结剂，在同样混捏温度下适当缩短混捏时间。(3)配料中粉状小颗粒越多，应适当延长混捏时间。(4)参加生碎时应当延长混捏时间。(5)混捏时间因故停机，应保温并延长混捏时间(1015min，延长搅23min，停机时间过长应做报废处理。4.混捏糊料的调配原则当干料过量时，可参加煤沥青进展调配，并延长混捏时间；假设沥青过量时，则不能参加干料调配，因会局部集结，夹干料，导致糊料质量不匀。5.糊料的凉料目的使糊料均匀冷却到一定的温度165 150；并充分排出夹在糊料中的烟气，防止生

20、坯夹烟气，出废品；使糊块度均匀增加粘结力，利于成型。粘结剂多凉时长;粘结剂少凉时短6.产生废糊原因人为废糊责任心；正常废糊计量、参数波动；机械废糊设备故障。强化管理，减少出现7.3 混捏设备 7.3.1 双轴搅拌混捏机锅锅体、麻花搅刀和减速传动装置连续生产，上开口、下开口p157158)7.3.2 单轴连续混捏机(p158159)单轴连续混捏机构造示意图1锅体；2固定搅刀；3转动搅刀；4主轴1、什么叫混捏. 2、混捏的作用是什么.3、影响糊料混捏质量的主要因素4、沥青的熔化的目的有哪些.5、影响糊料混捏质量的温度因素有哪些.6、简述成型前凉料的作用。7、混捏工艺都包括哪些容.第八章炭素制品成型

21、工艺及设备炭素成型的方式有：模压、挤压、振动、等静压、真空成型等8.1 炭素制品成型的主要方法1.挤压成型法挤压机p160)装备主柱塞、料室缸、模挤压嘴、切刀；过程凉料、装料、预压、挤压、切断、冷却。长条形棒、管压缩比： K过小，应力大，易变形、开裂； K过大，中心疏松。 2.模压成型法立式压机在模具加压的方式。单向、双向；热压、冷压。适用于三方向尺寸差不大，密度均匀，构造致密的制品成型。3.振动成型法振动成型机振动台、模具、重锤粗短产品4.等静压成型法等静压成型机，(高压液体各向均匀加压。生产各向同性制品构造均匀、密度高。 5.真空成型法模、挤、等静压一并完成，并抽真空8.2 炭素制品成型的

22、工艺技术成型的根本过程：是将经搅拌、混捏具有一定充填度和塑性的热糊料，在高压、高速或高频振动压力作用下，排出糊烟气，使聚力和密实度增加，制成具有一定密度、强度生坯的过程。8.2.1 炭素颗粒材料的择优取向与成型方法的关系 (1)颗粒的不等轴程度愈大，其择优取向愈明显，制品的各向异性也愈明显，例如针状焦颗粒呈针状，不等轴程度很大，其制品的各向异性很明显。 (2)成型时，颗粒通过的行程越长，则颗粒的取向过程越充分，择优取向效果愈好，从而使制品的各向异性越大。挤压法和模压法成型时，颗粒通过的行程较长，其择优取向较明显；而振动成型法和等静压成型法成型时，颗粒通过的行程较短，择优取向效果相比较差，使制品

23、的各向异性也相对小一些。因此在选用何种成型方法时，要结合碳制品的用途及质量要求。对热膨胀系数、导电率、机械强度等要求高的炭素制品(如大功率电极、棒材、管材、机械密封的炭和石墨制品等)，要使用模压法和挤压法成型；对热膨胀系数、导电率、机械强度等要求相对不太高的碳制品(如铝电解用预焙阳极等)，就选用振动成型法。8.2.2 影响炭素制品成型质量的因素糊温度、粘结剂用量、糊塑性、骨料颗粒特性、压力、振动力及时间、糊料状况等1. 温度对成型质量的影响 (1)糊料温度流动性 过低糊发硬、流动性差密度低； 过高粘结力减弱、烟气大坯裂纹、易变形。振动，凉料140150，成型120130。 挤压成型经历油大低温

24、下，油小上下；上锅料油大，这锅上下；上锅料油小，这锅低下；冬天上下，夏天低下 。 挤压成型还应注意： (2)料室模具温度连续振动，开场预热80100，后 120130；间歇生产，模具加热，保持120140； 挤压的压嘴温度影响外表光滑、减少裂纹高：表层软，粘结力减小，横纹、头断裂；低：摩擦力大，麻面、局部层一般嘴子1301602.糊料状况对成型质量的影响塑性、颗粒特性 (1)糊料塑性塑性好，流动性好，成型时聚力和摩擦力较小，糊与模壁外摩擦小，便于成型，粘结力强；过大，裂纹变形；塑性差，反之，糊间粘结力小，造成生坯干散、掉块，裂纹，废品多。 (2)骨料颗粒的影响细比外表积大摩擦面大需增加压力、弹

25、性后效大，易开裂。粗骨架抗热震强，密度、强度低外表粗糟。外表粗糟、形状不规则的颗粒：机械咬合和桥架作用大，可互相楔入，减小弹性后效，提高密度和强度；形状规则、外表平滑的颗粒：机械咬合和桥架作用小，制品分层，强度降低，弹性后效增大。弹性后效：亦称生坯回涨，它是指当生坯除去压力脱模或从压嘴挤出后，发生弹性膨胀、导致生坯直径或体积增大的现象弹性后效的大小，一般取决于糊料特性和成型压力弹性后效会导致坯体产生裂纹、变形。 (3)糊料特性细颗粒应聚力储存大；颗粒外表性质机械咬合及桥架作用。颗粒外表光滑、规则，机械咬合小及糊硬度大，塑性差温度低、粘结剂少应力大弹性后效大； (4)成型压力它随压力增大而增加假

26、设颗粒粗糙、糊塑性好时压力影响不大；施压快，应力储存集中。弹性后效一般产生于脱模后，或放置一段时间措施：1适宜的温度提高可塑性； 2延长、减速施压； 3附加振动消除桥架现象；4多向施压抑制密度不匀； 5短放置，早装炉。3.粘结剂用量对成型质量的影响过大：流动性好、塑性好、易成型变形，焙烧迁移、增孔；过少：塑性差、密度低、外表粗糟。挤压大；振动、模压少粘结剂由大到小的顺序：挤压振动模压等静压4.振动成型其它参数的影响：时间、频率、振幅。8.2.3 成型制品废品及原因分析糊料的状况、糊料的温度、糊颗粒的状况、粘结剂的量、成型工艺与条件等1.挤压成型p165表2.振动成型p166表成型废品的出现，主

27、要是工艺过程控制及调整不到位、操作工的责任心未尽到而遭成的。应时刻与混捏工序联系，保证过程控制良好，符合工艺标准要求；增强操作责任心。常见问题：裂纹 温度、弹性后效、粘结剂量、烟气；干散掉块粘结剂量、温度，混捏质量，成型台不平，振幅小难压粘结剂量、质量、温度，颗粒大，成型振幅、重锤、时间、模温8.3 振动成型工艺技术8.3.1 振动成型的原理一定位置的往复运动振动 振动成型时，模具的糊料因受到强烈的振动而获得相当大的交变速度和加速度，从而抑制糊料部的聚力、摩擦力以及糊料与模壁间的外摩擦力而引起糊料颗粒的相对位移，流动状态的糊料迅速合理排布并充填到模全部空间，在重锤的一定压力配合下到达成型目的。

28、振动过程中糊料为流动状态，物理性质发生的变化：(1)糊料颗粒间的摩擦力及和模壁的外摩擦力因振动显著降低。(2)糊料从弹塑性状态转变成密实的流动状态，因而糊料间的粘结力也就相应减弱。(3)振动使糊料颗粒受到多变加速度，因此使大小不等的颗粒产生惯性力。主要作用是糊料颗粒产生的惯性力颗粒的边界应力当颗粒边界应力大于聚力相对移动自由外力颗粒糊料加速移动8.3.2 振动成型的工艺流程混捏糊凉料储存给料称量入模成型脱模冷却生坯1. 模具的加热模具一般保持120140温度2.振动的频率及振幅一般12001700r/min,正常1300r/min；振幅11.5mm；扇形板120140度3.振动时间小规格34

29、min；中等56 min；大规格810 min；阳极改进6080s下表80100s过长，动能热能阳极炭块生产振动时间的影响结果振动时间s)产量块/h生块体密度g/cm3焙烧块体密度g/cm36024.41.6061.5677523.81.6091.5699021.21.6121.57210519.61.6241.58212018.01.6191.5858.3.3 振动成型的设备1.单工位振动成型机(p169组成9)2.多工位振动成型机(1)三工位成型机的工作过程是：(2)三工位振动成型机的特点：三工位振动成型机属间歇式成型，但其加料、振动成型、脱模推出等工序可同时完成，可提高产能。工位回转机构

30、及振动器各有驱动装置，又有模具夹紧装置、重锤提升装置等，构造相对复杂。模具与振动台是联体的，但模具又可与振动台别离便于脱模。要求控制系统要准确，定位要准确。重锤的比压：小规格0.1Mpa中等0.150.25Mpa大规格0.10.15Mpa振动台的使用要点： 开车前，应仔细检查各部润滑是否良好，紧固件是否松动，转动系统是否灵活；振动台在运转中必须平稳，各传动局部温升不得超过允许值，振动器轴承座和齿轮温度分别以80和85为限； 非工作期间，不得任意空台运转，以免破坏设备； 齿轮箱、振动器轴承必须定期拆洗换油，万向连轴器的十字头、滚珠轴承必须每半年加一次油，齿轮连轴器每日工作前均应加润滑油；经常台前框架的型钢节点处，如有裂纹及时补焊，防止扩展。