預焙陽極生產—優(yōu)化配方、提高產量

徐光瑞 李蕊蘭(青海西部碳素有限責任公司，青海 西寧 811600)

在公司開展“節(jié)能減排，降耗增效”的活動中，為發(fā)揮設備最大效能，降低生產成本，使企業(yè)效益最大化，車間通過對生產工藝及設備的分析，提出優(yōu)化配方，提高生產產能的意見及過程，并把實際操作中存在的問題及注意事項提出了自己的建議。

1.生產現(xiàn)狀

某公司炭素生產系統(tǒng)，設計能力為5萬噸/年。主要設備:振動篩（型號:3GPSF1236生產能力:40t/h）2臺，自動配料系統(tǒng)一套，間歇式混捏鍋（型號:NH4000，最大容量:5800L額定容量:4000L）4臺（用三備一），成型機（平行軸式振動成型機，激振力:15－60噸，重鍾重量13噸，頻率:1680次/分）；生產配方:生產配方采用中顆粒配方，粒級為四級；混捏工藝指標:混捏時間70min、單鍋下料重量4900Kg，混捏溫度170±5℃。

2.配方優(yōu)化

2.1 現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)有設備不變的情況下，對影響產能的因素進行分析，主要有以下四種:（1）原料的供應；（2）配下料的速度與時間；（3）混捏鍋的產能；（4）振動成型機的產能。對上述四種主要因素進行分析，原料的供應能滿足配料需求，不需優(yōu)化；配下料時間受絞道的轉速、下料口大小、混捏鍋是否空閑決定，絞道的轉速受設備性能決定，提高轉速度，對設備運行安全造成影響，不考慮調整，下料口能滿足下料速度需求，而混捏鍋是否空閑決定配下料的速度與時間；成型機對產能的影響因素有，振動成型機的產能受運行時間（不包括振動時間）、激振力、振動時間等影響，成型機的設備運行時間受設備的性能影響，雖可以調整縮短運行時間，但容易造成設備操作的不安全及生塊質量問題，激振力調大可以縮短振動時間，但也容易造成設備損耗嚴重、生塊質量不穩(wěn)定，振動時間調整縮短，可以提高設備產能，但受糊料質量影響，同時也容易造成生塊強度、體積密度的不穩(wěn)定，因此成型機不作為此次調整產能的因素考慮；混捏在整個生產工序中起著承上啟下的作用，即決定著配下料的速度，也決定著成型機的供料情況。對上述影響產能的主要因素時行綜合分析，最終決定把提高混捏鍋的產能作為提高生產總產能的最主要的途徑。

2.2 方案選擇

影響混捏鍋產能的因素分析:混捏鍋的產能受設備容量、混捏溫度、混捏時間的影響，其中設備容量是固定的，目前按容量85%進行投料使用；混捏溫度:提高混捏溫度在一定程度上可以縮短混捏時間，提高產能，但混捏溫度受環(huán)境溫度、瀝青特性及軟化溫度的限制，溫度過高，容易造成瀝青的氧化分解，容易造成生塊出現(xiàn)外觀和內在質量，同時也會增加熱能成本，因此采用提高混捏溫度來提高產能要考慮綜合成本；混捏時間直接影響著混捏鍋的產能，它受配方原料比例、溫度等因素的影響；

綜上分析，混捏時間是影響混捏產能的關鍵，保持溫度不變，通過調整配方來達到降低混捏時間，顯得簡單易行，如何通過調整配方來減少混捏時間？首先要了解一下混捏的作用:（1）、提高原料溫度，蒸發(fā)水分；（2）、使各顆粒料之間混合均勻；（3）、加入瀝青后瀝青對混合料的浸潤，混合均勻。如果混合料中骨料粒徑變大，則透氣性高，熱空氣流動性越好，促進熱量的傳導，使顆粒料的溫度提升速度加快，物料干混時間將會縮短，由于混合料中粗顆粒料增多，也越容易混合均勻，這將會縮短混合料摻混均勻的時間，同時，骨料粗，更容易瀝青浸潤，縮短瀝青浸潤時間，最終達到降低混捏時間，提高單鍋生產能力的目的。根據這個思路，對目前使用的配方進行分析、優(yōu)化。

2.3 配方優(yōu)化

目前公司采用的是中顆粒配方，粒級為四級，分別為6-3mm、3-1mm、1-0mm、粉料（包括收塵），配方比例:6-3:26%、3-1:16%、1-0:18%、粉料40%（其中收塵7%），對配方進行分析，配方中粉料量偏大，粗骨料量偏多，為保證混合料的堆積密度，通過對原料的粒度、純度分析結果，并通過計算，配方優(yōu)化如下:6-3:21%、3-1:18%、1-0:25%、粉料36%（其中收塵7%）。

3.配方實施

3.1 實施

對優(yōu)化后的配方試配3鍋，混捏控制指標調整如下:混捏溫度:170±5℃，混捏時間60min，其它指標不變。

3.2 實施結果:

3.2.1 質量:⑴對上述配方生產中試生產三鍋，質檢中心取樣分析，結果如表所示。

根據分析結果，優(yōu)化配方后生塊內在質量指標:強度:≥40MPa，體積密度:1.65g/cm3左右，揮發(fā)份6－7%，外觀光潔，生塊質量完全符合要求。對新配方試生產,進行焙燒測試；⑵優(yōu)化后的配方生產的生塊，在焙燒過程中，焙燒曲線縮短，天燃氣消耗降低，產量提高，焙燒后的產品質量，都在國家標準Ⅰ、Ⅱ級之內，沒有等外品。

鍋 號試 塊強 度（M P a）體積密度（g/cm3）揮發(fā)份（%）1#1#40 1.62 6.5 2#39 1.63 6.5 2#1#42 1.66 6.7 2#41 1.67 6.5 3#1#41 1.64 6.4 2#43 1.66 6.5

3.2.2 產量:批量生產后，產量每班提高2鍋（約9800Kg），每天（三班）增產30噸左右。后經多次配方優(yōu)化，對溫度、時間進行調整，年生產能力達到8萬噸/年左右。

4.結語

通過對生產配方優(yōu)化，在產品質量保證的情況下，增產效果明顯，生產過程中，對配方的優(yōu)化一直在進行，在優(yōu)化配方的同時還要考慮與生產中的各個工藝指標進行配合調整，特別是混捏溫度、混捏時間、瀝青的加入量等配合，糊料的質量變化，直接影響振動時間的調整，這對成型產量的提高起到關鍵作用。本文只是拋磚引玉，目的只是提供一種思路，本配方只是一種參考，配方中原料比例受原料種類、粒度、純度的不同而不同，這點應根據具體情況具體分析。

[1]《鋁用炭陽極生產》河南省有色金屬行業(yè)職業(yè)技能鑒定站出版.

[2]《鋁電解炭陽極生產與應用》王平甫 宮振等編著 冶金工業(yè)出版社.