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ca88电极糊 - 炭素百科
加入时间:2020-11-21 15:52

  以无烟煤、冶金焦及石墨碎等炭质原料为骨料和粉料,煤沥青为黏结剂,经过破碎、配料、混捏、铸块成型,作为矿热电炉(或称还原电炉)自焙电极的材料。自焙电极又称索德伯格电极(Soderbergelectrode),这个名称来自发明人索德伯格,首先用于挪威奥斯陆的一个电化冶炼厂。电极糊在铁合金及电石(碳化钙)工业中需用量很大,生产1t硅铁或锰铁合金一般要消耗30~50kg电极糊,生产1t电石一般要消耗25~30kg电极糊。

  使用特点矿热电炉为埋弧操作,导电电极直接插入炉料中,依靠通电后产生的电弧和炉料的电阻热熔化炉料,电流密度一般为4~8 A/cm2,因而可以采用价格低廉的电极糊作为电极材料直接在矿热电炉上焙烧成导电电极使用,这一焙烧过程不需要外加热量,利用电极自身电阻在通电时产生的热量和炉面辐射热完成焙烧,所以称为自焙电极,而且这种焙烧过程是随着电极的消耗连续进行的,因此又称连续自焙电极。如图1所示,连续自焙电极的外壳是由钢板焊成的圆筒(也有椭圆形的),事先破碎成小块的电极糊定期从圆筒上方加入,筒内的电极糊在热量的作用下,逐渐焙烧成具有较好导电性及相应机械强度的炭质电极,发挥导电作用,在电弧的高温氧化及参加炉料化学反应等情况下,电极的下端不断地消耗掉,因此整个电极筒要定期下放,电极筒上部也要适时接上新筒及补充电极糊,由于炭质电极的允许电流密度较低,而矿热电炉需要一定的电极工作面积,ca88因此电极的直径都比较大(见表1)。

  1—上夹持器;2—下夹持器;3—吊挂液压缸;4—钢板制成的圆筒;5—钢板外壳;6—导电铜瓦;7—炉料

  焙烧过程电极糊在钢筒内从软化及熔化开始一直到焙烧成炭质电极可分为3个阶段(图2):(1)软化和熔化阶段,电极糊本身的温度由常温升高到150℃左右,电极糊呈塑性流动状态,位置大约在导电夹持器上方500 mm处。(2)煤沥青分解挥发阶段,充分熔化的电极糊沿筒内横截面流动并充填钢筒内的空隙,随着温度的不断升高,煤沥青分解和挥发速度加快、逐渐形成半焦化状态,此时温度已经达到650~700℃,位置在导电夹持器的上部及接近夹持器的上方。(3)焙烧阶段,电极糊由半焦化到完全焦化,电阻率不断下降(表2)、机械强度逐步提高,基本上完成焙烧的部位是在导电夹持器的中下部,此时电极本身温度达到800~900℃,大部分输入炉内的电流是在导电夹持器的中下部通过焙烧好的电极导入的。电极糊焙烧速度应与端部消耗速度相适应,如果焙烧速度过慢,可能导致自焙电极的“软断”,此时电极糊在还没有焙烧好的情况下,便下放到炉面附近突遇高温极易被拉断,有时淌出熔化状态的电极糊,甚至发生爆炸事故。如果电极糊焙烧速度过快,电极糊虽已焙烧好但颗粒间结合力差、强度低,电极易产生裂纹,或者长时间停电后再次通电时负荷增加过快,产生较大的热应力,导致自焙电极断裂,称为硬断。一旦发生自焙电极“软断”或“硬断”,电炉将被迫停产,“软断”或“硬断”与电极糊质量有关,也与电炉操作有关。

  分类和质量数据根据矿热电炉的容量及炉型(炉面敞开式还是密闭式)对电极糊质量的不同要求,可将电极糊分成3个类别。

  (1)第一类电极糊用于炉上部为敞开式的中小型铁合金炉及电石炉,在这类矿热电炉中电极糊的焙烧条件比较好,通过的电流密度较低,因此对原料的选择不太严格,原料灰分高一些也可以,通常使用软化点(环球法)为75~90℃的中温沥青为黏结剂,中国炭素厂20世纪90年代生产这一类电极糊的质量数据如下:

  (2)第二类电极糊主要用于大型敞开式电石炉,通过的电流密度较大,这种炉型要求电极糊的焙烧速度快一些,电极糊的灰分尽可能低一点,因此需要采用灰分较低的原料或加入适量的天然石墨或石墨碎,并适当降低黏结剂的软化点、如在中温沥青内加入一定量的煤焦油或蒽油、将软化点(环球法)降低到60℃左右,骨料和粉料的粒度组成与第一类电极糊相同。

  (3)第三类为密闭式矿热电炉所用的优质电极糊,炉面密闭是矿热电炉的发展方向,炉面密闭后可以回收大量可燃气体有利于节约能源和改善操作环境,但是炉面密闭后不利于电极糊的焙烧,因此要求生产一种灰分较少、热导率较高和电阻率较低,有利于提高焙烧速度的电极糊,20世纪90年代各国生产的密闭炉用电极糊主要从5个方面改进:1)采用优质无烟煤为骨料,无烟煤经过电炉煅烧。2)粉料使用石油焦或沥青焦,不使用冶金焦,以降低电极糊的灰分。3)加入适量的石墨碎等材料以提高电极糊的导热性能和导电性能。4)适当降低黏结剂的软化点。5)根据使用需要适当增加电极糊的分析测试项目,如测定糊料的体积密度、比热容、塑性和焙烧试样的热导率、弹性模量、抗折强度等大型密闭式矿热电炉所用的优质电极糊的质量数据如下。

  无烟煤、石油焦等原料应先进行煅烧,煅烧温度一般为1200~1350℃,以提高原料的真密度、抗氧化能力及导电性,生产优质密闭糊的无烟煤应经过电炉煅烧,煅烧温度达到1500~2000℃,以便获得导电性能和导热性能更好的煅后无烟煤,煅烧过的原料按照配方要求分别破碎、筛分或磨粉以获得所需要的各种颗粒度的骨料和细粉,煤沥青要先熔化脱水。生产中小型敞开式矿热电炉用的电极糊参考配方为无烟煤46%,冶金焦32%,中温煤沥青22%。生产密闭式矿热电炉用的电极糊参考配方为电煅无烟煤42%,石墨碎8%,石油焦27%,煤沥青23%。糊料混捏温度为130℃左右,混捏时间45~60 min,混捏好的糊料经过成型机铸成小块或按用户要求铸成一定高度的圆柱(与电炉上的电极筒内径相同)。

 

 

 

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