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电石生产的重要辅助材料——电极糊
加入时间:2020-06-26 12:20

  内 蒙 古石·油 化 工第1 7卷电 石 生 产 的 重 要辅 助 材 料 — 电 极 糊卢振 星电极 糊 是 由 碳 质 材 料加 入 粘合剂 经 搅拌,混 捏浇 铸 而 成 的碳糊 类 制 品,广 泛 用 于 矿 热 炉中 生 产 电 石。其生 产 工 艺简 单、价 格 低廉,具 有 良好 的 导 电性、抗 氧化 性、耐 热震 性,能 适应矿 热 炉 生 产 过 程 中较 大 的 工 作 电 流,极高 的 冶炼 温 度,斌嘴 若赤工 作 者有 峡 了 解 咖 糊 的 成 份、是 电 石 生 产 必不 可 少 的 重 要 辅 助 材生 产 性能、作 角 和 对 电 护 的 影 响。电 极 糊 的应 用:电极 糊 就 使 用 方 法和 性...

  内 蒙 古石油 化 工第1 7卷电 石 生 产 的 重 要辅 助 材 料 电 极 糊卢振 星电极 糊 是 由 碳 质 材 料加 入 粘合剂 经 搅拌,混 捏浇 铸 而 成 的碳糊 类 制 品,广 泛 用 于 矿 热 炉中 生 产 电 石。其生 产 工 艺简 单、价 格 低廉,具 有 良好 的 导 电性、抗 氧化 性、耐 热震 性,能 适应矿 热 炉 生 产 过 程 中较 大 的 工 作 电 流,极高 的 冶炼 温 度,斌嘴 若赤工 作 者有 峡 了 解 咖 糊 的 成 份、是 电 石 生 产 必不 可 少 的 重 要 辅 助 材生 产 性能、作 角 和 对 电 护 的 影 响。电 极 糊 的应 用:电极 糊 就 使 用 方 法和 性 质来 说 是 一 种“连续 自 焙 电 极” , “电极”的 外 层 为 l ~ 2 毫 米 厚 的钾板 卸 感 的 园 筒 二 电 好 : 电 极 糊 按 时 添 加在电极壳内随 着 生 产 的进 行,电 极 糊 逐步 软化互 垮 化 下 隽 结 叭 烧结 时 碑串木量 挥 发份,当 进 入 电 极 把 持 器 以 后 则 因 高温 作 用 由 半 焦 化最 后成 为 导 曳 电 极此 时 电 姆 素 卿 熔 化 到 炉 料中 去.电 沪工 作过程中每 隔 一段 时 间 在电 扭 顶 部 接上 份 段 牢 姆 壳,并 加 入 竺 定 量 的 电 极 糊,如 此 反 复 进行.电极糊焙 烧的 热量 是 电 极 的传 导 热,即 自焙电极端部 工 作 时产生电 弧,温 度高达 3 5 0 0 亡,热 量 自 下 而 』 传递,庵 极 粗 盲 上 而 下 降 落时受热 逐 渐使枯结剂炭化 而 烧 结,此外 还 有电 流 通过电 极时产 生 的 电阻 热 及 电 护尤其 是 开放式 电炉炉 面 的幅 射 热 犷 也 是 电 极 焙烧不可 忽 略 的 热源.在热的作 用下 电 极 糊在电 极 壳内的烧 结 变化,分 下 述 三 个 阶 段:1、软化 阶 段:电极糊 逐 渐 软 化 、 呈 半 流 体 状态,在 此 阶 段 温 度由 室 温 升 至1 2 0 一 2 0 0 亡,位 餐 约 在 电 极把 持 器 上 部5 0 0毫 来 处.2、熔 化 阶 段 犷 龟 极 糊 充 分 熔化,并充填 糊 块 之 间的孔 隙 同 时 随 着 温 度 的升 高 粘结剂分解护 飞并 排 出挥发份,最 后 呈 半 焦化 状 态,在 此 阶段,温 度 由 12 0 ℃ 一 Z o n℃ 升 至 6 5 0 ℃ 一 7 5 0 ℃,位置 约 在 电 极 把 持 器 及 其 上部 附 近。一 。、:烧结 阶 段:一电 板 糊由 半焦 化 到 全 焦化,强 度 提高,电 阻 逐 渐 降 低。完 成 烧 结 的 部 位 约在 把 持 器下 部2 00 一 脚 o毫 米 牛 温 度 也 .6 5 0 ℃ 一 5。 ℃ 升 至 “ 0 0 ℃ 一 ,0 0℃.曳极 糊在整 个工 作过 程中 由 于 电 极壳可 以 在 不 停电情 况下 焊 接,电极 糊 不 断 地 向电 极壳内加 入,并 且 在 电 炉 内自动烧结,它确 实 是 一 种 连 续的自动的 经 焙烧 而 成的电极一“连 续 自焙 电 极 斗 举 种 电 极 在 矿 热 炉中 占 极 其 重 要的地位。如 果它 出 了 问 题诸 如 电极软 断、硬 断、电极 壳 破 裂、电 极 漏 糊、嘟银 刺 火、电极 放 不 下 都 会 导 致 生产 无 法 正常 进 行,、甚 琴 发 生严 重 的人 身伤 亡 事 故。因此.电 极 是 矿 热 炉 的“心 脏” ,电 极 糊是电极的“生 命”。 第3期 电 石生 产是重 要 辅 助 材 料 电 极 糊二、电 极 糊 的 制 造:制造电 极 糊 的 原 料 主 要 组 成 部分 是 碳。碳具 有 耐 高 温,氧化 物为 气 体,导电 性能 良 好,`与许多化 学 物质 不易 反 应的 特 点.制 造电极糊 使 用 的原料有 固 体碳素 原料 ( 无 烟煤、冶 金 焦、` 右油焦、沥 清 焦 ),和 粘结剂( 煤 沥 青、煤 焦 油 ) 分 述如 下:一、-. 11、无 烟 煤一无 烟煤 是 电 极 糊 的 主要 原 料,当 电 极烧 成 后 它就成 为电极 的 骨 架。无烟 煤 是 年 代 最 古的高度 变 质 煤,是 致 密的 带 有 金属 光泽 的 黑色 矿 物,无 烟 煤 与 其 它矿 藏 煤 的 不 同 点 是 含 碳 量高、热 稳 定性好、机械 强 度大、挥 发份 小、仅 含 有 少量 的 灰份且 以 薄 层 或 斑 点 均 匀 分 布 于 煤中,颗粒 表 面 平 滑、内 孔 隙 小 而 粘结性 差。生 产电极糊的 无烟 煤 必 须是 优质的,即 有 低 的 灰 份 和 硫份、高的 机 械 强 度,好的热 稳 定性。无烟 煤 经 缎烧 后 方 可 使 用。2、冶金 焦冶 金 焦 是 用 含 有 不 同 挥 发 份 和 结 焦 性能 的几 种 烟煤 配 合 起 来 在 焦 炉 中 经1 。 。0 ℃ 一12 0 0 ℃ 高 温干 馏 而得 的 产 品,挥 发 份 一 般1 % 左 右,焦化 好 的焦 碳 皇 银 灰 色,敲击有 金 属 声。在电极 糊生 产 中,由 于 冶金焦 粉 对 粘结 剂 吸 附 性 好 能 形 成焦碳 与粘 结 剂的 网 格而被 广 泛 利 用,但 其灰 份 较 高 只 适 于 生 产 标准糊.冶 金焦 只 须烘干 不 必 缎 烧。 ;3、石 油 焦石油 焦 是 由 石 油 渣油经过高温焦 化 后 得 到 的 固 体 含碳 产 物,其 主 要成份是 碳,灰 份 含 量很低,一 般 在 l % 以 下,高 温 下 很 容 易石 墨 化,具有 较 好 的 导 电 性、导 热 性 和 化 学 稳 定 性、有中 等 机械 强 度,做 为少 灰 原 料 广泛用 来 生产密 闭 糊 和 特 种糊,以 降低 制 品 的 灰 份、电 阻 率,提高制 品 的体 积 密 度.石 油 焦 的 最 重 要 技术指 标 是 含灰 量 和 含 硫 量,灰 份高 则 影响电 极 糊的 纯度,硫份 高 则 使 电极 易 开 裂并 增 加 电 阻率.由 于 石 油焦 所含挥 发 份 较 高 必 须 缎 烧 后 方可 使 用。4、沥 青 焦`”,一沥 青焦 是 煤 沥 青 经 高 温 干 馏后 的 制 品,是 一 种 含 灰 份 和 硫 份 均 低 的 玩 质 焦 碳一 ,结 构 致 宙、灌 戴 ! { { {) )!): !) 烈 攫 { 抢 ) :一` : “ 了-产中 对 固 体材料 要 使 用 粘 结 剂。粘结 剂 在碳 质 颗 粒间 起“桥梁”作 用,是 影 响 产 品 最终性 能的 重 要 因 素.在 电 极 糊 生 产中 粘 结剂 的 作 用 有 液 态 的浸 润 作 用、渗 透 作 用、粘 合 作 用 及 焙 烧后 的 固态 结合 作 用。由 于 煤沥青 具 有 一 定 温 度 范 围 的软 化 点,对 固 体 材 料有 良 好 的 浸 润 性,灰份含 量 低、化 学 性 质 稳 定、有 良好的 流 动性 和润 滑 性,石墨 化故为 良 好的 粘 结 剂.碳 化 后有 较 高 的 析 隽 拿 : 碳 娜钾易 于 内 蒙 古 石 油 化 工第1 7卷6、煤 焦油:煤 焦油是烟煤 焦 化 后 的 产物,为 黑褐色 枯 稠 液体,有蔡 和酚 的 特殊 臭 味,煤 焦油 中 含有2 % 一 5 % 的氮水,呈 碱 性。煤 焦 油 一 般 和 煤 沥 青 配合 使 用,作为 煤 沥 青 的稀释 剂 以 降 低煤 沥青的 软 化点。电 极 糊 生 产的 简单 工 艺 过 程 如图:电 极糊 生产 主 要工 序为:1、原 料缎烧:碳 素 原 料 在 高 温 和 隔 绝 空 气 条 件 下进行热 处 理的 过 程 为 锻 烧.锻 烧 的 目 的 是 排出 原 料 的挥 发 份,除 去 原 料的 水份,加速 硫 份的 变 化,控 制灰 份 的增大 达到 体 积 收缩并 稳定,从 而 提高 原料 的真 密 度、强 度、导 电 性、抗氧化性 能.锻 烧 是 制 造 碳素制 品 的 基 本 工 序,锻 烧 按使用 的设备 与 温 度可 分 以 下 两 种:以 ) 电缎烧:电锻烧 炉 是 竖 式 园筒 高 温 电 阻 炉,炉 内锻 烧 的 物料 无 烟 煤 就是电 阻,它 与按 在炉 筒 两端 的 上 下 电 极 构 成 电 流通路,从 而 把 电 能 转换 为 热 能,电般 烧 无 烟 煤 局 部 温 度 高 达21 0。 ℃ 无烟 煤 自 炉顶 料 仓加 入经过 炉筒 由 炉底 旋转 到 刮 板 排 出.电锻 烧 无 烟 煤半 石 墨 化 程 度 高,热 稳定 性 好,真 密 度 大,电 阻 率低。( 2 ) 雌 式锻 烧:雌 式 滚 烧 炉 体 由 若 干 个 用 耐 火 砖 砌 成 的相 同结构垂 直 配置 的锻 烧罐 所 组 成,每 四 个 罐 为一组,每 个缎 烧罐 两 侧设 有 加 热 火 道5 一 8 层,最 高 温 度 可 达13 0 0 一 1 3 8 0 ℃,用 奔 缎烧 无 烟 煤,石 油 焦或 烘 干 冶 金焦.加 热 的嫩 料 一 部分 是原 料锻烧 时 排 出 的挥发 份,另一 部 分是 外 加 煤 气.原 料 通过沪 顶 的 加 料 机 构 加 入 雄 内,经 过 予热 带排 出 水 份及 一 部分 挥 发份,再往 下 经 过缎 烧 第3期 电 石 生 产 是重要 辅 助 材料 电极糊带 在高 温 下 继 续排 出 挥 发 份,同 时体 积收 缩,密度、强 度 不 断 提 高,最后 原料 经 冷 却水 套由排料机 构排 出,罐 式 锻烧 炉温 度 比 电缎烧炉 低,产 品 质量指标 不 如 电 缎 烧炉 但 成 本 较 低.2、中碎、磨 粉、筛分:在 电 极 糊生 产 中 中 碎、磨 粉、筛分 是主要 的 准 备 工 序.电 极 糊 的骨 料 是 由 不同粒度的物料 所 组 成的,而 各颗粒的大 小、数 量、形状 和 表 面 状 况 等 对 电 极糊 的 生产 工艺 过程 和 制 品 性能 都 有 很 大的 影 响。经 缎烧的原料粒度 波动大,组 成 不 均 匀,不 能 直 接 用 于 生产,必须 用 机械 的方 法 将 其碎裂成小 块 或 粉料,再根据 配方 的 要 求 对之进 行 粒 度分级 一 筛 分。3、混捏 成 型:在电极 糊生 产 中,制 品 中 各 种 成 份、粒 度的原料,需 要 进 行 混 捏 以 使 其 成份 和 粒 度 分 布均 匀,才 能 进 行 成 型。混 捏是 将 颗 粒、粉 末 和 粘 结剂在 一 定 温 度下 搅 拌,混 合 取 得塑 性 糊 料。混 捏能使 各种 原 料均 匀混 合,使 不 同 颗 粒 堆积 合 理形 成 密 实 程 度较高的糊 料.由 于 有 粘 结 性能 的 沥 青 作 用,原来松散 的颗粒 堆 积就 变 为 有结合力 的 相 互 连 续 并 具 有 可 塑 性的糊料。经 过一 定 时间 地 混 捏,粘 结剂 还 可 渗 透 到原 料 颗 粒孔 隙 中提 高密 实 程 度,并 使 糊 料 具有 良 好的 塑性,以 利 于 成 型.三、电 极 糊 的一 般技 术 要求:电 极在矿热炉 中占有重 要 的 地位,电极 的 工作 条件 恶 劣,通 过 的电流 高,两 端 温 差 大,生产 中 受 机 械、电气 与 炉 料崩 塌 的冲 击 要 求 其有 较高的 机 械 强 度、 、较 低的 电姐 系 数、较好的抗热 震 性、抗 氧化性 和 较小的热 膨胀系 数,一 般来说 对 电极 糊的质量,用 以 下 五 个 指标 来控 制:1、灰 分:灰分 是 电 极糊 在8 5 0 士 2 0 ℃ 温 度 下 灼 烧 至 恒 重时 的 残 余 物,属无 机矿 物 类,灰分 过 高 电 阻 率大,强 度 差,电耗高,电极消 耗 量大,易发 生 硬 断事故,灰分 是 一 个 很重 要的指 标,要 求 其 值 越低越 好.2、挥发份:挥 发 份是 指 电极 糊 在隔 绝 空 气 加 热 条 件 下的 质量 损失,挥 发 份 一 般为 低 分 子碳 氢 化 合 物,挥 发份 的 高低 对 电极糊的 质量 有很大 影响.挥 发份过高,电极烧结速 度 慢,烧 结 后收缩 率 大,气 孔率 高, 一 易 氧化、强 度 低,容 易 发生“软 断”或“硬断”事故.挥 发 份 过低,电 极 烧 结 速 度 快,粘 结 性不好,电极与 把 持 器 接触 电阻 大,容 易发生“硬断”和 电极“刺火”事 故,电极 糊的 挥 发 份 必 须严 格 控 制 在 一 定的范 围 内.3、抗 压 强 度:抗 压强 度 是 指电极糊焙烧 后 的 试 样,单 位 面 积 上 所受的 极 限 压 负 荷,是 一项 重要 的 机 械强度 指标。电极在 矿 热炉中受拉伸、压缩、弯 曲、剪切等 应 力,抗 压强 度 可间接 反映 出其 它 几种 强 度 值,并具 有易 于 测 试的 特 点.抗 压 强度 低 的电 极,机 械 强 度 差,使 用中易发生“硬 断”事 故.` 4、电阻 率:电 阻率 是 指 电极糊 焙 烧 后 的 单 位 试 样 电 阻 的大小.电 阻 率 是 表 示电极 导 电 能 内 蒙 古石油 化 工第 1 7 卷力 的 物 理 量,电阻 率 低,电极电 阻 小,电 耗低。对 于 炭 素 制 品 电阻率 与 导热率存在着 反 比 的关 系,因 此 电 阻 率不仅 是 个电学指 标 也 是 一 个热 学 指标,电 阻 率 低,导 热 率 大,温 度传 导 系数高,产 生 的 热 应力 值 小,热 稳 定 性 好,电极 不易 受 急冷急热 而 断裂。氛 体 积密度:体 积 密 度 是指电 极 糊 焙 烧 后 的试 样,单 位 体 积 的 质量,体 积 密度是 衡 量碳素材料 宏观组 织结构 致 密程度的 一 个 物 理量,表 征 着电极中 颗粒 堆 积 紧 密 程 度及规整 排 列 的特 性.体 积 密 度 大,真气 孔 率 小、电极越密实,机 械 强 度 越 高。抗氧化能力 越强,导 热 性 能与 抗热 震性越好。我 国 电 极 糊质量指标( G B 1 0 1 3 0 一 8 8 )如 下:资爵肆泛、 、18 0 一 1 1 1 18 0 一 2 2 2 1 8 0 一 3 3 3 1 8 0 一 4 4 4 1 8 0 一 5 5 5灰分 % 簇5。0 0 0芍.0 0 0 7.0 0 0 9.0 0 0 1 1.0 0 0挥 发分 %12.0 一 1 5.乒 1 2.0 一 1 5。5 5 5 9.5 一 1 3,5 5 5 11.5 一 1 5.5 5 5 11.5 一 15.5 5 5抗 压 强 度 M a P 李1 7.0 0 0 1 5.7 7 7 1 9.6 6 6 19.6 6 6 1 9.6 6 6电 阻 率卜 见 m( ( (6 8 8 8 7 5 5 5 8 0 0 0 90 0 0 9 0 0 0体 积密度9 c/ m,) ) )1.3 6 6 6 1.3 6 6 6 1.3 6 6 6 1.36 6 6 1.3 6 6 6四、电 极 糊 的 种 类:电 极糊 按 使 用 范 围可 分 以 下 几 种:l、标 准糊( 开放 糊 )系 国 家 标 准G B l o 1 3 0 一 8 8中T H D 一 4、T H D 一 5 的电 极 糊 用 于开 放 式电 石炉,这 种电极糊 以 普 通 缎烧 无 烟煤、冶 金 焦 为 主 要 原 料,以 中 温 沥 青 做 粘结剂具 有 灰 份 较 高,电阻 率较 大、烧 结 速 度 较 慢、但 价 格 低 廉 的 特 点。2、密 闭糊:系 国 家 标 准 G B I0 1 3 0 一 8 8中,T H D 一 2, T H D 一 3 电 极 糊,用 于 密 闭 矿 热 炉,这 种 炉炉 面封 闭可 以回 收 煤气,改善劳动 条 件,要 求 点 极糊 有 良 好的 烧 结 性能密 闭 糊 一 般 用 普 温 锻 烧无 烟煤、人 造 石墨 碎,石 油焦为 主 要 原 料,同 时 煤 沥 青中 加 入一 定量的煤 焦 油 以 降 低粘结 剂的 软 化点。它 具 有导 电、导热性好、灰 份低、烧 结速 度快、价 格较 昂 贵 等 特 点.3、特种 糊:.一厂. `近 年来,我 国 的 矿 热炉 正 向大 型 密闭 化 发 展,“七五”、“八五”期 间化 工 部 从 挪威、日 本、西 德 引 进1 。 一 1 2台. 25 一 5 万 干 伏 安 大 型 密 闭 矿 热炉成 套 技 术,发 展 电 石 工 业,这类大 型 密闭矿 热 炉 与 传 统 炉 型 担 比 有 能 耗 低、劳动 条 件 好、产 品 质 量 稳定、生 产成本低、环 境 污 染小的 优点,、由 于 在 生 产 过 程 中 若 发生断电 极 事 故 一 次 就 要 损失 十 万 元 以 上,故对使 用 的 电极糊有 严 格的 技 术要 求,目 前 G B 1 0 13 0 一 8 8T H D 一 1电极糊 虽基 本能满 足 大 型 密闭 矿热炉 的 要求,但 与 国际 水 平 相 比 工艺 落 后,电 极 事故 多,产 品质量控制指 标少,不能全 面 反 映 电 极 糊 第3期 电 石 生 产是 重 要 辅 助 材料 电 极 糊的热学、力 学、电学、化学,织 构性 质。国 外 特种电 极 糊 指 标 为:1项目”}娜成 电 被 糊日 本电 极 糊体 积密度可 塑 性软 化 点灰 份挥 发 份固 定 碳比热导 热 系 数g c / m,%℃%另纬KJ/( k g.k )W /( m.k )1 5 一 6 01 5 一 7 575 一 9 54 一 50 一 1 38 0 一 8 5烙 未 烧 极 电 糊0.92。5奋.` UO1 0 000 .、5油 加挥 发减 量氧化 消 耗灰 份挥 发 份固 定 碳体积 密 度真 密 度气 孔 率电 阻 率比热导 热系数抗 压 强 度抗弯 强 度杨 氏 模 量肠%%%%g c/ m.g c/ m .%卜 Q mK J/( k g.k )W /( m k )M P 扭M a PK N / m m.9 一 1 01 口.5 一 12.5 ` 1 40 0 ℃ )5 , 石. 、5S 一 1.5 一 兮 4、1.3 64 3 一 1 ;琶 5 二 I ;2 2 一 2 4。568.8 ( 1 0 00 ℃ 时 值 )8 ( 1 00 0 亡 时 值 )2 03。83。56 0 ` B S2. `1 8.9 一 . 4二 产6 一 2 4.℃绪 烧 后 的 极 糊 电才 , 、2。 `5 一 3.93.9 一 4.9由 于 电极 糊 生 产 工 艺 过 程 比 较 简单,往 往 不 为 人 们 所 重 视,几 十 年 来我 国一 直 沿袭 着 5 0年 代从 苏联 引进 的 生 产方式,工 艺 落 后,设 备陈 旧,质 量控制 差、品 种单 一,用 于 电石 生 产耗 电高,电 极 事故多。电极糊成 为电 石 生产 的“老 大 难”间 题。为了 改 变 我 国 电 极 糊生 产 的 落后 面 貌,1 9 88年4 月化 工部 投 资 1 8 3 0万 元,在 包 头 市第 二化 工厂 建 设 年产2.4万吨 电极糊工 程.该 工程 由 贵 阳 铝 镁 设 计 研 究院设 计,部 分 消 化 吸 收 国外 先进技 术,工 艺设备 先 进,机 械 化 程 度 高 可根 据 不 同 矿 热 炉 的 炉 型、容 量、电 极 结构 生产不 同的电极糊,目 前所生产的T H Dw e 一1 ~ T H D 一 5 各类 电 极 糊 及 仿 国 外 先 进 水平的特种 电极糊,有 明 显 的节 电 降 耗 的 特 点,并 经冶金 部炭素 检 测 中 心 认 可,达 到 国 内 一流 水平.这 不 音为 电 石 生 产者 的 一 个“福 音”。

 

 

 

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