CN1008451B - 电极材料连续生产的方法和设备 - Google Patents

Abstract

含有沥青，焦煤粉和各种尺寸的焦煤颗粒的电极材料的连续生产法，包括的工序中有将各种配料在水平放置的搅拌搓揉器中搅拌和搓揉。在搅拌搓揉器的输出端设有一个挤压器，并通过一个垂直装料槽和挤压器连接。挤压器的转速由垂直装料槽中的传感器控制。装料槽上有边侧排出口，由受控制器影响的活动挡板将排出口关闭；这控制器又对挤压器传动器影响。成型器和搅拌搓揉器完全分离，使之不能互相影响。

Description

本发明有关电极材料的连续生产法，材料中含有沥青，焦煤粉，和各种尺寸的焦煤颗粒，通过搅拌，搓揉并同时进行热处理以形成一种煤团料。本发明还涉及进行这种方法的设备。

本方法还特别适合于制铝工业中的电极材料的生产。这种电极材料在铝的电化学冶炼中起作用，需要的量非常大。每冶炼一公斤铝约需要半公斤的电极材料，在受德柏格（Soedrberg连续自焙阳极）冶炼炉中，作为阳极块使用。在受德柏格炉中设有连续的阳极，定期在阳极上包覆未燃烧的电极团块。因此，在基本材料的生产方法中，肯定配料成份有正确的颗粒尺寸是十分重要的。将石油焦煤预先轧碎，有需要时将其干燥，然后研磨，筛分并拣选，产生按颗粒尺寸分类的各种焦煤类别，然后和煤焦油沥青搅合。沥青起粘合剂的作用，裹覆焦煤颗粒和使之结成糊状团。经过这样搅拌和搓揉的糊团，在搅拌搓揉器的出口端赋形，于是使材料塑成块体或形成团块。然后团块体直接到达受德柏格电解炉的连续阳极上。

已经有人提出不采用典型的，不连续操作型，带有一个或两个搅动臂的所谓槽式混合器，生产电极材料，而代之以连续操作的搅拌搓揉器，这器械有一个搓揉螺杆件，给出一个旋转动作和一个往复的平移动作。在这种情况下保持工作状况的稳定被认为是重要的。这是为取得稳定质量的产品所必须 的条件。搅拌搓揉器中的主要压力状况，取决于设备出口端的排出口截面。压力状况一般用喷嘴和活动挡板使之变化，通常由操作者手动调节。在已知技艺领域中的另一个解决办法，是设置一个可用电机调节的排料喷嘴，随搅拌搓揉器壳体里的主要压力状况反应。但是，搅拌搓揉器出口端设置的喷嘴，其截面形状的任何变化，都会对充分搓揉料团的几何形状起不利的影响。

本发明的一个目的，是提出一种方法，其产品团块的成型作业对搅拌搓揉作业不起影响。为此提出的方法具有搅拌搓揉和成型互不影响的特点。具有这些特点后，成型作业不和搓揉作业衔接，其结果使搅拌搓揉器的输出提高。这样可以提高经济性，并提出一种可能性，把搅拌搓揉完毕的料团同时转变为许多并列的小条，并作成任何所需的形状。这种可能性在含有20%到40%粘合剂沥青的并且要求制成小尺寸的团块受德柏格炉用料团的制造中是很重要的。由于在经济性及环境保护方面的考虑，有一个减少粘合剂含量的动向。然而减少含量造成最终料团产品的粘滞性升高，增加了料团改形的困难。把成型作业和搅拌搓揉作业分开，便有可能使用多轴挤压机，结果使需要的改形作业有相当大的简化。

为执行提出的方法而提出的器械，其特点如下面的详细叙述所揭示。此外，全部在说明书中文字说明的各种特点，和/或附图中表示的特点，均应认为属于本发明的部分，无论其独立的或联合形式均属于此。

兹将发明的器械用绘图予以阐明，附图内容如下：

图1表示整个设备的简略示意;

图2为全部输出器械的侧视图;

图3为上述输出器械放大的水平剖视图。

用于执行提议的方法的器械，包括一台水平放置的连续搅拌搓揉器1，有一根旋转往复式螺旋推动器轴2支撑在壳体3内。螺旋推动器轴2上设有搅拌搓揉翼板4，用以和壳体内壁上，在径向上向内凸出的搓揉件5互相作用。制造受德柏格炉电极需用的糊状材料的制作，要求将焦煤粉和煤粒碎片及焦油在连续操作的搅拌搓揉器中彻底搓揉，从而使煤粒碎片上包覆沥青作为粘合剂。然后将煤粒碎片储藏在分别的贮仓中，按适当的投配量，通过进料口6，向壳体3供料。沥青以固体或液体的形式，通过同一进料口6，或通过搓揉空间中安装的排出器喷嘴投料。

有一个垂直装料槽7设放在水平搅拌搓揉器1的出口端，其下端开口通入一个挤压器9的水平壳体8内，附图中作了简略示意。垂直装料槽7设有排出器口10，上设排出口活动挡板11，活动挡板11在正常位置上时，切断排出器口10和垂直装料槽7内部之间的通路，并成为上述装料槽7内壁的一个部分;而另一方面，当排出器活动挡板11的位置如图中虚线所示时，排出器口10开放，而垂直装料槽7的下部关闭。设置有一台伺服电机38，通过控制器或控制元件39促动，调定排出器活动挡板11的位置。

有一个抽吸器13，和设置在装料槽7上端上的柱头12通过吸气管道14连接。伺服电机38对垂直装料槽7中的排出器活动挡板11实现的自动定位，一是发生在作用于连续搅拌搓揉器1的轴上的扭矩超过预定容许范围时，另一是发生在对挤压器的监控信号须作出反应时。由电机16驱动的挤压器8有一个多轴结构，其中包括若干向同一方向或向相反方向旋转的共同动作的螺旋推进器。挤压器轴的转速，随着垂直装料槽7中的材料的高度而受控制。为此，在装料槽7中设有高度传感器17，用以感测从搅拌搓揉器1供入的材料的高度，相应影响驱动挤压器9的电机16。在挤压器9的轴上，另外还设置计量器37，用以测量挤压器中的传动功率和/或扭矩，以及/或者压力。把测得的数值传递到控制器39，控制器39相应影响排出器活动挡板的定位电机38和/或挤压器9的驱动电机16。有一个冷却槽43设置在挤压器喷嘴24的出口端，喷嘴24又放在挤压器9的出口端。在冷却槽43中设有第一胶带运送器44，和一个与上述第一胶带运送器44略微偏置的第二胶带运送器45。第一胶带运送器44以橡胶带运送器的形式实现;通过喷嘴24排出的成型块在这条（第一）运送器上冷却。这时材料块还设有稳定的形状，需要有支撑;运送器44的橡胶带就提供了这种支撑。当材料条停留在这橡胶或钢制的运送带上时，用横向切割器44a把它切断成为团块。然后将成型块传递到多孔的第二胶带运送器45上，这运送带实际有格栅带的作用。这种类型的结构，有可能把材料块从下方冷却，使之在形状方面变为有些稳定。这样材料块完全冷却所需要的冷却路程就可以变得短很多。

挤压器的详细结构如图2及3所示。挤压器9有一个带行走轮20的车式载运器19，可以沿轨道21行动。挤压器壳体22放置在载运器19上，最好由两个部分组成，在水平面上分开，以便把壳体打开。在壳体22的顶部设有一个进料斗23，壳体22的前侧可以安装一个排料喷嘴24，喷嘴可随意调节。

图1中用标号16标志的电机，安装在载运器19上，用三角皮带传动装置25或离合器，直接和挤压器9的传动机构连接。挤压器传动机构安装在传动机构壳体26内，壳体26安装在壳体22上，其位置处于远离排料喷嘴24的一端。

在壳体22的一端上，还有一块可拆除的前板27，其上安装传动机构壳体26;壳体26又有另一块前板28。

在壳体22内安排有四根挤压器轴29，在中线水平面上互相邻近放置，它们的一端用前板27及28支撑。相应的轴承用标图号30及31标志。轴29和空心轴32连接，轴32上有螺旋件33互相啮合。空心轴32用压配合配置在其相应的轴芯撑29上，用花键和螺栓紧固。加工后的材料混合体用迷宫式密封件34防止顺轴逸出。在传动装置壳26中，还容纳安装在轴芯撑29上的齿轮35，共同组成传动装置，并与电机16相连。

在壳体22的远离前板27的一端是开敞的，上面安装排出喷嘴24，承装螺旋件33的上述空心轴32，一直伸到排出喷嘴24的内口。成型件41最好用两部拼合的喷嘴，铸在喷嘴壳体的上部分或下部分上，再用螺丝分别连接相应的喷嘴壳体部分使成为臂杆形状。喷嘴一共产生24条材料条，但是分股的数目可以通过适当的结构措施予以变化。股数可以多至50股，但是最好使用喷嘴里的成型槽道，可以产生四到三十股材料条的喷嘴。成型槽道42的部分，根据所需的形状，设计成矩形，圆形或椭圆形，并可以切断。为这个目的可以使用滑动件或关闭插塞。滑动件的促动可以机械，气力，液力或电力的方法取得。喷嘴24的上部可以打开，上述上部可以用旋转臂36转动。这种打开的动作可以手工操作或自动控制，例如通过阀控机构，在喷嘴24内发生过压时产生信号，触发警报器，或直接触动一个开启机构。

另外一种可能是利用安装在垂直装料槽7中的高度传感器17，触动喷嘴24的活动挡板开闭机构。还可以布置条件使光信号发生器和警报器同时触动，对运转中的任何故障进行报告。上述系统用于挤压器的成型操作，而不用在搅拌搓揉器中，也就是和搅拌搓揉器的空间分离。因此，搅拌搓揉作业和赋形作业不衔接，其结果，搓揉器的产量有相当大的提高，经济性有很大的改善。并且还有可能同时挤压出大量的材料条。而生产出有任何所需截面形状的材料。受德柏格炉材料最好有相同尺寸的团块;这可以通过大大减少粘合剂的用量而做到。虽然可能遇到粘滞性高和难以改形等问题，但是多轴挤压器可以无困难地完成所要求的生产。

设置在垂直装料槽中的排出器活动挡板11有转向器的作用，在操作过程开始时把转向器调定到排出的位置上。然后活动挡板11复位，排出器口10保持关闭。于是可能增加一个安全装置。在搅拌搓揉器里的扭矩一旦超过容许限度时，安全装置便触动活动挡板11。在这种情况下，在搅拌搓揉器的轴2上，设置一个测力装置37，通过一个控制器39，和触动排出器活动挡板11的伺服电机38连接。如果由于意外超量投配焦煤粉，或者因为堵塞或意外使沥青的供给量减少，而发生材料成份的比例和原配方有不可容许的偏差时，就会造成搓揉料团中的粘滞性以及加在搅拌搓揉器搓揉轴上的扭矩增高。扭矩测量器37会感测出这不可容许的增高，通过控制器39，延迟活动挡板11的开放;结果便将与原材料配方有偏差的材料从过程中排除。

可以将挤压器轴32的监控和排出器活动挡板11结合。在这种情况下驱动电机16还另外受控制器39的影响，控制器39通过线路40和电机16作可控制的连接。

挤压器轴32的转速通过材料高度传感器17控制，当垂直装料槽7中的材料一旦达到预定的高度时，电机便将上述转速提高，同时提高挤压器的产量。挤压器转速在驱动机构的输入侧监控。

还应该提出的是壳体22最好用双层壁制造，使壳体22内可以加温或冷却。在这情况下，在两个或两个以上的部分中，把加热介质或冷却介质在互相独立的回路中循环较为有利，使壳体的各个部分保持不同的温度。此外，由于壳体由两个部分构成，使壳体内部和螺旋件的清理和保养有很大的便利。

上面所述的系统特别适合以简单易行的方式，进行本发明的连续操作的方法。这系统可以完全自动化并可摇控，而上面叙述的安全装置可以保证无 故障的运转。挤压器作为一个分立的单元可轮载移动，这样便大为有利于保养。

Claims (9)

1、一种连续生产电极材料的方法，其中沥青、焦煤粉和各种尺寸的焦煤颗粒被混合和搓揉成糊团状，然后被成型为煤团料并被加热，混合、搓揉处理和成型输送都是分开进行的，本发明的特征是，

混合和搓揉设备的扭矩受到监控，在额定扭矩增大到不能接受的场合，团块向成型输送室的传送由位于混合、搓揉设备和成型输送装置之间的垂直装料槽中的转向器使之排出而中断，材料的成型输送过程由至少一个监控装置未控制。

2、一种实施权利要求1中方法的设备，包括一个连续混合和搓揉器（1）和一个带有出料喷嘴（24）的挤压器（9），本发明的特征是，

在混合和搓揉器（1）和挤压器（9）之间布置着一个垂直装料槽（7），槽（7）中有一个转向器（11），该转向器（11）能由第一监控装置（37）控制，在该垂直装料槽（7）中布置着第二监控装置（17），该监控装置（17）还控制挤压器（9）的转速。

3、如权利要求2中的设备，其特征为转向器（11）被设计成可倾侧的排料板，该板在其正常位置时切断横向排料口（10）和垂直装料槽（7）内部之间的通路，并形成垂直装料槽内壁的一部分，而在其倾侧的位置时，就开启了排料口（10）并阻塞垂直装料槽（7）的下部，该排料板的活动由伺服电机（38）来实行，该伺服电机由高度传感器（17）所控制的控制器（39）来促动，该高度传感器（17）用来控制挤压器的驱动，并通过装在挤压器（9）轴上的监控装置（37）来控制驱动输出功率和/或扭矩和/或压力。

4、如权利要求2中的设备，其特征为它有一个在水平中线平面上可分开的挤压器壳体（22），在其中至少布置着两个互相平行的挤压器轴（29），它们被连接到一个传动装置，传动装置的驱动元件（35）被置于传动装置壳（26）中，该壳（26）连接在壳体（22）外部的一侧，挤压器（9）被布置在载运器（19）上以便移动。

5、如权利要求4中的设备，其特征为挤压器轴（29）仅装于壳体（22）和壳体（26）间的前板（27）上的驱动侧的悬伸位置，在这些轴上各自装固着一个带螺旋件（33）的空心轴（32）。

6、如权利要求5中的设备，其特征为挤压器壳体（22）的远离驱动元件（35）的一端装有带铰链的两部拼合的排料喷嘴（24），能向上倾斜，具有用于同时形成平行挤压物的成型元件（41），成型槽道（42）由成型元件（41）构成，并具有阻塞元件，由此可把成型槽道单独或一起阻塞。

7、如权利要求6中的设备，其特征为该排料喷嘴（24）包含一些设置有预定极限的仪表，用来决定压力和温度，以及用来监控扭矩，这些仪表都被连接到一个把喷嘴向上倾斜的电机上，和接到一个示警器上。

8、如权利要求7中的设备，其特征为该排料喷嘴（24）后接着一个具有两段输送带（44、45）的冷却槽（43），第一输送带（44）有连续的表面，而第二输送带（45）上制有穿孔。

9、如权利要求8中的设备，其特征为第一输送带（44）上配备有横向切割器（44a），用来把连续的挤出物切成为团块。

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