CN110614044A - 一种使用纳米涂层的混捏设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种使用纳米涂层的混捏设备，涉及纳米材料应用技术领域，通过选用不同特性的纳米材料，使用在碳素生产混捏设备的外衬、内衬、搅刀和管道等不同关键部件位置，带来设备在耐高温、保温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘、导热和隔热等性能方面的提高，有效解决混捏设备热能损耗、内衬和搅刀易磨损、粘料等行业难题，在生产过程中不分解产生有毒有害的物质，同时起到节约能源和保护环境的作用；该技术方法可应用在现有生产设备中，使用简单，投资少，有效降低了生产成本和设备维护成本，提高企业效益；该技术方法性能稳定，应用领域广泛，市场前景广阔。

Description

一种使用纳米涂层的混捏设备

技术领域

本发明涉及纳米材料应用技术领域，特别是涉及一种使用纳米涂层的混捏设备。

背景技术

纳米材料，是指用直径达到纳米级(1～100nm)的微小粒子制成的各种材料，当构成物质的颗粒尺寸进入纳米尺度，特别是几个纳米时，因其内部粒子间的结构形态将发生根本性变化，从而使得一系列的物理性能都更加优化，甚至发生本质上的变化，比如硬度、韧性、耐热性、防腐性能等等。

纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，可以使涂料获得新的功能：纳米涂层硬度极高，是刀具、模具钢材硬度的3倍以上；涂层细腻光滑，与碳素材料之间的摩擦系数小；涂层与材料不易粘黏，可以防止积料，提高混捏材料加工质量；良好的热稳定性，涂层可以承受1000℃以上的工作温度；涂层晶粒及其微小，结构极为紧密，故有良好的耐酸碱腐蚀性能。

随着工业不断的发展，纳米材料产品被广泛应用于诸多领域，且用量在不断增加。纳米材料应用中表现出的优点主要有：使得材料的耐磨性大大增强，使用寿命提高3～10倍，甚至更高，使得客户成本大大降低；减少更换、修补的时间，提高生产效率；产品均质性和质量提高，且不良率下降。

针对铝用炭素阳极生产工艺而言，混捏就是把储存在各配料仓中的煅后石油焦粒料、粉料、残极粒料，按配方要求的比例定量后，与一定量的液体沥青在一定温度下用专用的设备进行混合，使其达到均匀、密实且具有一定可塑性的糊料的工艺过程。而混合所使用的设备，称为混捏设备。

混捏工艺是铝用阳极生产中的重要环节，混捏质量的好坏对生阳极块、乃至成品块的质量都会有很大的影响，要求混捏时务必将进入混捏机中物料混合均匀，混捏温度控制在规定的范围之内，达到技术规程的各项要求。目前混捏设备和工艺技术存在如下缺点：

1、混捏温度变化对混捏设备的使用效果影响较大。现在行业内对混捏设备的保温措施，普遍选用100mm厚度的岩棉，在混捏设备主体四壁位置粘附或外部热媒管道外部裹覆。现行生产过程中，混捏设备四壁温度较高，部分混捏管道外部温度较高，混捏工艺存在较大的热量损耗，造成混捏工艺不稳定，影响碳素产品质量。

2、尤其是在冬季，新疆、青海等北方地区较为严寒，加剧了混捏设备的散热，为了达到预定的混捏温度，需要将混捏时间进行适当延长，即便如此仍低于控制温度要求，在造成混捏生产工艺不稳定影响碳素产品质量的同时，混捏锅产能至少减少10％。

3、在混捏过程中，物料在进行着挤压和分离(揉搓掺和)的混合，同时还伴有交混、松散、摩擦等物理现象，物料在混捏过程中是一种复合运动，对混捏设备的内衬和搅刀有不同程度的磨损，需要定期对混捏设备的内衬和搅刀进行修补和更换，无形中提高了企业的生产成本和产量的影响。

4、糊料在混捏设备进行混合运动过程中，会在搅刀和内衬等死角部位形成黏连结块，脱落后混入糊料后，在炭块中会形成空洞和夹层等质量缺陷，严重影响产品质量。

5、目前广泛使用的保温材料岩棉产品采用玄武岩、白云石等为主要原材料生产，使用过程中岩棉的脱落和更换会造成环境的影响，劣质岩棉还会引发火灾发生，不符合低碳、节能、减排趋势，正面临前所未有的发展机遇和挑战。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种使用纳米涂层的混捏设备，最大程度发挥纳米材料的特性，应用在碳素生产混捏设备的不同部件，从而使纳米涂料为混捏机设备中关键部件位置带来一种或多种的性能提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种使用纳米涂层的混捏设备，所述混捏设备包括双层主体，所述床层主体的内部设置有中轴，所述中轴与传动装置传动连接，所述中轴上设置有搅刀，还包括热媒管道，所述热媒管道用于向所述床层主体提供热量，所述双层主体的外衬上设置有第一纳米涂层；所述双层主体的内衬上设置有第二纳米涂层；所述混捏设备内部的所述热媒管道的外壁上设置有第三纳米涂层；所述混捏设备外部的所述热媒管道的外壁上设置有第四纳米涂层；所述搅刀表面设置有第五纳米涂层。

可选的，所述第一纳米涂层的内表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料；所述第一纳米涂层的外表面使用具有提高保温、防腐、防水、绝缘和隔热性能的纳米涂层材料。

可选的，所述第二纳米涂层的内表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料；所述第二纳米涂层的外表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

可选的，所述第三纳米涂层使用具有提高耐高温、保温、防腐、防水、绝缘和隔热性能的纳米涂层材料。

可选的，所述第四纳米涂层使用具有提高耐高温、防腐、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

可选的，所述第五纳米涂层使用具有提高耐高温、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

可选的，所述第一纳米涂层、所述第二纳米涂层、所述第三纳米涂层、所述第四纳米涂层和所述第五纳米涂层均为多个单一性能的纳米涂层覆加而成，且至少有一个所述单一性能的纳米涂层的粒径尺寸在1-100nm的粒径范围。

可选的，所述混捏设备，是指将粉末颗粒和粘结剂在搅刀推动下进行的热混合的混捏机，是一种带粘结剂的热混捏的混捏机，包括采用电热、气热和热载体加热方式的Z形双搅刀混捏机、螺旋连续混捏机和高速混捏机。

可选的，所述第一纳米涂层、所述第二纳米涂层、所述第三纳米涂层、所述第四纳米涂层和所述第五纳米涂层，可采用刷、滚、抹、喷涂或浸润方式在混捏设备关键部件位置实现。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的使用纳米涂层的混捏设备，通过选用不同性能的纳米材料，在混捏设备关键部件的不同位置应用，有效解决混捏设备热能损耗、内衬和搅刀易磨损、粘料等行业难题，在生产过程中不分解和产生有毒有害的物质，同时起到节约能源和保护环境的作用；该技术方法可应用在现有生产设备中，使用简单，投资少，有效降低了生产成本和设备维护成本，提高企业效益；该技术方法性能稳定，应用领域广泛，市场前景广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明使用纳米涂层的混捏设备的正面剖析示意图；

图2为本发明使用纳米涂层的混捏设备的侧面剖析示意图；

图3为本发明使用纳米涂层的混捏设备的俯视剖析示意图。

附图标记说明：

a.混捏锅外衬内表面的纳米涂层；

b.混捏锅外衬外表面的纳米涂层材料；

c.混捏锅内衬外表面的纳米涂层材料；

d.混捏锅内衬内表面的纳米涂层材料；

e.搅刀表面的纳米涂层材料；

f.混捏锅外的热媒管道表面的纳米涂层材料；

g.混捏锅内的热媒管道表面的纳米涂层材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中一个较佳实施案例中，混捏设备选取的是“铝用炭素阳极生产用Z形双搅刀间歇式热媒混捏锅”。

纳米涂层材料能够提高耐高温、保温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘、导热和隔热等一种或多种的性能。

纳米涂层的选取及相关功能如下：

气相法二氧化硅：耐高温、绝缘、隔热；

纳米多孔羟基磷灰石：保温、防腐、隔热

纳米氧化铁：耐高温、保温、防腐、防水、绝缘、耐磨、隔热；

纳米氧化硅：耐高温、隔热、不粘；

纳米氧化钛：耐磨、不粘、导热；

纳米氧化铝：耐高温、耐磨、防腐、防水、绝缘、隔热；

纳米氧化锆：耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨

纳米氧化锌：耐磨、防腐、不粘、导热。

纳米涂层可采用刷、滚、抹、喷涂或浸润等方式，在混捏锅关键部件位置实现。

为解决混捏设备上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：以混捏锅为主体设备，在混捏锅某一关键部件位置使用一种纳米材料涂层，使得混捏锅关键部件性能得到提高。

实施例1

在混捏锅外衬内表面，使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热等性能的纳米涂层材料，使得热媒油加速流动向内部传导热量，解决热量向外传导造成热量损耗等问题。

实施例2

在混捏锅外衬外表面，使用具有提高保温、防腐、防水、绝缘和隔热等性能的纳米涂层材料，解决现行生产过程中存在较大的热量损耗，造成混捏工艺不稳定影响碳素产品质量等问题；同时有效解决冬季新疆、青海等北方地区气候严寒加剧了混捏设备的散热，需要延长混捏时间，造成混捏生产工艺不稳定影响碳素产品质量以及产能减少的问题。

实施例3

在混捏锅内衬内表面，使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热等性能的纳米涂层材料，解决物料在混捏过程中复合运动对内衬的磨损，需要定期进行修补和更换，无形提高生产成本和对产量的影响等问题；同时解决了糊料在锅体内部死角部位形成黏连结块，形成空洞和夹层等缺陷，严重影响产品质量的问题。

实施例4

在混捏锅内衬外表面，使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热等性能的纳米涂层材料，使得热媒油加速流动向内部传导热量，热量向外传导造成热量损耗等问题。

实施例5

在混捏锅搅刀表面，使用具有提高耐高温、耐磨、不粘和导热等性能的纳米涂层材料，解决物料在混捏过程中复合运动对搅刀表面的磨损、需要定期搅刀进行修补和更换，无形提高生产成本和对产量的影响等问题；同时解决了糊料在搅刀死角部位形成黏连结块，形成空洞和夹层等缺陷，严重影响产品质量的问题。

实施例6

在混捏锅锅体外部的热媒管道表面，使用具有提高耐高温、保温、防腐、防水、绝缘和隔热等性能的纳米涂层材料，解决现行生产过程中热媒管道存在较大的热量损耗，造成混捏工艺不稳定并影响碳素产品质量等问题；有效解决冬季新疆、青海等北方地区气候严寒加剧了热媒管线的散热，需要将混捏时间进行延长，造成混捏生产工艺不稳定影响碳素产品质量的同时，混捏锅产能减少的问题。

实施例7

在混捏锅锅体内部的热媒管道表面，使用具有提高耐高温、防腐、耐磨、不粘和导热等性能的纳米涂层材料，解决混捏锅锅体内部热媒体热量传导速度缓慢等问题。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种使用纳米涂层的混捏设备，所述混捏设备包括双层主体，所述床层主体的内部设置有中轴，所述中轴与传动装置传动连接，所述中轴上设置有搅刀，还包括热媒管道，所述热媒管道用于向所述床层主体提供热量，其特征在于，所述双层主体的外衬上设置有第一纳米涂层；所述双层主体的内衬上设置有第二纳米涂层；所述混捏设备内部的所述热媒管道的外壁上设置有第三纳米涂层；所述混捏设备外部的所述热媒管道的外壁上设置有第四纳米涂层；所述搅刀表面设置有第五纳米涂层。

2.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第一纳米涂层的内表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料；所述第一纳米涂层的外表面使用具有提高保温、防腐、防水、绝缘和隔热性能的纳米涂层材料。

3.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第二纳米涂层的内表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料；所述第二纳米涂层的外表面使用具有提高耐高温、防腐、防水、绝缘、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

4.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第三纳米涂层使用具有提高耐高温、保温、防腐、防水、绝缘和隔热性能的纳米涂层材料。

5.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第四纳米涂层使用具有提高耐高温、防腐、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

6.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第五纳米涂层使用具有提高耐高温、耐磨、不粘和导热性能的纳米涂层材料。

7.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第一纳米涂层、所述第二纳米涂层、所述第三纳米涂层、所述第四纳米涂层和所述第五纳米涂层均为多个单一性能的纳米涂层覆加而成，且至少有一个所述单一性能的纳米涂层的粒径尺寸在1-100nm的粒径范围。

8.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述混捏设备，是指将粉末颗粒和粘结剂在搅刀推动下进行的热混合的混捏机，是一种带粘结剂的热混捏的混捏机，包括采用电热、气热和热载体加热方式的Z形双搅刀混捏机、螺旋连续混捏机和高速混捏机。

9.根据权利要求1所述的使用纳米涂层的混捏设备，其特征在于，所述第一纳米涂层、所述第二纳米涂层、所述第三纳米涂层、所述第四纳米涂层和所述第五纳米涂层，可采用刷、滚、抹、喷涂或浸润方式在混捏设备关键部件位置实现。