球磨粉纯度的影响因素及控制措施

球磨粉纯度的影响因素及控制措施

杨振宁

嘉峪关索炭材料有限公司，甘肃 嘉峪关 735100

[摘要]球磨粉纯度直接影响着阳极生产配方中沥青的用量，从而影响糊料的混捏质量，导致生阳极各项理化指标波动，最终影响预焙阳极的各种性能。文章结合嘉峪关索通成型车间的生产实际，对影响球粉纯度的因素进行研究分析，并提出了一些控制好球粉纯度的措施。

[关键词]球磨粉 纯度 影响因素 控制措施

生阳极是用煅后焦、生碎和残极等干料经筛分分级后，按一定配方比例要求进入生产流程，常规生阳极配方中球磨粉含量大约在35%左右，但其比表面积占骨料总比表面积的90%左右，其粒度范围从几毫米到几微米不等，属于分散体系。研究表明在生阳极生产过程中，一方面是靠沥青的粘结性把各种粒级骨料黏结在一起，另一方面是靠沥青的浸润性赋予糊料以塑性，有利于生阳极的成型。由于球磨粉比表面积大的原因使其对粘结剂煤沥青的吸附力大大高于颗粒料，所以生阳极配方中粉料的纯度稳定性和含量基本决定了生阳极中煤沥青的使用量，当生阳极配方中粉料用量和沥青用量都一定时，如粉料的纯度发生变化，会造成糊料混捏质量的波动，使生阳极在焙烧时出现裂纹、炭碗变形、收缩、缺棱掉角、机械强度低、体积密度低、电阻率高等质量缺陷，因此保持粉料纯度的稳定性非常重要。由于球磨粉粒度小，颗粒的分级与配比的计算麻烦，对于细粉的粒度组成及其配比的研究很少，这对生产实际造成一定的困难。在嘉峪关索通公司成型车间实际生产中对粉料控制是通过筛分析来进行的，粉料粒度表示方式一般用纯度（测定粉料通过某一级筛网的质量百分比）。本文就嘉峪关索通公司的生产实际，对影响粉料纯度的因素加以探讨，并提出相应的控制措施。

1 、磨粉系统

成型车间用于配料的粉料是由气流闭路式风扫式球磨机生产的，磨粉的原料主要是0-2 mm的细焦和部分流程中的收尘粉、残极粉。该厂所采用的的磨粉流程是闭路风力输送系统的球磨机流程。从中碎系统来的细焦或中焦进入磨前仓，经皮带秤、星型下料阀进入风扫式球磨机，调整好主风机的风门和管路、系统各部位控制阀，使球磨机在整个系统内的风量、风压、风速适宜而得到合乎质量要求的产品。磨好的粉料在开路风管内，首先进入分级机，不合格物料被分离出来，返回风扫式球磨机重新研磨，合格的细粉随着风力进入除尘器，细粉被收集下来，送进粉料配料仓。

2、影响因素分析

2.1石油焦的强度

石油焦产地不同，其自身的强度不同，致使煅后焦的强度各异，球磨机在同样的给料量、相同的粒度组成情况下，球磨粉的纯度有很大差异。现行的石油焦中没有关于石油焦强度方面的指标，一些国家采用颗粒强度或研磨指数来衡量石油焦的强度。

2.2煅后焦质量

煅后焦的密度直接影响其强度，因而影响球磨粉的纯度。煅后焦中不能含有大量的结焦块，因为结焦块的真密度要低于正常的煅后焦，含结焦块多的煅后焦其强度较低，球磨粉纯度不易控制。2017年底，由于种种原因，生产的煅后焦中结焦块较多，一度造成球磨粉纯度难以控制，当给料量调整到最大时，粉料纯度仍达70%-80%。

煅后焦的真密度、强度等性能取决于石油焦的煅烧温度，煅烧温度过低，石油焦中的挥发份排出不彻底，石油焦得不到充分收缩，煅后焦的真密度和强度偏低，一般要求石油焦的煅烧温度1300℃以上。因此，要保证煅后焦的真密度和强度，就必须控制好石油焦的煅烧温度。

嘉峪关索通公司石油焦的煅烧温度控制在(1300±30)℃（三层火道温度），并尽可能减少温度波动，能够保证煅后焦的真密度在2.06g/cm³以上，煅后焦的强度稳定。实践证明，该性能的煅后焦有利于稳定球磨粉的纯度。

2.3工艺要求

球磨机所用原料主要是细焦和收尘粉、残极粉。

2.3.1球磨用颗粒料直径

在给料量相同的情况下，颗粒直径越大，球磨粉纯度越低；反之，球磨粉纯度越高。因此，要求球磨用颗粒料粒度分布必须均匀。嘉峪关索通公司成型车间目前存在的问题是:由于煅后焦中含粉量波动较大，使得0—2 mm颗粒料中含-0.075mm量不均匀，造成粉料纯度的波动。

2.3.2收尘粉的给料量

收尘粉的粒度非常小，几乎全部接近-0.075mm,甚至更小，当进入球磨机后大部分直接随着系统内的风压直接进入袋式收尘器，所以收尘粉对粉料纯度影响很大。嘉峪关索通公司成型车间目前存在的问题是:收尘粉的给料量很不均匀，忽大忽小，基本上在1.5-3.5t之间波动；另外，残极粉通过压缩空气直接送入球磨机，对球磨粉纯度的影响特别大。

2.3.3球磨机所用钢球

当球磨机内钢球量、给料粒度一定时，给料量大，粉料纯度低；反之，粉料纯度就高。由于嘉峪关索通公司成型车间磨机内料位偏高，磨机声音沉闷，使得给料量减少，粉料纯度偏高。

另外，球磨机内钢球量在一定时期内应保持稳定，该磨机加入钢球量为60t,钢球的配比是60mm:50mm:40mm:30mm=2:3:3:2,一个季度补加一次，加入量在2-3t之间，并且在给料量一定的情况下保证球磨机主电机的电流55-60A之间。所加钢球都是铬渗碳体，洛式硬度65，以保证钢球具有足够的硬度和耐磨性能。

此外，不同粒度的钢球采用不同的配比也影响粉料的纯度。各生产厂家应根据粉料纯度要求和球磨机的状况，通过试验确定适合本单位的钢球粒度及其配比。

2.4工艺控制

由于原材料日趋紧张，石油焦来源日益复杂，所购原材料的质量在短期内往往也会发生较大的变化；煅烧炉老化，维护困难，加上受季节影响，石油焦的煅烧温度经常发生波动，致使煅后焦质量存在不同程度的差别，这些都影响着粉料的纯度。

除上述客观因素外，预焙阳极生产中存在较多的人为因素，如对球磨粉的检测力度不够，取样检测存在差异性；收尘粉不能持续的加入；人工调整石油焦煅烧温度，煅后焦人工排料，这些也在影响着粉料的纯度。

3、控制措施

3.1控制石油焦强度的稳定

尽可能购买同一厂家生产的石油焦，来保证煅后焦的强度差异不是很大，若要购买不同厂家的石油焦，必须保证石油焦之间的强度相差不大，来满足球磨粉纯度的稳定。

3.2控制煅后焦的质量

优化煅烧工艺，保证煅烧温度控制在工艺要求的标准之内，并且越稳定越好，进而减少煅后焦排放过程中的结焦块，保证真密度和强度的稳定，来减少对球磨粉纯度控制的影响。

3.3优化球磨系统

3.3.1控制球磨原料的的颗粒直径和给料的稳定

球磨机磨粉所用的原料是2-0mm的细焦和来自不同点的煅后焦的收尘粉，因此要保证2-0mm细焦纯度的稳定，尤其是细焦中的-0.075mm的含量必须控制在10%以内，否则对球粉纯度的控制影响较大。要控制细焦中-0.075mm的含量，可以通过煅后仓下的八个下料口的合理搭配来完成。其次，要保证磨前仓给料的的均匀性，不能忽大忽小。最后，在正常磨粉过程中磨前仓的料位必须达到在40%以上，这样才能保证磨前仓给料量给料粒度的稳定。

3.3.2控制收尘粉给料的均匀性

收尘粉的颗粒比较小，几乎全部低于0.075mm,甚至更小，它对球粉的影响很大，所以一定要保证给料的持续稳定。因为收尘粉很细，在给料系统的下料口很容以出现蓬料现象，会导致收尘粉给料出现波动，所以在球磨系统运转过程中应特别注意。

3.3.3控制钢球的装入量和配比

球磨粉主要是靠球磨机内的钢球在外力的作用下相互运动来完成的，因此球磨机内钢球的装入量和大小的配比不仅影响球磨机的产能，而且影响球粉纯度的控制。当然钢球的装入量和配比要根据所使用球磨机的性能参数和生产的实际来定，在实际生产过程中要定期检查钢球的磨损情况和大小配比是否在要求的范围之内，一旦发现钢球磨损严重或大小配比不均，要及时补加，以免影响磨机的产能和球粉纯度的控制。

3.3.4优化工艺，规范操作

无论是原料供应还是磨粉过程都要按照工艺标准逐步去执行，并且结合生产实际不断优化生产工艺，为球粉纯度的控制提供更有利而可靠的技术保证。当然在日常磨粉过程中一定要规范操作，不能私自调整工艺制定的一些参数，例如：主风机的风门开度、磨头补风阀的开度、系统的负压、分级机的转速等。只有变量越少，出现问题，才能分析出原因，找出解决办法，所以过程控制的规范性对球粉纯度的控制至关重要。

改进前后效果如上图所示

4、结语

粉料纯度在炭素生产中是一个非常重要的工艺参数，它直接影响糊料混捏质量，进而影响阳极炭块的外观质量和理化指标。应该从以下几方面着手，在生产过程中研究解决粉料的纯度问题：

（1）原材料供货厂家宜稳定，进而摸索并确定不同厂家石油焦的适宜配比；

（2）稳定石油焦煅烧温度，保证煅后焦的真密度；

（3）综合考虑收尘粉仓、残极粉和磨前仓给料的稳定；

（4）加强岗位工的责任心，提高操作水平。

作者简介 ：杨振宁，男，汉族，中国共产党党员，2011年毕业于酒泉职业技术学院汽车检测与维修专业，同年又通过自考毕业于甘肃农业大学，现从事成型工艺管理工作。

参考文献

【1】《炭素工艺学》，钱湛芬，2016.

【2】《炭石墨电极生产》， 李圣华，1997.

【3】《铝电解炭阳极生产与应用》， 王平甫，宫振2010.