Подготовка твёрдых углеродистых материалов

Различные твердые углеродистые материалы поступают на завод в обычных или саморазгружающихся железнодорожных вагонах. Их разгружают и хранят в закрытых складах раздельно, исключая их смешивание. От качества хранения и подготовки углеродистых материалов в значительной степени зависит качество получаемой продукции.

Твердые материалы поступают на завод в кусках, их подготовка сводится к дроблению, прокаливанию и размолу. Куски дробят в щековых дробилках до 75 мм,тем самым обеспечивая должное качество прокаливания. Более крупные куски, пройдя через печь, не успеют прокалиться, а более мелкие увеличивают угар при прокаливании. Прокаливанию подвергают все углеродистые материалы (кроме графита) для их усадки и удаления летучих веществ до 0,2% в печах двух типов: ретортных без доступа воздуха или в ТВП.

Ретортная печь состоит из вертикальных кирпичных камер (реторт), тепло от сжигания газов ≈ 1400 °С передается материалу через стенки реторт. Сырьё в них загружают сверху, время прокаливания 24—32 час. Достоинства ретортной печи:

- использование в качестве горючего летучих веществ, выделяющихся из прокаливаемого материала;

- получают равномерно прокаленный углеродистый материал;

- малые потери материала за счет окисления, (угар 1—3 %), так как прокаливают без доступа воздуха.

Недостатки ретортных печей: большие капитальные затраты на их сооружение и сложность эксплуатации.

Вращающиеся трубчатые прокалочные печи длиной до 45 м и диаметром 2—3 мфутерованы огнеупорным материалом. Ось печи наклонена под углом 3 – 7 градусов к горизонту в сторону выхода материала из печи. Над печью установлен загрузочный бункер, из которого материал равномерно подается в печь. При вращении печи 2—3 об/мин, прокаливаемый материал медленно движется со скоростью 1 —1,2 м/минот загрузочного конца печи к разгрузочному, проходя зоны сушки, подогрева и прокаливания. Топливом служит мазут или природный газ, который подается в печь форсункой, установленной в разгрузочной головке печи. В отличие от ретортных печей, здесь горячие газы и пламя непосредственно соприкасаются с углеродистым материалом. Участок печи, где из углеродистого материала выделяются и сгорают летучие, называется зоной прокалки, температура здесь достигает 1200—1300 °С. По выходе из печи, материал выгружается в холодильный барабан, расположенный под печью и охлаждается до 60—75 °С пропускаемым через него воздухом, а также путем теплоотдачи через стенки барабана, который охлаждается снаружи водой.

Вращающаяся трубчатая печь по сравнению с ретортными печами имеет следующие преимущества:

1) на содержание требуется меньше капитальных затрат;

2) проста в эксплуатации;

3) прост переход с одного вида материала на другой;

4) процесс прокаливания непрерывный,

5) возможна механизация и автоматизация процесса прокаливания.

К недостаткам этих печей следует отнести повышенный угар углеродистых материалов (до 14%) и более низкую температуру прокаливания, чем в ретортных печах.

Из углеродистых материалов полностью удаляется влага, резко снижается количество летучих веществ и повышается плотность за счет усадки (сокращения объема), что предотвращает деформацию и появление трещин в готовых электродных изделиях при их обжиге. Поэтому температура прокаливания углеродистых материалов всегда выше температуры обжига готовых изделий. После прокаливания у углеродистых материалов понижается реакционная способность к кислороду воздуха, повышается их электропроводность, теплопроводность и механическая прочность.

Прокаленный материал поступает в размольное отделение. Измельчение необходимо для получения определенной крупности зерна (фракции), чтобы получать изделия с нужной пористостью и механической прочностью. Прокаленный материал измельчают в несколько приемов:

- дробление на валковых или молотковых дробилках до 25—5 мм;

- мелкий помол — от 20—5 мм до 10—0,5 мм

- тонкий помол — 0,1 мм и мельче.

Мелкий и тонкий помол осуществляют в шаровых мельницах. При этом углеродистый материал загрязняется железом вследствие износа дробилок, мельниц и шаров, поэтому железные частицы удаляют электромагнитом. После измельчения углеродистый материал рассеивают (классифицируют) на вибрационных грохотах по фракциям, которые поступают в сортовые бункера.