基于Matlab的函数逼近在碳阳极质量控制建模的应用(3)
1.1.2 碳阳极生产工艺简介
电解铝用预焙阳极生产主要的原料有煅烧石油焦、改质沥青、电解残极。生产阳极主要的工序有中碎筛分、磨粉、配料、混捏、成型、煅烧、冷却。
中碎筛分过程设2个石油焦中碎、筛分系统和1个残极返回料中碎、筛分系统。石油焦（或残极料）分别由电磁振动给料机给料,经带式输送机、斗式提升机送入一台双层水平振动筛和一台单层水平振动筛(残极为1台二层水平振动筛)筛分处理,粒度大于12mm的料返回中间料仓,再由电磁振动给料机给料进入双辊破碎机（残极进入反击式破碎机）中碎后再重新筛分。12～6mm,6～3mm的粒度料可接进入相应配料仓,也可返回双辊破碎机重新中细碎至3mm以下,便于生产灵活调节。粒度料有3种,为12～6mm、6～3mm、3～0mm,6～3mm、3～0mm的料除直接进入配料仓外还有部分送经磨粉机磨粉成粉料。生碎料在残极处理工段经两级破碎到20mm以下粒度后,经带式输送机,斗式提升机,直接运入生碎料仓使用。
磨粉这一过程是为了保证阳极产品的致密性，所以需要在生产阳极的时候需要加入一定比例的粉料来填满产品之间的空隙。其中加入的粉料主要来源是收尘系统收集的焦粒粉尘以及石油焦中碎筛分出的小颗粒。收取的这些颗粒放到磨粉机里磨粉。磨粉出的合格粉尘进入配料库，不合格的较大的颗粒再进入磨粉机里循环磨粉直到达到要求再进入配料库。磨粉机的出来的粉尘风经过风机再进如磨粉机循环利用。
配料焦炭粒子料、粉料、残极粒子料分别由各自配料仓底部的给料机及漏斗秤按配方要求称量,再汇入复核秤。由螺旋输送机将配好的原料运往预热混捏机上层加热锅内加热。经30～40min将混合料加热到170～180℃后，热混合料和生碎料、液体粘结剂沥青一起加入预热混捏机下层的混捏锅中混捏，液体沥青用电子漏斗秤计量,采用减量法。配料全过程采用微机自动控制。混捏选用双搅拌、双加热4000升预热混捏机。每次可混捏糊料3.8～4.5吨,混捏周期为30～40min。混捏好的糊料卸入活底糊料箱,经电动平板小车、桥式起重机送入糊料均温箱均温处理。成型采用固定台式振动成型机。用料时,将均温箱内糊料直接送入成型机称量斗中计量,而后进入成型机振动台振动成型。成型炭块经检测合格后进入冷却输送机冷却,冷却后的生阳极块经辊道输送机输送到炭块库贮存。不合格的生阳极块用叉车送到返加料处理系统。
1.2 国内外原料现状对于阳极质量的影响以及有待提高的空间
预焙阳极之所以用石油焦作为原料，是因为在价格不高的条件下，它拥有着同等价格其他碳素材料所不能比的碳纯度。由于阳极生产的规模越来越大，原料的供应一般使用多渠道、多点供应，很难做到有某一稳定的供应点提供。而且、不同供应源提供的石油焦的质量参差不齐，这让生产出的阳极在质量上差距很大，严重的影响了其商业和使用价值。石油焦是石油煅炼的副产品，随着石化工业的不断发展，炼油厂不断的将石油焦的剩余价值进行剥削，使其碳纯度不断的降低，这也是近年来影响碳阳极质量的一个主要问题。石油焦在生产工艺和设备状况条件下被分为针状焦、海面状焦、丸状焦、球形状焦、液态化焦，其中后两者焦粉含量高质量差，在工业发达的国家是不用于阳极的生产和其他碳素产品的生产，主要作为燃料和行业内的一些辅助材料。因此，铝业的发达程度很大一方面是受碳阳极生产原料石油焦的质量所影响。
近年来，炼油厂所提供的石油焦中焦粉含量越来越大，这对于阳极生产中的煅烧、配料等工序有了很大的不良影响。其中，粉状焦含量高对于成型车间的影响是最为严重，主要有1、干料偏细，需加入更多的沥青。2、糊料更容易结团、影响混捏效果，同时弹性后效增加、振动成型的废品率增加。目前石油焦属于卖方市场，国内许多炼油厂生产的石油焦质量相对较差，导致电解铝厂出现了氧化掉渣、裂纹掉块、热槽病槽、钢爪掉落等等事故，导致铝电解槽电流效率下降，电耗增加，直接的经济损失非常大。随着电解铝钢铁行业的不断发展，对于石油焦的需求是日益增加，导致石油焦缺货，很多阳极生产厂家不得不用丸状焦和流体化焦这些粉焦含量很高的原料，即使改变工艺，这样的原料也很难得到高质量的阳极产品。在无法改变原料供应现状的情况下，阳极生产厂家只有通过研究适应当前原料的新工艺去生产阳极产品才能使阳极质量得到质的提高。