影响阳极糊料混捏质量成因探析

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1、影响阳极糊料混捏质量成因探析摘要：本文对碳素糊料混捏过程中物料与粘结剂（沥青）混合相互作用的动力学进行了阐述，并对当前影响阳极糊料混捏质量的主要因素进行分析探讨。关键词：混捏粘结剂浸润炭素制品生产中焦炭骨料、粉料与粘结剂混合成均质的可塑性糊料的过程称为混捏。糊料混捏质量的好坏直接影响到后序成型生产的生坯质量并最终影响到成品的质量。如何通过混捏来提高生坯质量并最终改善成品质量，是混捏工艺研究的主要目的。1碳粉粘合剂混合物的性质碳粉一粘合剂混合物的可塑性和焙烧块的理化性质，在很大程度上与糊料的结构有关。图2-1显示粘合剂

2、含量与压块和制品假比重的关系曲线。分析图2-1的曲线，可分为三种情况来说明：1.1在粘合剂中仅有少量粉末时，不能形成碳粉的连续网格，粉末只是散步在粘合剂中。此时，粉末的作用是作为粘合剂的填充物，仅能稍微提高粘合剂的析焦量。1.2当粉末的容积比例增高，由粉末颗粒和粘合剂形成的附聚物增加。以每一颗粉末为中心，形成粘合剂的多分子附聚层。开始这些附聚层还是很厚，将粉末颗粒远远隔开，若在这种条件下焦化，则每一颗碳粉虽能成为粘合剂的焦化中心，比较间隔太远，在它们的中间是粘合剂焦化形成的多孔性焦桥，假比重和机械强度都较低；随着粉末

3、的增多，多分子附聚层逐渐减薄，到粉末颗粒间的空隙和颗粒表面的凹孔恰被粘合剂填满时，这种附聚物集结体组成的料糊便有最好的塑性，能压出良好的压件，在焙烧时，颗粒表面的活性点都能对粘合剂起作用，而析出大量的结构致密而气孔很少的粘合焦。1.3随着粉末容积比例的进一步提高，颗粒外面包围的沥青层逐渐减薄，糊料塑性也逐渐降低，再进一步，沥青相就变的不连续，成形性能变坏，压块发生裂纹。焙烧后，颗粒间的焦炭骨架薄弱，制品的假比重和机械强度都随之降低。2混合动力学分析碳素制品是由多组分的粉末材料组成的均匀结构体。不同类的粉末形成宏观上均

4、一的结构，必须通过混合。混合的相互扩散符合费克定律：■二kdc二(cO-c)①式中：do——在时间dt内扩散的物料重量；de——各组分浓度与最大浓度的差值(cO——最大浓度)。在颗粒相互混合时颗粒间的界面也相应发生变化。对于按费克定律而混合的场合，扩散物料的重量可用边界的表面积代替：■二k(SO-S)②式中：SO可能的最大表面(当t=°°)o将②积分，得：S=SO(1-e-kt)③体系的混合程度也可用下式来评定：式中：■——体系中仍旧未混合的部分；nO=B——样品中体积与混合物体积之比，可取的样品份数；v——从混合物

5、中取出每份样品的体积；V——混合物总体积；■——经过混合部分的体积；n——要求达到规定组成的样品份数。nO,n可以分别用下式表示：n0=・⑤n=H=nO(1-e-kt)⑥因此，式④可化为如下的形式：■■-■■[1-(1-e-kt)]⑦从nO的定义和式④，我们有：■=1,l-H=l-e-kt由此：t=klnH⑧结合式③，■=l-e-kt=l-H,■=■则混合时间可用下式表示：t=HlnH⑨式⑨中，系数k即是混合过程中的特征函数，此值愈大则所需达到规定结果的混合时间便愈短。k随如下多种恒定的作用因素而变，在下面提到的影响

6、糊料混捏质量因素中将会进行择要分析。3影响糊料混捏质量的主要因素3.1原料及配比的影响由于粘合剂对于不同原料的浸润性不同，质量好、灰份少的癥后焦所需的粘合剂要更趋于理论值。下面讨论一下组分比例和粒度的影响：混合物的体积比对混捏均匀性有一定的影响。如混合物中有A、B两组分，当其中一个组分的比例大大超过另一组分时，则容易形成前一组分的链，A-B链少，不易均匀，为此必须将比例小的组分的粒度大大减少；在双组分混合体系中，混合物的均匀性随4(1/(1111的比值而变。其中，△(!为两组分平均粒径之差；dm为两组分平均粒径的算术

7、平均值。在Ad/dm>l时，即两组分平均粒径的差值愈大，则细粒粉末流过粗颗粒间隙的几率大，因而混捏的均匀程度可以提高。需注意的是配方中粘结剂的加入量。过量的沥青会使糊料完全润湿，初看塑性较好，但会使生产出的产品极易变形。最佳的沥青用量只需表面吸附。3.2混捏温度的影响在热混合的情况下，温度对于糊料的混捏均匀有重大的影响。由于沥青和糊料的流变性能对温度有很高的灵敏性，故混捏机内的温度分布必须力求均匀。用熔融沥青的最适宜的混合温度是高于沥青软化点一倍左右。在此温度下，沥青对炭粒及碳粉的浸润性能最好。如设定混捏温度过高就会

8、使沥青过早发生“老化”现象，降低沥青的浸润性能，导致糊料的塑性降低。3.3混捏时间的影响混捏时间对所有颗粒的润湿极为重要。适当的延长混捏时间是保证物料中颗粒最大限度润湿的关键。但是，过分延长糊料的混捏时间将使沥青或其它粘合剂严重氧化，从而降低糊料的塑性和均匀性。同时，混捏时间过长会增加粘合剂的需用量。而且过长的混捏时间会将不断使原配方中粗颗粒组