本實(shí)用新型涉及一種干燥材料和電極粘結(jié)劑的混合物的制備設(shè)備，該混合物用于生產(chǎn)電極，確切地說(shuō)用于自身用在鋁生產(chǎn)中的電極生產(chǎn)。

背景技術(shù)：

基本上，存在兩種用于眾所周知電極生產(chǎn)用的混合物的制備工藝。

1.在批處理操作的雙臂攪和機(jī)中，干燥成分和未處理剩料(green rest)被加熱并與固體或液體瀝青混合。將該質(zhì)塊輸送至成形裝置。

2.又一工藝是使得干燥成分經(jīng)由持續(xù)的稱(chēng)重設(shè)備饋送至預(yù)熱設(shè)施以及持續(xù)的攪和設(shè)施，在此添加未處理剩料和固體或液體瀝青，然后將混合物輸送至電極塑形或成形設(shè)施。

已知的工藝具有顯著的缺點(diǎn)，具體地說(shuō)關(guān)于：

a)混合工藝，

b)混合物的冷卻，

c)工作場(chǎng)所的衛(wèi)生和環(huán)境問(wèn)題。

此外，多樣焦炭的多種明顯密度和顆粒強(qiáng)度對(duì)于陽(yáng)極的密度和強(qiáng)度特性的影響在恒定的混合條件下是極為顯著的。

混合物的冷卻對(duì)于所有電極制造方法都具有相當(dāng)大的困難。在此，確定混合溫度的是生料的潤(rùn)濕性能，該混合溫度處于150和170℃之間。

另一方面，用于形成電極的最高溫度受電極的變形和開(kāi)裂所限，而用于形成電極的最低溫度受不足的密度、強(qiáng)度和阻力所限，從而針對(duì)擠壓電極而言，生產(chǎn)溫度位于90℃和120℃之間，而在振動(dòng)沉淀電極的情形中則位于130℃和150℃之間。

為了將混合和成形溫度保持在較窄范圍內(nèi)，須以特定的方式來(lái)冷卻未處理質(zhì)塊。然而，使用迄今為止所采用的方法，存在與此種冷卻相關(guān)的若 干缺點(diǎn)，即：

a)瀝青煙氣的排放會(huì)導(dǎo)致工作區(qū)和周?chē)h(huán)境的污染。

b)電極質(zhì)塊的流動(dòng)性能和導(dǎo)熱性導(dǎo)致團(tuán)塊形成，因此導(dǎo)致在最后的電極中存在不均勻性、強(qiáng)度問(wèn)題和開(kāi)裂。

c)溫度控制由于測(cè)量和控制問(wèn)題而較為困難。

d)控制機(jī)構(gòu)和操作參數(shù)并未被清楚地限定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型的目的是開(kāi)發(fā)一種制備電極生產(chǎn)用的混合物的制備設(shè)備，通過(guò)混合、除氣以及改變溫度來(lái)制備用于電極生產(chǎn)的干燥材料和粘結(jié)劑的混合物，該電極尤其是用于生產(chǎn)鋁的電極生產(chǎn)，從而能克服這些缺點(diǎn)并且所述工藝對(duì)于電極生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)上有利的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種制備電極生產(chǎn)用的混合物的制備設(shè)備，所述電極是用于生產(chǎn)鋁的電極，其特征在于，所述制備設(shè)備包括至少部分地防塵并且氣密的容器，所述容器且具有用于對(duì)干燥材料和/或干燥材料與電極粘結(jié)劑的混合物進(jìn)行同時(shí)熱處理、攪動(dòng)或流體化、除氣以及均勻化的裝置。

其中，本實(shí)用新型還包括：用于在攪動(dòng)、均勻化和除氣期間將影響所述干燥材料和/或所述混合物的產(chǎn)品質(zhì)量的添加劑添加到所述容器中的裝置。

本實(shí)用新型較佳地所述制備設(shè)備是持續(xù)地或不連續(xù)地操作混合器。

較佳地，所述容器設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)的混合盆，所述混合盆包括至少一個(gè)葉輪系統(tǒng)，所述葉輪系統(tǒng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)可運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在所述混合盆中并且相對(duì)于所述混合盆的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)偏心地安裝，并且所述葉輪系統(tǒng)能以大于所述混合盆的轉(zhuǎn)動(dòng)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得所述干燥材料和/或所述混合物能同時(shí)經(jīng)受熱處理。

較佳地，還包括冷卻劑饋送管，所述冷卻劑饋送管用于在攪動(dòng)、均勻化和除氣過(guò)程中將冷卻劑饋送到所述干燥材料和/或所述混合物中。

較佳地，所述冷卻劑饋送管設(shè)置成采用在攪動(dòng)、均勻化和除氣過(guò)程中完全地蒸發(fā)的液體或固體冷卻劑。

較佳地，還包括加熱裝置，所述加熱裝置用于在攪動(dòng)、均勻和除氣過(guò)程中加熱所述干燥材料和/或所述混合物。

較佳地，所述加熱裝置是用于提供摩擦力的裝置和/或用于添加熔融添加劑的裝置和/或用于傳導(dǎo)來(lái)自所述混合盆周邊的熱量的裝置。

較佳地，所述加熱裝置通過(guò)感應(yīng)加熱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

較佳地，所述加熱裝置通過(guò)多孔燃燒器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

較佳地，還包括在攪動(dòng)、均勻化和除氣的第一步驟中加熱所述干燥材料和/或所述混合物的加熱裝置和在第二步驟中冷卻所述干燥材料和/或所述混合物的冷卻裝置。

較佳地，還包括控制單元，所述控制單元用于根據(jù)操作參數(shù)來(lái)控制熱處理，并具有測(cè)量所述干燥材料和/或所述混合物的溫度和數(shù)量的工具、用于添加測(cè)定數(shù)量的冷卻劑的裝置以及用于控制由所制備的混合物形成的電極的密度的工具。

較佳地，還包括：至少一個(gè)熱電耦或紅外線(xiàn)溫度傳感器，所述至少一個(gè)熱電耦與所述混合物直接接觸，而所述紅外線(xiàn)溫度傳感器非直接接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量以感測(cè)所述混合物的表面溫度。

較佳地，所述控制單元設(shè)置成將產(chǎn)量、可能冷卻之前的溫度、所述電極的溫度、電極密度以及冷卻劑的種類(lèi)和數(shù)量作為操作參數(shù)。

較佳地，所述控制單元設(shè)置成經(jīng)由所添加的冷卻劑的數(shù)量并且在所述產(chǎn)量、冷卻前的溫度以及電極密度的恒定條件下以近似線(xiàn)性的方式在給定的溫度極限內(nèi)改變所述電極的溫度。

較佳地，還包括用于確定所述冷卻劑的種類(lèi)和數(shù)量或模具的溫度的裝置。

較佳地，所述控制單元設(shè)置成一旦超過(guò)某個(gè)上限或下限則改變產(chǎn)量和冷卻劑數(shù)量這樣的操作參數(shù)。

上述目的借助本實(shí)用新型來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，干燥材料和/或由干燥材料和粘結(jié)劑制成的混合物在至少部分地防塵和氣密的系統(tǒng)中同時(shí)地懸浮、攪拌 或流體化、除氣和均勻化以及熱處理。

在該工藝過(guò)程中，可將質(zhì)量改進(jìn)添加劑(如果需要的話(huà)，以最小的量)添加到干燥材料和/或混合物并且使這些添加劑在混合物中均勻地分布。

因此，本實(shí)用新型既包括添加粘結(jié)劑和冷卻劑又包括添加材料來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品性能。

為此，通?？蓤?zhí)行強(qiáng)有力的湍流攪拌、懸浮或流體化，只要各個(gè)顆粒彼此獨(dú)立地在混合空間中自由地四處移動(dòng)即可。于是，在將添加劑饋送到混合空間中的情形下，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的潤(rùn)濕。

為了實(shí)現(xiàn)此種強(qiáng)有力的湍流混合，較佳地利用具有轉(zhuǎn)動(dòng)混合腔室的混合器，在該轉(zhuǎn)動(dòng)混合腔室中存在至少一個(gè)葉輪系統(tǒng)，該葉輪系統(tǒng)偏心地安裝于混合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)并且以比混合盆自身的速率更高的速率在固定或不同的速度下轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，葉輪的圓周速度應(yīng)在5至20m/s的范圍內(nèi)，尤其較佳地在14至18m/s的范圍內(nèi)。

然而，本實(shí)用新型的構(gòu)思還包括其它具有和不具有轉(zhuǎn)動(dòng)容器的其它混合系統(tǒng)，但具有尤其是與葉輪速度和體積或質(zhì)量比功率輸入相關(guān)的足夠混合能力。

在混合器中，混合物由至少一個(gè)葉輪系統(tǒng)攪動(dòng)，持續(xù)地均勻化和除氣。這產(chǎn)生本實(shí)用新型的又一基本優(yōu)點(diǎn)，其中，電極的密度、導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度通過(guò)此種持續(xù)的均勻化和除氣而顯著地升高。焙燒爐的容量和電池中電極的使用壽命隨著密度的增大而增大。

本實(shí)用新型的又一基本優(yōu)點(diǎn)在于，熱處理隨同攪拌、均勻化和除氣而發(fā)生。根據(jù)電極制造設(shè)備的構(gòu)造，則在混合器中會(huì)是必須的是，例如：

a)僅僅存在冷卻的持續(xù)材料流，或者

b)僅僅存在加熱的持續(xù)材料流，或者

c)在第一混合器中存在加熱的持續(xù)材料流，接著在第二混合器中存在冷卻的持續(xù)材料流，

d)在一個(gè)混合器中進(jìn)行不連續(xù)地加熱，接著進(jìn)行冷卻，或者

e)在一個(gè)混合器中進(jìn)行不連續(xù)地加熱，而在第二混合器中進(jìn)行冷卻。

能被考慮的冷卻劑具體的是那些快速地并且完全地蒸發(fā)的冷卻劑，較 佳地是水、液氮或其它液體氣體或干冰雪或顆?；蛘咧懊枋龅牟煌鋮s劑的組合物，該冷卻劑在混合期間完全地蒸發(fā)。冷卻劑注入應(yīng)位于在混合腔室內(nèi)具有最大材料湍流的位置處。本實(shí)用新型的一個(gè)基本優(yōu)點(diǎn)在于，由于使用混合器來(lái)攪動(dòng)、均勻化以及除氣或熱處理裝料，因而能在封閉系統(tǒng)中執(zhí)行整個(gè)電極制造工藝。對(duì)于改進(jìn)工作場(chǎng)所衛(wèi)生以及保護(hù)環(huán)境方面，這是至關(guān)重要的措施。

本實(shí)用新型的又一基本優(yōu)點(diǎn)在于藉由操作參數(shù)來(lái)控制加熱效果的能力。混合物的加熱能夠通過(guò)使用快速運(yùn)轉(zhuǎn)的混合工具的摩擦力、通過(guò)使用不同的混合時(shí)間和/或速度設(shè)定和/或通過(guò)添加熱熔融添加劑和/或通過(guò)使用已加熱的混合腔室周邊和引導(dǎo)熱傳遞來(lái)進(jìn)行。以高的表面比熱速率來(lái)以混合物進(jìn)行傳導(dǎo)加熱的最有效方式是使用感應(yīng)加熱系統(tǒng)或多孔燃燒器。

冷卻劑應(yīng)冷卻混合物。然而，在混合物進(jìn)入電極成形單元時(shí)該冷卻劑也應(yīng)被盡可能完全地去除，否則會(huì)存在電極開(kāi)裂或其它缺陷的相當(dāng)大的危險(xiǎn)。冷卻劑饋送到系統(tǒng)中的數(shù)量經(jīng)由至少一個(gè)溫度敏感裝置控制，該溫度敏感裝置安裝在混合器內(nèi)或其上和/或混合腔室的出口處。溫度敏感裝置可以是與混合物直接接觸的至少一個(gè)熱電耦，或者并不進(jìn)行直接接觸的、用于感測(cè)混合物的表面溫度的紅外線(xiàn)溫度傳感器。用于溫度控制的設(shè)定點(diǎn)由成形單元中的電極溫度給定，因?yàn)樵陔姌O中能實(shí)現(xiàn)的密度特別是取決于在成形期間的溫度。

如果電極的密度超過(guò)某個(gè)下限或上限，則管理混合物生產(chǎn)的參數(shù)(成分、生產(chǎn)數(shù)量或混合物)會(huì)相應(yīng)地改變。

主要的操作參數(shù)是：

-考慮生料的性能，優(yōu)選的生產(chǎn)速率；

-混合器內(nèi)的混合重量/填料程度；

-優(yōu)選的輸入和輸出溫度以及所用的測(cè)量系統(tǒng)；

-所使用的冷卻劑的種類(lèi)(水、液化氣、升華固體)；

-總的冷卻劑質(zhì)量和冷卻速度；

-混合工具速度和混合工具功率輸入；

-液體添加劑的稠度。

本實(shí)用新型裝置的應(yīng)用范圍較廣泛。

在用于生產(chǎn)電極的現(xiàn)有單元的情形中，該裝置和所描述的工藝大體上用于持續(xù)地冷卻混合物。例如，如果該單元包括都處于一生產(chǎn)線(xiàn)的用于不同顆粒尺寸的焦煤的一系列存儲(chǔ)倉(cāng)、劑量裝置、預(yù)熱設(shè)施、上部攪和機(jī)和下部攪和機(jī)以及冷卻拉伸件，則上部混合器和下部混合器能被一個(gè)混合器所替代。干燥材料經(jīng)由劑量裝置從存儲(chǔ)倉(cāng)饋送到預(yù)熱設(shè)施中，并且從該預(yù)熱設(shè)施中在上部攪和機(jī)中被加熱至大約120℃，而電極粘結(jié)劑添加到上部攪和機(jī)中。代替第二共同攪和機(jī)、即所謂的下部攪和機(jī)和隨后的冷卻拉伸件，根據(jù)本實(shí)用新型在上部攪和機(jī)之后設(shè)有冷卻混合器，然而本實(shí)用新型還提供保持下部攪和機(jī)并且利用冷卻混合器來(lái)僅僅替代冷卻拉伸件的可能性。

與粘結(jié)劑混合的干燥材料離開(kāi)上部攪和機(jī)并進(jìn)入混合器，在此該干燥材料被強(qiáng)有力地?cái)噭?dòng)或流體化。在該階段，在攪和過(guò)程中形成的團(tuán)塊被打散并且在很大程度上消除由粘結(jié)劑產(chǎn)生的任何不均勻潤(rùn)濕。流體化還致使主要由加熱形成的氣體被釋放。與此同時(shí)，如果需要的話(huà)，在此進(jìn)一步將改進(jìn)產(chǎn)品性能的添加劑引入。冷卻劑經(jīng)由進(jìn)口管并且以一定量饋送到流體化的混合物中，以使得該混合器由于混合而再次完全地蒸發(fā)并且使得目標(biāo)溫度落在較窄的公差帶內(nèi)。經(jīng)冷卻的混合物經(jīng)由傳送系統(tǒng)饋送至成形單元。整個(gè)過(guò)程在防塵和氣密系統(tǒng)中持續(xù)地進(jìn)行。

根據(jù)本實(shí)用新型的替代實(shí)施例，上部攪和機(jī)由連續(xù)混合器所替代。干燥材料經(jīng)由劑量裝置從存儲(chǔ)倉(cāng)饋送到預(yù)熱設(shè)施中，并從該預(yù)熱設(shè)施進(jìn)入連續(xù)混合器。液體粘結(jié)劑以特定的量從存儲(chǔ)倉(cāng)饋送到混合器中。該連續(xù)混合器具有優(yōu)于在該階段已存在的攪和機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，粘結(jié)劑均勻地分布以足以均勻地潤(rùn)濕干燥成分。然后，將干燥材料和粘結(jié)劑的混合器饋送至冷卻混合器，在此，添加冷卻劑和添加劑。然后，混合器再次經(jīng)由傳送設(shè)施從冷卻混合器傳輸至成形單元。

該工藝也在防塵和氣密系統(tǒng)中持續(xù)地進(jìn)行。

在不連續(xù)的工藝中使用混合器則需要不同的設(shè)備。干燥材料經(jīng)由傳送系統(tǒng)從存儲(chǔ)倉(cāng)引導(dǎo)成批量型計(jì)量器，然后不連續(xù)地引至混合器。在第一步 驟中，該混合器被加熱，且電極粘結(jié)劑經(jīng)由批量型計(jì)量器以特定的量添加至干燥材料。

在升溫階段，混合物的干燥成分被強(qiáng)有力地?cái)噭?dòng)、除氣和均勻化。在添加粘結(jié)劑之后，各種添加劑如果需要的話(huà)被添加至混合器。然后，必須將混合器切換成冷卻，該冷卻通過(guò)經(jīng)由進(jìn)口管引入冷卻劑來(lái)進(jìn)行。在進(jìn)行了所需量的冷卻之后，混合器在傳送系統(tǒng)上通向成形單元。

借助此種類(lèi)型的設(shè)備，已發(fā)現(xiàn)有利的是在單元中利用若干混合器進(jìn)行操作，以使得在任何時(shí)候一個(gè)混合器被加熱的同時(shí)其它混合器被冷卻。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的又一些優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)在對(duì)較佳示例實(shí)施例的下文描述并且在附圖中變得顯而易見(jiàn)，附圖中：

圖1是生產(chǎn)電極的工藝的示意圖。

圖2是根據(jù)圖1的工藝的第二變型。

圖3是根據(jù)圖1的工藝的第三變型。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，干燥材料10，較佳地是焦煤、電極殘?jiān)约拔刺幚硎Ａ系幕旌衔锔鶕?jù)顆粒尺寸分開(kāi)并存儲(chǔ)在料倉(cāng)11中。干燥材料10經(jīng)由持續(xù)操作的劑量設(shè)施12傳遞到傳送系統(tǒng)14，在該傳送系統(tǒng)中各個(gè)顆粒尺寸以特定比例放在一起，然后進(jìn)入預(yù)熱設(shè)施13。在此之后，材料10在持續(xù)操作的過(guò)流混合器15中達(dá)到所需的溫度。經(jīng)預(yù)熱的干燥材料10在該混合器15中被強(qiáng)有力地?cái)噭?dòng)，并且經(jīng)由饋送管16和持續(xù)操作的劑量設(shè)施18將液體電極粘結(jié)劑19從存儲(chǔ)容器17添加至該干燥材料。然后，所產(chǎn)生的混合物被傳遞到持續(xù)操作的冷卻混合器21，在此，該混合物再次被強(qiáng)有力地?cái)噭?dòng)、均勻化以及除氣。添加劑的受控添加如果需要的話(huà)經(jīng)由饋送管23和劑量裝置22在混合器21中進(jìn)行。冷卻劑經(jīng)由控制閥24和冷卻劑饋送管25進(jìn)入混合器21。經(jīng)冷卻至預(yù)定溫度的干燥材料10和電極粘結(jié)劑19以及添加劑的混合物藉由傳送設(shè)施27輸送至成形單元28。

在圖2中示意地示出的用于制造電極的工藝與圖1中的工藝相對(duì)應(yīng)，除了連續(xù)混合器15由攪和裝置30替代以外，其中，固體或液體電極粘結(jié)劑19經(jīng)由饋送管16從儲(chǔ)罐17添加至干燥材料10。

在圖3中，干燥材料10經(jīng)由饋送器32和傳送器14從存儲(chǔ)倉(cāng)11被傳送到批量稱(chēng)重裝置33，并且從該批量稱(chēng)重裝置被傳送到不連續(xù)的混合器34，干燥材料10在該混合器34中攪動(dòng)并預(yù)熱。電極粘結(jié)劑19經(jīng)由又一批量稱(chēng)重裝置35和饋送管16從存儲(chǔ)倉(cāng)17送出，然后添加至該預(yù)熱的干燥材料。在此之后，如果需要的話(huà)，經(jīng)由饋送管23和劑量設(shè)施22來(lái)受控地添加添加劑，并且經(jīng)由供給管線(xiàn)23來(lái)引入冷卻劑。替代地，能將冷卻劑25添加到安裝在第一混合器34和傳送帶27之間的第二混合器(未示出)。然后，經(jīng)冷卻的混合物在傳送帶27上輸送至成形單元28。