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炭黑濕法造粒工藝及其控制

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-02-03 14:46:01點(diǎn)擊率：

　　濕法造粒炭黑具有效率高的特點(diǎn),適用于分散性和結(jié)構(gòu)高的新工藝炭黑造粒,符合中國(guó)炭黑向新工藝化、生產(chǎn)裝置大型化發(fā)展的要求;其炭黑粒子具有密實(shí)度高,強(qiáng)度大,便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、輸送和生產(chǎn)能力高、環(huán)境污染小的特點(diǎn),在混煉膠中分散性好,特別適用于大型煉膠裝置(如引進(jìn)的子午線輪胎生產(chǎn)線)的需求,因此深受輪胎行業(yè)歡迎。生產(chǎn)濕法造粒炭黑,已成為炭黑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。平頂山煤業(yè)集團(tuán)天宏焦化有限公司現(xiàn)有一條2萬(wàn)t/ a硬質(zhì)濕法炭黑造粒生產(chǎn)線,自該生產(chǎn)線投產(chǎn)以來(lái),不僅改變了人們對(duì)炭黑企業(yè)的外觀形象,也很大程度上消除了污染問(wèn)題。

　　1 　炭黑粒子的形成過(guò)程

　　炭黑的濕法造粒是將粉狀炭黑、造粒水、粘結(jié)劑按一定的比例輸入造粒機(jī)內(nèi),經(jīng)攪齒的作用形成粒狀炭黑的一種方法。粉狀炭黑在造粒機(jī)內(nèi)形成粒子,其主要經(jīng)歷過(guò)程如下:

　　(1)粉狀炭黑的均勻浸濕。粉狀炭黑與具有一定壓力的造粒水按著一定比例,同時(shí)進(jìn)入造粒機(jī)內(nèi),在攪齒的高速旋轉(zhuǎn)作用下,粉狀炭黑迅速排出了表面所吸附的氣體,使粉狀炭黑與造粒水處于強(qiáng)烈混合狀態(tài),并受到造粒水的均勻浸濕,使炭黑表面具有一定的粘結(jié)力。其浸濕速度與攪齒的轉(zhuǎn)數(shù)、造粒的環(huán)境溫度即造粒的炭黑溫度及造粒機(jī)溫度及造粒水用量、粘結(jié)劑的多少與用量有關(guān)。

　　(2)攪拌成粒。在進(jìn)料和攪齒高速旋轉(zhuǎn)推力的作用下,物料依次前移,均勻浸濕的炭黑由于相互碰撞開始粘結(jié),形成不規(guī)則的顆粒,并隨時(shí)間而不斷形成和長(zhǎng)大。其中較大的粒子隨著攪齒旋轉(zhuǎn),所產(chǎn)生的動(dòng)能和離心力也大,并開始向筒壁方向移動(dòng)直至沿筒壁旋轉(zhuǎn)。一些小于間隙(攪齒到筒壁的距離)的炭黑粒子,通過(guò)間隙繼續(xù)旋轉(zhuǎn)向后移動(dòng)直至出料;而大于間隙的炭黑粒子則通過(guò)在相互擠壓和攪齒的撞擊下被擊碎,較小的粒子則重新團(tuán)聚, 終達(dá)到所要求的粒度。周而復(fù)始,促使粒子連續(xù)不斷的生成。

　　(3)粒子的增重與拋光。初步形成的炭黑粒子形狀很不規(guī)則,表面粗糙,粘結(jié)也比較疏松,必須經(jīng)歷一段時(shí)間和路程,使其沿筒壁滾動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中,由于粒子間的碰撞、離心力的擠壓、滾動(dòng)摩擦作用等,使炭黑粒子得到進(jìn)一步的壓縮增重,提高了粒子表面的光滑程度。

　　2 　濕法造粒的工藝控制

　　2.1　粉狀炭黑的連續(xù)下料

　　粉狀炭黑是通過(guò)粉狀炭黑貯罐均勻地、連續(xù)地進(jìn)入造粒機(jī)的。天宏焦化有限公司是通過(guò)螺旋輸送器向造粒機(jī)中輸送粉狀炭黑,在輸送器與造粒機(jī)之間采用軟性料聯(lián)接,以利于炭黑的均勻性。為了保持粉狀炭黑均衡下料,粉狀貯罐內(nèi)始終保持一定量的炭黑,這樣可以化解和消除因下料不均而使造粒機(jī)的振動(dòng)。

　　2.2　粉狀炭黑與造粒水比例的控制

　　粉狀炭黑與造粒水按一定的比例輸入造粒機(jī)內(nèi)。造粒水是水與粘結(jié)劑的混和物,水可用常溫水,也可用熱水。粘結(jié)劑約占造粒水總量的3%～5%。粘結(jié)劑用量與炭黑結(jié)構(gòu)成正比,結(jié)構(gòu)高的炭黑用量可以多一些,結(jié)構(gòu)低的炭黑可以少加或不加,如不加粘結(jié)劑炭黑粒子堅(jiān)牢度仍然很高。把造粒水加熱到40～70℃,有利于水和粉狀炭黑的親和性,加快水對(duì)粉狀炭黑的浸濕速度,改善造粒效果和提高造粒能力。

　　當(dāng)粉狀炭黑進(jìn)料量一定時(shí),造粒機(jī)功率增加時(shí),造粒水量也隨之增加,造粒機(jī)功率減h,造粒水量也隨之減小,從而起到調(diào)節(jié)造粒水量與粉狀炭黑比例的目的。在生產(chǎn)造粒初期,由于炭黑與水的比例調(diào)整不到位,會(huì)出現(xiàn)造粒機(jī)功率有時(shí)很大、有時(shí)很小的現(xiàn)象,這是由于在初期會(huì)形成炭黑在造粒過(guò)程中炭黑含水很大、造粒機(jī)功率高或炭黑含水很小、造粒機(jī)功率小的現(xiàn)象,即在初期會(huì)造成粒子過(guò)干(含粉多)或粒子過(guò)濕(成糊狀等) ,只有當(dāng)造粒水和造粒機(jī)功率基本穩(wěn)定到一定值時(shí),造粒才基本穩(wěn)定。

　　2.3　造粒機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速

　　在造粒過(guò)程中,主軸的轉(zhuǎn)速不但影響造粒能力,還影響造粒質(zhì)量。因?yàn)樘亢谑峭ㄟ^(guò)攪齒轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與造粒水的混合、脫氣、浸濕、成粒、密實(shí)與拋光等過(guò)程。轉(zhuǎn)速過(guò)高,粒子在筒內(nèi)停留時(shí)間短,粒子易破碎,出現(xiàn)不造?，F(xiàn)象;轉(zhuǎn)速過(guò)低,生成粒子過(guò)大,粒度不均。因此,可以先用手動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速,到粒子較好時(shí)再進(jìn)行串級(jí)。一般來(lái)說(shuō),攪齒的線速度不應(yīng)低于10m / s,轉(zhuǎn)速一般在350～450 r/min為宜。

　　2.4　造粒機(jī)筒壁加熱

　　在濕法造粒過(guò)程中,在粉狀炭黑與造粒水接觸的初期,它的浸濕程度是不均勻的,有的剛接觸水,有的部分已經(jīng)過(guò)飽和,形成粘稠狀炭黑。當(dāng)造粒機(jī)外壁溫度較低時(shí),這些粘稠的炭黑易粘附在筒壁上,當(dāng)攪齒高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)造粒機(jī)便產(chǎn)生振動(dòng)。因此,在濕法造粒機(jī)筒壁增設(shè)加熱夾套并通入蒸汽,使造粒機(jī)筒體溫度控制在70～100℃,一般不會(huì)形成炭黑掛壁現(xiàn)象,并減少由此引起的造粒機(jī)振動(dòng)。

　　2.5　造粒機(jī)的串級(jí)

　　通過(guò)對(duì)造粒機(jī)電機(jī)的負(fù)荷功率與造粒水量串級(jí)控制,可以保持水炭比的平衡。在串級(jí)過(guò)程中,炭黑量占主導(dǎo)地位,造粒水量的增減應(yīng)服從于炭黑量。炭黑量恒定,水量也相對(duì)恒定,當(dāng)粉狀炭黑下料也均勻時(shí),便可以進(jìn)行串級(jí)。

　　3 　濕法造粒工藝與各量的關(guān)系

　　在濕法造粒機(jī)內(nèi)造粒時(shí),由于同時(shí)加入了一定比例的水和粘結(jié)劑,同時(shí)在造粒過(guò)程中由于各種參數(shù)的變化,炭黑的DBP吸收值、吸碘值、灰分等會(huì)發(fā)生一些變化。

　　3.1　DBP吸收值與造粒水量的關(guān)系

　　造粒水量的多少?zèng)Q定濕法造粒過(guò)程中粒子大小、堅(jiān)牢度和造粒效率。可以通過(guò)調(diào)整造粒水量來(lái)分析炭黑DBP吸收值的變化,實(shí)驗(yàn)表明,炭黑DBP吸收值跟造粒水用量是有規(guī)律的。通過(guò)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

　　通過(guò)表1可以看出,當(dāng)DBP吸收值增加時(shí),造粒水量也相應(yīng)增加,相反,造粒水量就減小。

　　3.2　吸碘值與造粒水量的關(guān)系

　　炭黑吸碘值是比表面積的直觀反映,粒徑越小則比表面積越大,吸碘值也就越高。炭黑的表面積越大所吸收的水分也越大,造粒水用量也就越多。而造粒水量的多少直接影響炭黑粒子的大小,粒子太大或太小則易破碎,影響粒子的美觀,同時(shí)易產(chǎn)生細(xì)粉。通常,N330炭黑濕粒子的含水量約為45%,N220炭黑濕粒子的含水量約為49% ,N234炭黑濕粒子的含水量約為52%。

　　3.3　造粒水中粘結(jié)劑用量與灰分的關(guān)系

　　炭黑的灰分含量通常為0.2%左右,在濕法造粒時(shí),由于加入木質(zhì)素磺酸鈉類粘結(jié)劑和水以及諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)等都會(huì)使炭黑灰分增加。通過(guò)采用不加粘結(jié)劑和添加粘結(jié)劑進(jìn)行造粒對(duì)比,分析灰灰含量的變化,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

　　由圖1可知,當(dāng)造粒水不含粘結(jié)劑時(shí),炭黑中灰分含量基本沒(méi)有變化,仍然保持在0.2% ,說(shuō)明造粒水對(duì)炭黑中的灰分影響不大。造粒水中加入粘結(jié)劑后炭黑中灰分明顯增加,當(dāng)繼續(xù)增加時(shí),灰分繼續(xù)上升。實(shí)驗(yàn)表明,濕法造粒過(guò)程中,水對(duì)炭黑中灰分的影響不大,而粘結(jié)劑的加入量對(duì)炭黑影響很大,大致成正比關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),在生產(chǎn)中,粘結(jié)劑的加入量控制在0.3%～0.5%之間,炭黑中灰分可控制在0.5%以下。

　　隨著炭黑裝置大型化、濕法造粒、計(jì)算機(jī)控制、利用余熱發(fā)電等新技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用,炭黑技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。然而, 終的生產(chǎn)目的是達(dá)到炭黑質(zhì)量的提高、粒子的改觀,生產(chǎn)出細(xì)粉含量低、粒徑分布集中、傾注密度適中、粒子堅(jiān)牢度高、堆積密度大的優(yōu)質(zhì)炭黑,滿足不同客戶的需求。這就要求在實(shí)際操作中,嚴(yán)格按工藝條件控制,將設(shè)備調(diào)整到理想狀態(tài),嚴(yán)格巡檢制度,要隨時(shí)查看造粒情況,做到隨時(shí)調(diào)整,使設(shè)備達(dá)到 的造粒效果。

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