用于制备电极生产用的混合物的制备设备的制作方法

本实用新型涉及一种干燥材料和电极粘结剂的混合物的制备设备，该混合物用于生产电极，确切地说用于自身用在铝生产中的电极生产。

背景技术：

基本上，存在两种用于众所周知电极生产用的混合物的制备工艺。

1.在批处理操作的双臂搅和机中，干燥成分和未处理剩料(green rest)被加热并与固体或液体沥青混合。将该质块输送至成形装置。

2.又一工艺是使得干燥成分经由持续的称重设备馈送至预热设施以及持续的搅和设施，在此添加未处理剩料和固体或液体沥青，然后将混合物输送至电极塑形或成形设施。

已知的工艺具有显著的缺点，具体地说关于：

a)混合工艺，

b)混合物的冷却，

c)工作场所的卫生和环境问题。

此外，多样焦炭的多种明显密度和颗粒强度对于阳极的密度和强度特性的影响在恒定的混合条件下是极为显著的。

混合物的冷却对于所有电极制造方法都具有相当大的困难。在此，确定混合温度的是生料的润湿性能，该混合温度处于150和170℃之间。

另一方面，用于形成电极的最高温度受电极的变形和开裂所限，而用于形成电极的最低温度受不足的密度、强度和阻力所限，从而针对挤压电极而言，生产温度位于90℃和120℃之间，而在振动沉淀电极的情形中则位于130℃和150℃之间。

为了将混合和成形温度保持在较窄范围内，须以特定的方式来冷却未处理质块。然而，使用迄今为止所采用的方法，存在与此种冷却相关的若 干缺点，即：

a)沥青烟气的排放会导致工作区和周围环境的污染。

b)电极质块的流动性能和导热性导致团块形成，因此导致在最后的电极中存在不均匀性、强度问题和开裂。

c)温度控制由于测量和控制问题而较为困难。

d)控制机构和操作参数并未被清楚地限定。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的是开发一种制备电极生产用的混合物的制备设备，通过混合、除气以及改变温度来制备用于电极生产的干燥材料和粘结剂的混合物，该电极尤其是用于生产铝的电极生产，从而能克服这些缺点并且所述工艺对于电极生产是经济上有利的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种制备电极生产用的混合物的制备设备，所述电极是用于生产铝的电极，其特征在于，所述制备设备包括至少部分地防尘并且气密的容器，所述容器且具有用于对干燥材料和/或干燥材料与电极粘结剂的混合物进行同时热处理、搅动或流体化、除气以及均匀化的装置。

其中，本实用新型还包括：用于在搅动、均匀化和除气期间将影响所述干燥材料和/或所述混合物的产品质量的添加剂添加到所述容器中的装置。

本实用新型较佳地所述制备设备是持续地或不连续地操作混合器。

较佳地，所述容器设计成转动的混合盆，所述混合盆包括至少一个叶轮系统，所述叶轮系统绕转动轴线可运动地设置在所述混合盆中并且相对于所述混合盆的转动轴线偏心地安装，并且所述叶轮系统能以大于所述混合盆的转动的速度转动，以使得所述干燥材料和/或所述混合物能同时经受热处理。

较佳地，还包括冷却剂馈送管，所述冷却剂馈送管用于在搅动、均匀化和除气过程中将冷却剂馈送到所述干燥材料和/或所述混合物中。

较佳地，所述冷却剂馈送管设置成采用在搅动、均匀化和除气过程中完全地蒸发的液体或固体冷却剂。

较佳地，还包括加热装置，所述加热装置用于在搅动、均匀和除气过程中加热所述干燥材料和/或所述混合物。

较佳地，所述加热装置是用于提供摩擦力的装置和/或用于添加熔融添加剂的装置和/或用于传导来自所述混合盆周边的热量的装置。

较佳地，所述加热装置通过感应加热系统来实现。

较佳地，所述加热装置通过多孔燃烧器系统来实现。

较佳地，还包括在搅动、均匀化和除气的第一步骤中加热所述干燥材料和/或所述混合物的加热装置和在第二步骤中冷却所述干燥材料和/或所述混合物的冷却装置。

较佳地，还包括控制单元，所述控制单元用于根据操作参数来控制热处理，并具有测量所述干燥材料和/或所述混合物的温度和数量的工具、用于添加测定数量的冷却剂的装置以及用于控制由所制备的混合物形成的电极的密度的工具。

较佳地，还包括：至少一个热电耦或红外线温度传感器，所述至少一个热电耦与所述混合物直接接触，而所述红外线温度传感器非直接接触地进行温度测量以感测所述混合物的表面温度。

较佳地，所述控制单元设置成将产量、可能冷却之前的温度、所述电极的温度、电极密度以及冷却剂的种类和数量作为操作参数。

较佳地，所述控制单元设置成经由所添加的冷却剂的数量并且在所述产量、冷却前的温度以及电极密度的恒定条件下以近似线性的方式在给定的温度极限内改变所述电极的温度。

较佳地，还包括用于确定所述冷却剂的种类和数量或模具的温度的装置。

较佳地，所述控制单元设置成一旦超过某个上限或下限则改变产量和冷却剂数量这样的操作参数。

上述目的借助本实用新型来实现，其中，干燥材料和/或由干燥材料和粘结剂制成的混合物在至少部分地防尘和气密的系统中同时地悬浮、搅拌 或流体化、除气和均匀化以及热处理。

在该工艺过程中，可将质量改进添加剂(如果需要的话，以最小的量)添加到干燥材料和/或混合物并且使这些添加剂在混合物中均匀地分布。

因此，本实用新型既包括添加粘结剂和冷却剂又包括添加材料来改进产品性能。

为此，通常可执行强有力的湍流搅拌、悬浮或流体化，只要各个颗粒彼此独立地在混合空间中自由地四处移动即可。于是，在将添加剂馈送到混合空间中的情形下，可实现优化的润湿。

为了实现此种强有力的湍流混合，较佳地利用具有转动混合腔室的混合器，在该转动混合腔室中存在至少一个叶轮系统，该叶轮系统偏心地安装于混合的转动轴线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转动。为了实现高质量的产品，叶轮的圆周速度应在5至20m/s的范围内，尤其较佳地在14至18m/s的范围内。

然而，本实用新型的构思还包括其它具有和不具有转动容器的其它混合系统，但具有尤其是与叶轮速度和体积或质量比功率输入相关的足够混合能力。

在混合器中，混合物由至少一个叶轮系统搅动，持续地均匀化和除气。这产生本实用新型的又一基本优点，其中，电极的密度、导电性和机械强度通过此种持续的均匀化和除气而显著地升高。焙烧炉的容量和电池中电极的使用寿命随着密度的增大而增大。

本实用新型的又一基本优点在于，热处理随同搅拌、均匀化和除气而发生。根据电极制造设备的构造，则在混合器中会是必须的是，例如：

a)仅仅存在冷却的持续材料流，或者

b)仅仅存在加热的持续材料流，或者

c)在第一混合器中存在加热的持续材料流，接着在第二混合器中存在冷却的持续材料流，

d)在一个混合器中进行不连续地加热，接着进行冷却，或者

e)在一个混合器中进行不连续地加热，而在第二混合器中进行冷却。

能被考虑的冷却剂具体的是那些快速地并且完全地蒸发的冷却剂，较 佳地是水、液氮或其它液体气体或干冰雪或颗粒或者之前描述的不同冷却剂的组合物，该冷却剂在混合期间完全地蒸发。冷却剂注入应位于在混合腔室内具有最大材料湍流的位置处。本实用新型的一个基本优点在于，由于使用混合器来搅动、均匀化以及除气或热处理装料，因而能在封闭系统中执行整个电极制造工艺。对于改进工作场所卫生以及保护环境方面，这是至关重要的措施。

本实用新型的又一基本优点在于藉由操作参数来控制加热效果的能力。混合物的加热能够通过使用快速运转的混合工具的摩擦力、通过使用不同的混合时间和/或速度设定和/或通过添加热熔融添加剂和/或通过使用已加热的混合腔室周边和引导热传递来进行。以高的表面比热速率来以混合物进行传导加热的最有效方式是使用感应加热系统或多孔燃烧器。

冷却剂应冷却混合物。然而，在混合物进入电极成形单元时该冷却剂也应被尽可能完全地去除，否则会存在电极开裂或其它缺陷的相当大的危险。冷却剂馈送到系统中的数量经由至少一个温度敏感装置控制，该温度敏感装置安装在混合器内或其上和/或混合腔室的出口处。温度敏感装置可以是与混合物直接接触的至少一个热电耦，或者并不进行直接接触的、用于感测混合物的表面温度的红外线温度传感器。用于温度控制的设定点由成形单元中的电极温度给定，因为在电极中能实现的密度特别是取决于在成形期间的温度。

如果电极的密度超过某个下限或上限，则管理混合物生产的参数(成分、生产数量或混合物)会相应地改变。

主要的操作参数是：

-考虑生料的性能，优选的生产速率；

-混合器内的混合重量/填料程度；

-优选的输入和输出温度以及所用的测量系统；

-所使用的冷却剂的种类(水、液化气、升华固体)；

-总的冷却剂质量和冷却速度；

-混合工具速度和混合工具功率输入；

-液体添加剂的稠度。

本实用新型装置的应用范围较广泛。

在用于生产电极的现有单元的情形中，该装置和所描述的工艺大体上用于持续地冷却混合物。例如，如果该单元包括都处于一生产线的用于不同颗粒尺寸的焦煤的一系列存储仓、剂量装置、预热设施、上部搅和机和下部搅和机以及冷却拉伸件，则上部混合器和下部混合器能被一个混合器所替代。干燥材料经由剂量装置从存储仓馈送到预热设施中，并且从该预热设施中在上部搅和机中被加热至大约120℃，而电极粘结剂添加到上部搅和机中。代替第二共同搅和机、即所谓的下部搅和机和随后的冷却拉伸件，根据本实用新型在上部搅和机之后设有冷却混合器，然而本实用新型还提供保持下部搅和机并且利用冷却混合器来仅仅替代冷却拉伸件的可能性。

与粘结剂混合的干燥材料离开上部搅和机并进入混合器，在此该干燥材料被强有力地搅动或流体化。在该阶段，在搅和过程中形成的团块被打散并且在很大程度上消除由粘结剂产生的任何不均匀润湿。流体化还致使主要由加热形成的气体被释放。与此同时，如果需要的话，在此进一步将改进产品性能的添加剂引入。冷却剂经由进口管并且以一定量馈送到流体化的混合物中，以使得该混合器由于混合而再次完全地蒸发并且使得目标温度落在较窄的公差带内。经冷却的混合物经由传送系统馈送至成形单元。整个过程在防尘和气密系统中持续地进行。

根据本实用新型的替代实施例，上部搅和机由连续混合器所替代。干燥材料经由剂量装置从存储仓馈送到预热设施中，并从该预热设施进入连续混合器。液体粘结剂以特定的量从存储仓馈送到混合器中。该连续混合器具有优于在该阶段已存在的搅和机的优点，粘结剂均匀地分布以足以均匀地润湿干燥成分。然后，将干燥材料和粘结剂的混合器馈送至冷却混合器，在此，添加冷却剂和添加剂。然后，混合器再次经由传送设施从冷却混合器传输至成形单元。

该工艺也在防尘和气密系统中持续地进行。

在不连续的工艺中使用混合器则需要不同的设备。干燥材料经由传送系统从存储仓引导成批量型计量器，然后不连续地引至混合器。在第一步 骤中，该混合器被加热，且电极粘结剂经由批量型计量器以特定的量添加至干燥材料。

在升温阶段，混合物的干燥成分被强有力地搅动、除气和均匀化。在添加粘结剂之后，各种添加剂如果需要的话被添加至混合器。然后，必须将混合器切换成冷却，该冷却通过经由进口管引入冷却剂来进行。在进行了所需量的冷却之后，混合器在传送系统上通向成形单元。

借助此种类型的设备，已发现有利的是在单元中利用若干混合器进行操作，以使得在任何时候一个混合器被加热的同时其它混合器被冷却。

附图说明

本实用新型的又一些优点和细节在对较佳示例实施例的下文描述并且在附图中变得显而易见，附图中：

图1是生产电极的工艺的示意图。

图2是根据图1的工艺的第二变型。

图3是根据图1的工艺的第三变型。

具体实施方式

如图1所示，干燥材料10，较佳地是焦煤、电极残渣以及未处理剩料的混合物根据颗粒尺寸分开并存储在料仓11中。干燥材料10经由持续操作的剂量设施12传递到传送系统14，在该传送系统中各个颗粒尺寸以特定比例放在一起，然后进入预热设施13。在此之后，材料10在持续操作的过流混合器15中达到所需的温度。经预热的干燥材料10在该混合器15中被强有力地搅动，并且经由馈送管16和持续操作的剂量设施18将液体电极粘结剂19从存储容器17添加至该干燥材料。然后，所产生的混合物被传递到持续操作的冷却混合器21，在此，该混合物再次被强有力地搅动、均匀化以及除气。添加剂的受控添加如果需要的话经由馈送管23和剂量装置22在混合器21中进行。冷却剂经由控制阀24和冷却剂馈送管25进入混合器21。经冷却至预定温度的干燥材料10和电极粘结剂19以及添加剂的混合物藉由传送设施27输送至成形单元28。

在图2中示意地示出的用于制造电极的工艺与图1中的工艺相对应，除了连续混合器15由搅和装置30替代以外，其中，固体或液体电极粘结剂19经由馈送管16从储罐17添加至干燥材料10。

在图3中，干燥材料10经由馈送器32和传送器14从存储仓11被传送到批量称重装置33，并且从该批量称重装置被传送到不连续的混合器34，干燥材料10在该混合器34中搅动并预热。电极粘结剂19经由又一批量称重装置35和馈送管16从存储仓17送出，然后添加至该预热的干燥材料。在此之后，如果需要的话，经由馈送管23和剂量设施22来受控地添加添加剂，并且经由供给管线23来引入冷却剂。替代地，能将冷却剂25添加到安装在第一混合器34和传送带27之间的第二混合器(未示出)。然后，经冷却的混合物在传送带27上输送至成形单元28。