本發(fā)明涉及用于制備用于高密度電極生產(chǎn)的碳糊的方法，更準(zhǔn)確地說，用于獲得碳糊的有序混合方法，用于高密度電極生產(chǎn)，特別是用于鋁電解的陽極，還涉及用于實(shí)施所述方法的裝置。

背景技術(shù)：

眾所周知，特別是根據(jù)fr992508和fr1073696，碳電極，尤其是用于鋁電解的陽極，是由按照明確比例混合以下兩方面物質(zhì)所構(gòu)成的糊劑制成的，一方面為固態(tài)干燥碳質(zhì)顆粒狀混合物，其中顆粒分布已知且受控，并且含有尺寸可達(dá)到10至30mm的集料，以及一定比例且尺寸一般小于100μm的亞毫米細(xì)粒(通常這些細(xì)粒含有按重量達(dá)18至22％的尺寸<74微米的細(xì)粒和12至18％的尺寸<32微米的細(xì)粒，尤其是在鋁電解陽極生產(chǎn)時(shí))，另一方面為液態(tài)瀝青粘合劑，其中所述術(shù)語“瀝青粘合劑”表示源于石油工業(yè)、煤炭工業(yè)、尤其是煤焦油瀝青，或者還有源于生物工業(yè)的重?zé)N類殘留物。

液態(tài)瀝青粘合劑的使用，需要在高于軟化點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱sp)溫度下使用，可采用不同標(biāo)準(zhǔn)方法表征，可參見iso5940-2梅特勒(mettler)方法。一方面，為了泵送和流速要求，另一方面，為了能夠改進(jìn)如下所述“涂布”和“滲透”性質(zhì)而充分降低粘合劑的黏性，通常情況下，實(shí)施溫度至少應(yīng)比通過梅特勒方法獲得的sp高30℃，通常情況下，最好比sp高60至70℃，在電解鋁陽極生產(chǎn)領(lǐng)域的最新應(yīng)用中，實(shí)施溫度甚至比sp高90℃。

因此，瀝青粘合劑采用固態(tài)冷藏方式交付，隨后在使用現(xiàn)場(chǎng)融化，或直接采用熱液態(tài)方式交付。在這兩種情況下，都可將待用原料置于加熱恒溫罐中，保持粘合劑溫度與其終端使用溫度接近。

如圖1a所示，可通過如下步驟確保均質(zhì)糊劑的生產(chǎn)：預(yù)熱顆粒狀混合物1，向預(yù)熱器101中供應(yīng)，以確保粘合劑不會(huì)在集料冷表面上立即凝固，隨后在混合機(jī)102中混合和揉合預(yù)熱顆粒狀混合物2，離開預(yù)熱器101，與液態(tài)瀝青粘合劑3一起投入混合機(jī)102中。離開混合機(jī)102時(shí)，可獲得碳糊5，供應(yīng)成型，壓力機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī)104中確保供應(yīng)，在成型出料口輸送電極塊6。

碳糊同質(zhì)，一方面，是指在顆粒狀混合物的集料周圍實(shí)現(xiàn)粘合劑均勻分布，即定義為粘合劑的“涂布”性質(zhì)，和在粒間孔隙的均勻分布，即定義為粘合劑的“遮蓋”性質(zhì)，另一方面，是顆粒狀混合物集料在孔隙中最大限度均勻填入，即定義為粘合劑的“滲透”性質(zhì)。這兩種性質(zhì)共同有助于提高電極的密度，該參數(shù)是關(guān)鍵質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，與電極在電解過程中的耐久性和導(dǎo)電性直接相關(guān)。

可通過如下方式實(shí)施混合步驟：

-非連續(xù)地混合，采用配置水平軸的混合機(jī)，其中最著名的是“曲臂”混合機(jī)，或采用水平或傾斜旋轉(zhuǎn)罐的混合機(jī)，其中，混合和揉合工具像混合機(jī)一樣旋轉(zhuǎn)，在這兩種情況下，都需要向預(yù)熱干顆粒狀混合物原料上提供瀝青粘合劑，

-或連續(xù)地混合，使用配置有橫向螺釘?shù)墓苁交旌蠙C(jī)，其往復(fù)軸向移動(dòng)與螺釘?shù)男D(zhuǎn)移動(dòng)疊加，其中，在螺釘一端上引入預(yù)熱顆粒狀混合物，隨后是瀝青粘合劑，混合物在螺釘葉片和裝置主體之間、在被從裝置另一端排放前的繼續(xù)進(jìn)行過程中，受到大量剪切循環(huán)，或使用配置傾斜旋轉(zhuǎn)罐的混合機(jī)，其中混合和揉合工具像混合機(jī)一樣旋轉(zhuǎn)，瀝青粘合劑在制備過程中在混合物上沉淀，即在干燥顆粒狀混合物引入點(diǎn)的下游沉淀。

在某些最近連續(xù)過程應(yīng)用中，例如：20世紀(jì)90年代以來的鋁陽極生產(chǎn)，將水注入最終混合機(jī)-冷卻器中，冷卻糊劑的最后一步，有可能在下游步驟中將混合溫度與電極成型溫度分離。因此，有可能在比最高成型溫度高的溫度條件下混合，其中所述最高成型溫度通常通過從模具上移除的電極的流動(dòng)初始溫度來定義，從而從瀝青粘合劑的較低粘性中獲益，以促進(jìn)其滲透到集料的孔隙中。在用于鋁電解的陽極的生產(chǎn)過程中，可將混合溫度調(diào)節(jié)為高于成型溫度25至30℃左右。不幸得是，注水和與熱碳糊接觸時(shí)的蒸發(fā)，會(huì)造成瀝青粘合劑中較輕有機(jī)化合物的大量蒸發(fā)，必須對(duì)其進(jìn)行收集并進(jìn)行處理，以保護(hù)環(huán)境。

圖1b示意性地描述了該方法，包括與圖1a方法至混合機(jī)102的相同步驟。離開混合機(jī)102時(shí)，可將水10a注入使混合機(jī)102和混合機(jī)-冷卻器103相連的導(dǎo)管，冷卻供應(yīng)至混合機(jī)-冷卻器103的碳糊4，負(fù)載烴蒸氣的冷卻水流10c會(huì)從中逸出。作為一種變型，水10b直接注入混合機(jī)-冷卻器103中。離開混合機(jī)-冷卻器103時(shí)，通過壓機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī)104，可確保圖1a中方法的碳糊5供應(yīng)至成型位置，其中所述壓機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī)104在成型出料口處傳送電極塊6。

最近，專利申請(qǐng)wo2011/064461描述了一種具有水平軸的連續(xù)混合機(jī)的新設(shè)計(jì)，描述為能夠在單個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)混合步驟和冷卻碳糊的步驟。

重要得是應(yīng)注意，上述非連續(xù)或連續(xù)方法中，以及不同實(shí)施例中的混合步驟，總是涉及所有顆粒狀混合物，沒有對(duì)任何特定顆粒部分進(jìn)行不同處理，還應(yīng)注意：它使用同一種質(zhì)量的粘合劑，且電極生產(chǎn)最終所需的所有粘合劑。同樣，應(yīng)注意：到目前為止，將原料引入混合機(jī)的順序總是相同的，以避免混合機(jī)壁上粘附粘合劑：首先是單流中的顆粒狀混合物，其次是單流中的液態(tài)瀝青粘合劑。

此外，應(yīng)注意，在目前已知的混合-冷卻步驟中，糊劑的組成成分在冷卻和較輕有機(jī)化合物部分除氣后并沒有明顯變化，特別是沒有新增任何干燥品、或任何粘合劑。

為了大致保持粘合劑的相同滲透率，而不必在高溫下混合，并通過注水方式冷卻糊劑，而僅僅通過在接近成型溫度條件下簡(jiǎn)單混合，可以設(shè)想使用較低sp的瀝青粘合劑(在鋁電解用陽極生產(chǎn)情況下，通常情況下，而不是目前常用的)，作為沿溫度軸平移的溫度函數(shù)的粘合劑黏性曲線，與sp變化值中的數(shù)值基本相同。但是，通常情況下sp的降低表示天然碳?xì)浠衔锝褂偷恼婵照麴s量較少，瀝青粘合劑中中間型原油的含量增加?，F(xiàn)在，這些油的c/h摩爾比通常比含有較重粘合劑的長(zhǎng)鏈分子的c/h摩爾比低。因此，粘合劑中含有這些油，會(huì)導(dǎo)致在電極焙燒過程中粘合劑焦化值的下降，在焙燒工藝預(yù)熱的含氫化合物除氣過程中，會(huì)產(chǎn)生全新的微孔隙，甚至是微裂隙，最終可能會(huì)導(dǎo)致電極最終密度的退化，因此可能是導(dǎo)電性和耐久性方面退化，這當(dāng)然是不合需要的。

fr992508描述了通過以電極生產(chǎn)所需數(shù)量，混合固態(tài)干燥顆粒狀混合物和液態(tài)瀝青粘合劑，制備碳糊的方法，所述碳糊用于鋁電解用的電極生產(chǎn)，固態(tài)干燥顆粒狀混合物是兩部分成分的混合物，其中一部分是所謂的粗粒部分，包括集料，另一個(gè)部分是亞毫米細(xì)粒部分，包含至少兩個(gè)連續(xù)混合步驟，第一個(gè)稱為集料預(yù)浸步驟，包括將顆粒狀混合物的粗粒部分與所述瀝青粘合劑部分進(jìn)行混合，數(shù)量至少足夠涂布集料，至少部分可以填入所述集料的孔隙，隨后實(shí)施第二個(gè)稱為遮蓋步驟，包括將源于第一個(gè)混合步驟且采用瀝青粘合劑預(yù)浸漬的所述粗粒部分與電極生產(chǎn)所需的所述瀝青粘合劑的剩余部分揉合，以及與所述顆粒狀混合物的細(xì)粒部分揉合。

解決的技術(shù)問題

首先可通過低電阻率以及最長(zhǎng)壽命來判斷碳電極的質(zhì)量。上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基本上取決于電極在其生產(chǎn)過程中的密化，更具體地說，取決于殘留粒間孔隙和粘合劑未填入的孔隙。事實(shí)上，兩者都會(huì)對(duì)電極的導(dǎo)電性，以及進(jìn)入外部化合物的電極芯的接入路線產(chǎn)生不利影響，從而會(huì)有損電極壽命，例如：空氣中的氧氣、二氧化碳、電解酸鹽等。因此，碳糊制備、成型、和電極焙燒的目標(biāo)，是獲得有幾乎為零的內(nèi)部孔隙率的焙燒陽極，通過最高密度對(duì)其進(jìn)行量化。

有一套有助于最大化電極最終密度的措施：

-選擇制備干燥顆粒狀混合物的密度最高碳質(zhì)材料：這些材料不可能總以足量、合理成本形式供應(yīng)，由于全球整體趨勢(shì)是供應(yīng)源的質(zhì)量退化，基本上是其原料天然碳?xì)浠衔?，通常是石油，質(zhì)量退化的后果；因此，這種改進(jìn)方式似乎不可持續(xù)，相比之下，會(huì)對(duì)生產(chǎn)碳質(zhì)電極方法構(gòu)成額外限制，這會(huì)在將來導(dǎo)致對(duì)原材料質(zhì)量退化的耐受度增加；

-通過優(yōu)選研磨受內(nèi)孔隙或微裂隙削弱的集料，根據(jù)提供最佳顆?；旌衔锏姆椒?，例如通過專利文檔wo2001/38253中推薦的料層壓縮的磨機(jī)操作，或者通過專利文檔wo2008/083472中推薦的密度分離器，制備干燥顆粒狀混合物，目前已有工業(yè)生產(chǎn)，當(dāng)前尚無進(jìn)一步改善。

-在糊劑揉合過程中優(yōu)化需注入的瀝青粘合劑數(shù)量，確保其足夠涂布干顆粒狀混合物，并能填充集料孔隙和粒間孔隙，而不是導(dǎo)致因?yàn)閴簩?shí)在電極的成型結(jié)束時(shí)出現(xiàn)粘合劑的滲出，滲出會(huì)導(dǎo)致在電極焙燒期間出現(xiàn)粘附問題：現(xiàn)代化控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)粘合劑配料優(yōu)化的在線自動(dòng)化，因此本身不再構(gòu)成改良方式；

-通過改進(jìn)fr992508已知方法，確保集料與瀝青粘合劑的涂布和遮蓋，在碳糊混合過程中，最大化瀝青粘合劑滲透進(jìn)入集料孔隙：這是本發(fā)明的主要目標(biāo)，本規(guī)格中會(huì)進(jìn)一步描述該發(fā)明的問題；

-然后，在電極-成型機(jī)中最大化碳糊的壓實(shí)：該路線是過去幾十年的發(fā)展要點(diǎn)，現(xiàn)有成型機(jī)(液壓機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī))通常在真空下以優(yōu)化循環(huán)和載荷方式運(yùn)行，優(yōu)化循環(huán)和載荷已使成型機(jī)具有卓越性能，在該領(lǐng)域中出現(xiàn)明顯改善的程度較少；

-最后，通過最小化焙燒期間電極的重量損失，和密度損失方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，其中所述重量損失是因?yàn)樵诮够盀r青粘合劑中含氫化合物蒸發(fā)導(dǎo)致，因?yàn)檎舭l(fā)產(chǎn)生了新的微孔隙；可以實(shí)現(xiàn)：

ο一方面，最小化糊劑制備中所需粘合劑的百分比，使其限制為最大涂布、遮蓋和滲透率所需的比例，該種操作已通過操作人員實(shí)施，尤其是可避免在壓實(shí)過程中粘合劑的任何溢出，而導(dǎo)致焙燒過程中出現(xiàn)的粘附問題；

ο另一方面，通過使用高c/h摩爾比的瀝青粘合劑，通過真空分餾，甚至可以通過重整方式可以耗盡中間型原油，因此具有最高可能的sp(通常最小sp＝130℃，或者甚至是150至170℃，而不是鋁電解用陽極生產(chǎn)情況下常規(guī)使用的sp＝110至115℃)；但是，不會(huì)導(dǎo)致涂布、遮蓋和滲透質(zhì)量下降的高sp粘合劑的使用，需要在整個(gè)粘合劑的搬運(yùn)、存儲(chǔ)和利用鏈條中，采用較高溫度進(jìn)行操作，而且現(xiàn)在遇到需要克服，尤其是混合設(shè)備層面的技術(shù)限制；但是，如解決該等技術(shù)限制，高sp粘合劑的使用可能會(huì)導(dǎo)致焙燒后電極密度增加，但是，沒有對(duì)“原”電極密度有明顯改善(焙燒前)，因?yàn)檎澈蟿┑酿ば耘c現(xiàn)有粘合劑的黏性基本相同，因此，沒有對(duì)涂布、遮蓋和滲透性質(zhì)有明顯改善；基本問題仍然保持不變，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)仍然存在。

申請(qǐng)者在其研究方案中，在偏振光下對(duì)各種混合機(jī)的碳糊進(jìn)行顯微觀察，結(jié)果清楚地表明，在目前已知的方法中，采用瀝青粘合劑對(duì)集料實(shí)施良好均勻涂布，以及在壓實(shí)結(jié)束時(shí)在殘留粒間孔隙的良好填充仍不完善，雖然引入混合機(jī)的液態(tài)瀝青粘合劑量足夠，即使略過量，也能遮蓋集料的擴(kuò)展表面，在壓實(shí)結(jié)束時(shí)填入殘留顆?？紫叮m然混合裝置可以確?；旌衔锏某浞只旌?，而不會(huì)有一種或其它成分旁通的現(xiàn)象。

粘合劑在集料孔隙內(nèi)的均勻滲透是較為復(fù)雜且困難的操作，因?yàn)樾枰澈蟿┠茏杂蛇M(jìn)入這些空間，且液流學(xué)特性提供其足夠的潤(rùn)濕性質(zhì)。

在理論上，如獲得較好的集料均勻涂布，粘合劑進(jìn)入孔隙的可能性將達(dá)到最佳狀態(tài)。但是，干顆粒狀混合物中存在細(xì)粒，可以至少部分地阻止粘合劑進(jìn)入孔隙。同樣，粘合劑中存在大分子(例如：源于重分子聚結(jié)的煤焦油瀝青中的中間相，尤其是在重成型操作期間，或者例如原油瀝青粘合劑中的鏈烷烴)可以至少部分地阻止進(jìn)入孔隙，通過毛細(xì)作用減慢粘合劑的滲透。

圖2a示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法實(shí)施所獲得的涂布瀝青粘合劑203和細(xì)粒202的集料201，有不當(dāng)涂布區(qū)域210，未填充粘合劑的孔隙，例如孔隙空間211，和堵塞進(jìn)入集料201中孔隙的細(xì)粒和/或大分子212。

最后，即使粘合劑能完全自由地進(jìn)入孔隙，仍有必要通過毛細(xì)作用進(jìn)行基本提升，最大程度填充相應(yīng)空隙。文獻(xiàn)中已經(jīng)廣泛確定，毛細(xì)作用的提升率與粘合劑濕潤(rùn)集料表面的能力直接相關(guān)，直接取決于粘合劑的黏性，在其他方面相同的情況下?，F(xiàn)在，如上所述，指定操作溫度下瀝青粘合劑的黏性是其sp的直接函數(shù)。因此，為便于說明，尤其是在鋁電解用陽極生產(chǎn)的具體情況下，

-具有130℃sp的煤焦瀝青具有的黏性和毛細(xì)作用滲透率與具有110℃sp的煤焦瀝青的相同，只要sp間差異會(huì)增加混合溫度，即如為+20℃，相反地，具有sp90℃的瀝青可與比具有110℃sp的瀝青低20℃的溫度混合，而孔隙中滲透率無任何實(shí)質(zhì)變化；

-如果保持在比sp高10或20度的溫度中，在幾十小時(shí)后，可達(dá)到毛細(xì)作用滲透到給定直徑孔隙中的相同程度(因此，現(xiàn)有工業(yè)方法無法達(dá)到)，因此，具有極高的粘合劑黏性，而如果采用流動(dòng)性極高的粘合劑，在比sp高80-90℃的條件下操作時(shí)，僅需幾分鐘。

在該等情況下，申請(qǐng)者在來自各種混合機(jī)的碳糊上實(shí)施其研究方案的情況下，在偏振光條件下實(shí)施顯微觀察，已清楚地表明，粘合劑進(jìn)入孔隙以及通過毛細(xì)作用形成提升率的雙重問題，已成為實(shí)現(xiàn)電極最高密化的障礙，大量孔隙仍然保持為空或僅有部分填入。即使在鋁工業(yè)陰極塊生產(chǎn)或者電冶金電極生產(chǎn)中，該雙重問題仍然存在，其中在第一個(gè)焙燒步驟中，焙燒預(yù)制碳質(zhì)塊，隨后在第二個(gè)焙燒步驟前，采用瀝青粘合劑再浸漬(通常在真空下)。事實(shí)上，在真空條件下再浸漬通常只是部分再浸漬，不可能進(jìn)入碳質(zhì)塊核心中的所有孔隙。

本發(fā)明提出了一種能夠消除障礙，進(jìn)一步提高電極密化限制的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是一種通過混合fr992508中已知類型的固態(tài)干燥顆粒狀混合物和液態(tài)瀝青粘合劑，制備用于高密度電極生產(chǎn)的碳糊的方法，包含至少如上所述兩個(gè)連續(xù)混合步驟，其特征在于，第一個(gè)混合步驟中使用的瀝青粘合劑，與第二個(gè)混合步驟中使用的瀝青粘合劑的粒級(jí)不同，在第一個(gè)混合步驟中所用的瀝青粘合劑的軟化點(diǎn)比在第二個(gè)混合步驟中所用的瀝青粘合劑的軟化點(diǎn)低。

有利得是，本發(fā)明方法也有如下一種或多種特征：

-在第二個(gè)混合步驟中，在引入來自第一個(gè)混合步驟的預(yù)浸漬粗粒部分的同時(shí)或之后，引入瀝青粘合劑的剩余部分，在引入瀝青粘合劑的剩余部分的同時(shí)或之后，引入細(xì)粒部分；

-在引入第二個(gè)混合步驟獲得的預(yù)混合物之前，將干燥顆粒狀混合物的細(xì)粒與瀝青粘合劑的所有或部分剩余部分預(yù)混合；

-通過分餾操作，隨后從用于碳糊制備的單粒級(jí)瀝青粘合劑開始軟化，獲得具有不同軟化點(diǎn)的兩種瀝青粘合劑品質(zhì)。

本發(fā)明的主題還是用于實(shí)施上述本發(fā)明方法的設(shè)施，其包括連續(xù)或非連續(xù)模式的兩個(gè)混合機(jī)步驟，其中第一個(gè)混合機(jī)步驟用于本方法第一個(gè)步驟的實(shí)施，具有至少一個(gè)能夠接收集料固態(tài)干燥顆粒流和液態(tài)瀝青粘合劑的進(jìn)料口，以及能夠輸送第一個(gè)混合步驟的糊狀混合物的出料口，其中第二個(gè)混合機(jī)步驟用于第二個(gè)稱為涂布混合步驟的實(shí)施，包括能夠接收來自第一個(gè)混合機(jī)步驟的糊狀混合物的進(jìn)料口，和至少另一個(gè)能夠接收細(xì)粒固態(tài)干燥顆粒流和瀝青粘合劑補(bǔ)充流的進(jìn)料口，第二個(gè)混合機(jī)步驟也具有能夠輸送已制備碳糊的出料口，適合電極成型，該裝置能夠?qū)⒉煌＜?jí)的兩種粘合劑分別存儲(chǔ)在有儲(chǔ)罐和循環(huán)的兩個(gè)裝置中，分別向第一個(gè)混合機(jī)步驟和第二個(gè)混合機(jī)步驟供料，還有用于對(duì)分別向第一個(gè)混合機(jī)步驟和第二個(gè)混合機(jī)步驟供應(yīng)的兩種粒級(jí)的瀝青粘合劑中各粒級(jí)瀝青粘合劑(3a,3b)進(jìn)行配料的裝置。

有利得是，本發(fā)明的設(shè)施還可具有以下一種或多種特征：

此外，它還包含用于對(duì)干燥顆粒狀混合物中的集料部分和細(xì)粒部分進(jìn)行單獨(dú)預(yù)熱的裝置，以及單獨(dú)處理設(shè)備，其中之一可能夠確保在第一個(gè)混合機(jī)步驟中供應(yīng)集料部分，另一個(gè)確保在第二個(gè)混合機(jī)步驟中供應(yīng)細(xì)粒部分；以及

還另外包括至少一個(gè)分餾單元，能夠從中等粒級(jí)的同一瀝青粘合劑中生產(chǎn)出不同粒級(jí)的兩種瀝青粘合劑。

附圖說明

參考附圖，通過下文中非限制性實(shí)施例方式給出的說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，其中所述附圖中，相同參考號(hào)表示相同或相似和對(duì)應(yīng)的元件。在該等附圖中：

-圖1a和1b示意性地且分別示出了通過背景技術(shù)中所記載的現(xiàn)有技術(shù)已知的用于制備碳糊的兩種方法；

-圖2a，如上所述，示意性地示出了通過現(xiàn)有技術(shù)方法實(shí)施獲得，涂布有粘合劑和細(xì)粒的集料；

-圖2b類似于圖2a，展示了根據(jù)本發(fā)明方法，在第一個(gè)混合步驟后，集料具有用于預(yù)涂布并滲透到集料孔隙中的瀝青粘合劑，以及在第二個(gè)混合步驟后，集料具有用于遮蓋的瀝青粘合劑；

-圖3a和3b是與圖1a和1b類似的兩個(gè)示意圖，分別示出了根據(jù)本發(fā)明方法的兩個(gè)實(shí)施例和相應(yīng)的設(shè)施。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是以可進(jìn)入粘合劑的大部分孔隙均集中在干燥顆粒混合物的粗粒部分的觀察為基礎(chǔ)，因?yàn)榧?xì)?；旧蟻碜员景l(fā)明方法上游步驟中的磨損或研磨現(xiàn)象，細(xì)粒具有更少且尺寸更小的孔隙。

根據(jù)本發(fā)明，提出將現(xiàn)有技術(shù)的混合步驟分解為本發(fā)明的兩個(gè)步驟，如圖3a所示。

第一個(gè)，稱為“預(yù)浸”混合步驟，僅涉及干燥顆粒狀混合物的粗顆粒部分，細(xì)粒除外。粗粒部分1a首先供應(yīng)至預(yù)熱器101a，以預(yù)熱狀態(tài)2a從預(yù)熱器101a中流出，以便供應(yīng)至第一個(gè)混合步驟102a，其中預(yù)熱的粗粒部分2a與電極生產(chǎn)所需的瀝青粘合劑的一部分3a混合，隨后供至第一個(gè)混合步驟102a。第一個(gè)混合步驟旨在促進(jìn)瀝青粘合劑進(jìn)入和滲透入干顆粒狀混合物的粗粒部分的孔隙中，在缺乏干燥顆粒狀混合物的細(xì)粒的情況下，有利于結(jié)料在集料周圍分布，提高均質(zhì)涂布。第一步驟根據(jù)與現(xiàn)有技術(shù)混合機(jī)相同的原理提供，即，在預(yù)熱粗顆粒部分2a同時(shí)或之后將瀝青粘合劑的部分3a引入第一個(gè)混合步驟102a中，以避免混合機(jī)壁上粘上粘合劑。

第二個(gè)，稱為“遮蓋”混合步驟，在該步驟中，將干燥顆粒狀混合物的剩余部分，即細(xì)粒(細(xì)?；虺?xì)粒)部分，以及電極生產(chǎn)所需附加粘合劑添加到離開第一步驟的產(chǎn)品中。為此，將預(yù)先涂布瀝青粘合劑，且離開第一個(gè)混合步驟102a的粗粒部分4a，供應(yīng)至第二個(gè)混合步驟102b中，一方面，也供應(yīng)離開第二個(gè)預(yù)熱器101b的預(yù)熱細(xì)粒部分2b，也供應(yīng)細(xì)粒部分1b，另一方面，供應(yīng)所需瀝青粘合劑3b的剩余部分。第二個(gè)混合步驟主要是為了能夠均勻地涂布所有顆粒狀混合物，特別是形成最大比表面積的細(xì)粒，而且還旨在分布這些細(xì)粒，盡可能在預(yù)浸漬和預(yù)涂布集料之間均勻涂布，以最佳可能方式填充粒間孔隙，如圖2b所示。在圖2b中，集料201涂布有預(yù)涂布瀝青粘合劑203a，此外，通過第一個(gè)混合步驟的影響，如孔隙213所示，填入集料201的孔隙中，這一層預(yù)涂布粘合劑203a本身遮蓋有瀝青遮蓋粘合劑203b，供應(yīng)至第二個(gè)混合步驟102b，其中細(xì)粒202供應(yīng)至第二個(gè)混合步驟102b，基本上均勻分布。

在本第二個(gè)混合步驟中，為了避免在添加預(yù)熱細(xì)粒2b時(shí)第一個(gè)步驟中糊劑4a的“干燥”，在峰值功率和固有堵塞混合機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的情況下，可以確保所需瀝青粘合劑3b的剩余部分在第一個(gè)混合步驟糊劑4a引入的同時(shí)或之后引入，但在干燥顆粒狀混合物剩余部分引入的同時(shí)或之前引入，即：離開用于粗細(xì)粒部分單獨(dú)預(yù)熱裝置的第二個(gè)預(yù)熱器101b的預(yù)熱細(xì)粒部分2b，也包含粗粒部分的第一個(gè)預(yù)熱器101a，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有多項(xiàng)是新穎的。

隨后，離開第二個(gè)混合步驟102b的碳糊5，準(zhǔn)備提供給在壓力機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī)104中，已實(shí)施的成型，從壓力機(jī)或振動(dòng)壓實(shí)機(jī)104中，電極塊6離開，準(zhǔn)備焙燒。

可計(jì)算在兩個(gè)混合步驟的每一個(gè)混合步驟時(shí)需注入的粘合劑3a、3b的分布：

-或者離開各步驟的產(chǎn)品，具有與生產(chǎn)原料電極(rawelectrode)用的最終糊劑5所需的相同重量的粘合劑；

-或者，最低限度，通過在第一步驟中注入涂布集料和填入孔隙所必須的粘合劑3a的量，通過在第二步驟中注入粘合劑3b剩余量部分，以便于獲得生產(chǎn)原料電極用的最終糊劑5中按重量所需含量；根據(jù)相對(duì)于所有干燥顆粒狀混合物延伸表面的待涂布集料表面積，按比例對(duì)第一步驟中涂布集料所需的粘合劑3a部分進(jìn)行評(píng)估；

-或者介于前述兩項(xiàng)且任意選擇的任何其他分布。

根據(jù)如下基本數(shù)據(jù)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例描述如下：

-生產(chǎn)率：每小時(shí)50噸(t/h)碳糊

-原料電極中粘合劑的含量：按重量15％，即：7.5t/h粘合劑和42.5t/h干燥顆粒狀混合物

-干顆粒狀混合物的組成：

ο干燥顆粒狀混合物的布萊恩(blaine)比表面積：3500cm2/g

ο80％粗粒部分，即34t/h

ο20％細(xì)粒部分，即8.5t/h

-粗粒部分特征：

ο僅粗粒部分的blaine比表面積：約350cm2/g

ο密度：2.0kg/dm3,

ο按孔隙體積％：估計(jì)為10％

-粘合劑密度：1.3kg/dm3

結(jié)果：

-對(duì)于通過兩個(gè)步驟的等量粘合劑(按重量)：

ο離開第一步的糊劑的流速：42.5x0.80/(1-0.15)＝40t/h

ο注入第一步中的粘合劑的流速：40x0.15＝6.0t/h

ο注入第二步中的粘合劑的流速：7.5-6.0＝1.5t/h

-最低限度：

ο注入第一步中用于涂布粗粒部分的粘合劑的流速：7.5x(350x40)/(3500x42.5)＝0.7t/h

ο第一步中所需用于填充孔隙的粘合劑的流速：(42.5x0.80/2.0)x0.10x1.3＝2.2t/h

ο注入第一步中的粘合劑的總流速：0.7+2.2＝2.9t/h

ο注入第二步中的粘合劑的流速：7.5-2.9＝4.6t/h

-中間選擇：

ο示例：兩個(gè)步驟之間50/50平均分配

ο注入各步驟中的粘合劑的流速：7.5/2＝3.75t/h

在第二步中細(xì)粒2b部分的添加和瀝青粘合劑3b的補(bǔ)充，可通過兩種不同方式進(jìn)行：對(duì)其中每一部分，單獨(dú)直接添加和補(bǔ)充到混合裝置中，確保第二個(gè)混合步驟102a的實(shí)施(參見圖3a)，或相反地，在前一個(gè)旨在提高遮蓋粘合劑203b中細(xì)粒202分散度，從而確保能在來自第一個(gè)混合步驟102a的預(yù)浸漬集料201周圍更均勻分布的預(yù)混合步驟后單獨(dú)同步實(shí)施，如圖3b所示。

根據(jù)圖3b的方法，與根據(jù)圖3a的方法不同之處在于，離開預(yù)熱器101b的預(yù)熱細(xì)粒部分2b和所需瀝青粘合劑3b的剩余部分，直接供應(yīng)預(yù)混合機(jī)105，將離開預(yù)混合機(jī)105，經(jīng)預(yù)混合產(chǎn)生的糊劑4b供應(yīng)至第二個(gè)混合步驟102b，像離開第一個(gè)混合步驟102a的糊劑4a一樣，通過該步驟后，在前述條件下獲得供應(yīng)成型104的碳糊5，以獲得模塊化電極塊6。

前述基本方法的發(fā)展包括，各步驟添加的粘合劑粒級(jí)之間的差異，以考慮各自的具體目標(biāo)：

-因此，在第一步或預(yù)浸步驟中，目的主要是確保集料201的良好涂布，以及孔隙213的良好填充。因此，目的是盡可能使用流動(dòng)性最高的粘合劑，如有可能，盡量保持接近電極成型的溫度，從而避免冷卻糊劑的額外步驟，因?yàn)樵摬襟E會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生輕芳烴化合物的排放。因此，選擇具有低sp的粘合劑，其sp通常比成型溫度低至少50℃，最好是80℃(例如：如成型溫度為160至170℃，sp為的粘合劑合適使用)。

-在第二步或遮蓋步驟中，目的是用細(xì)粒202涂布集料201并填充粒間孔隙，細(xì)粒202本身涂布有遮蓋粘合劑203b，且分布均勻，但沒有任何孔隙浸漬的需要，因?yàn)榧?01已經(jīng)預(yù)浸漬處理，細(xì)粒202本質(zhì)上不是多孔型。如前所述，一旦溫度比粘合劑sp高30℃或以上，該步驟需要很小的功率系數(shù)。因此，可以選擇接近成型溫度滿足該條件的較高sp值的粘合劑(例如：對(duì)于成型溫度為sp為的粘合劑適合使用)。第二個(gè)步驟選擇使用較高sp的粘合劑的優(yōu)點(diǎn)在于，補(bǔ)償?shù)谝粋€(gè)稱為預(yù)浸步驟低sp粘合劑選擇的需要，以盡可能保持粘合劑混合物的焦化值，最后，避免在電極6的焙燒期間，失去因集料201更好地浸漬所得密度增益。

在圖2b中，如使用兩種不同粒級(jí)的粘合劑或者兩種粘合劑的sp不同時(shí)，用于預(yù)涂布和預(yù)滲入孔隙213的瀝青粘合劑203a是低sp粘合劑，反之瀝青遮蓋粘合劑203b是高sp粘合劑。

在該階段，因此假定向操作員提供了兩種不同粒級(jí)的粘合劑，和專門的存儲(chǔ)設(shè)施，可以代表主要的障礙。此外，為了克服該障礙，為此方法提出的另一項(xiàng)開發(fā)允許操作人員在不更改當(dāng)前供應(yīng)物流，通過添加第二日專用儲(chǔ)罐來減少對(duì)存儲(chǔ)設(shè)施影響的方式實(shí)施本發(fā)明：實(shí)際上是在主要存儲(chǔ)裝置和日用儲(chǔ)罐之間，插入小分餾單元，能夠從平均sp的粗粘合劑部分產(chǎn)生高sp的粘合劑203b。該操作中回收的輕油，與平均sp的粘合劑原料剩余部分熔融，以產(chǎn)生具有低sp的粘合劑203a。因此，例如，采用sp110℃的粘合劑，且假定兩個(gè)步驟之間粘合劑50/50分布，可以設(shè)想獲得sp130℃的結(jié)合物203b和sp90℃的粘合劑203a。通過該操作，可以獲得用于實(shí)施本發(fā)明的兩種粒級(jí)粘合劑203a，203b，而不產(chǎn)生影響操作人員的新供應(yīng)限制，也沒有再處理任何剩余流量。

本發(fā)明方法的實(shí)施，結(jié)合單種粒級(jí)粘合劑或兩種不同粒級(jí)粘合劑，可通過在非連續(xù)模式和連續(xù)模式中，通過結(jié)合2個(gè)常規(guī)混合機(jī)步驟輕松實(shí)施，與采用混合機(jī)-冷卻器103的現(xiàn)有技術(shù)類似(參見圖1b)。裝置和現(xiàn)有技術(shù)之間的極少數(shù)操作差異，僅需小幅更改：

-第一個(gè)混合機(jī)階段102a，用于第一個(gè)稱為預(yù)浸步驟的實(shí)施，在接近現(xiàn)有技術(shù)的混合溫度下實(shí)施，在該情況下使用單種粒級(jí)的粘合劑，或在接近成型溫度下(不高于30℃)實(shí)施，在該情況下使用兩種不同粒級(jí)的粘合劑，將較低sp粘合劑203a注入第一個(gè)混合階段102a的3a中。此外，第一個(gè)階段102a在進(jìn)料口處接收與當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)相同的顆粒流和粘合劑液流，以便在出料口處產(chǎn)生比傳統(tǒng)方法顆粒大但黏性小的糊劑：不如說，所有運(yùn)行條件都以有利方向發(fā)展。

-第二個(gè)混合機(jī)階段102b，旨在實(shí)施第二個(gè)稱為遮蓋步驟，采用與現(xiàn)有技術(shù)混合機(jī)-冷卻器相同方式，在接近成型溫度條件下操作，但一方面在接口處接收第一階段102a排放的顆粒狀糊劑4a，另一方面在進(jìn)料口處接收細(xì)粒2b和補(bǔ)充粘合劑3b，這是兩種粒級(jí)粘合劑使用時(shí)具有較高sp的粘合劑，優(yōu)先在105中混合，而不是將冷卻水注入到現(xiàn)有技術(shù)中所用上述混合機(jī)-冷卻器中，以便最終產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的糊劑密度高但溫度幾乎相同的糊劑5。

作為選擇，可以設(shè)想采用單個(gè)混合設(shè)備來實(shí)施本發(fā)明方法，該種解決方法在設(shè)施和資本支出成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

-可通過非連續(xù)混合，按序引入專用于本發(fā)明的上述材料，以便在裝置循環(huán)過程中，具有采用低sp(3a)粘合劑預(yù)浸(102a)集料(2a)的階段，隨后通過添加高sp(3b)粘合劑和細(xì)粒(2b)，或者作為選擇可以通過添加(在105中)預(yù)混合的細(xì)粒和高sp(3b)粘合劑遮蓋(102b)預(yù)浸漬集料(4a)的階段。

-或通過連續(xù)混合，將材料按序引入專用于本發(fā)明的如上所述混合機(jī)中，以便在混合機(jī)內(nèi)通過低sp(3a)粘合劑產(chǎn)生一個(gè)稱為集料(2a)預(yù)浸區(qū)的上游，隨后是預(yù)浸漬高sp(3b)粘合劑和細(xì)粒(2b)的稱為集料遮蓋區(qū)的下游，或者作為選擇通過添加預(yù)混合細(xì)粒(2b)和高sp(3b)粘合劑。

ο因此，例如，可以設(shè)想，在水平管式混合機(jī)的上游端引入集料(2a)，隨后立即引入低sp(3a)粘合劑，在足夠預(yù)浸集料的長(zhǎng)時(shí)間后，通常是在混合區(qū)域半途，引入高sp(3b)粘合劑，隨后立即引入細(xì)粒(2b)，在采用細(xì)粒(2b)和高sp(3b)粘合劑的混合物的集料均勻遮蓋足夠長(zhǎng)時(shí)間后，在水平混合機(jī)下游末端排放碳質(zhì)最終糊劑(5)。作為選擇，可以沿混合機(jī)半途引入細(xì)粒(2b)和高sp(3b)粘合劑的混合物。

ο同樣，可以設(shè)想，例如，如專利文獻(xiàn)wo2011/064461中所述連續(xù)混合機(jī)的使用，其中對(duì)其上游區(qū)域?qū)嵤┝烁?，以分為兩個(gè)區(qū)域：上游，接收集料(2a)和低sp(3a)的預(yù)浸漬區(qū)，隨后是按序供應(yīng)高sp(3b)粘合劑和細(xì)粒(2b)或兩者混合物的裝置，隨后是下游遮蓋區(qū)，去除了專利文獻(xiàn)wo2011/064461中所述的冷卻糊劑區(qū)域。在該配置中，壓力輥以及解聚裝置和分配擋板配置裝置的整個(gè)有用長(zhǎng)度。

ο或者，任何其他混合機(jī)配置，允許按序引入本發(fā)明中所述材料，以提供后接遮蓋區(qū)的預(yù)浸漬集料區(qū)域。

在任何情況下，無論是采用單個(gè)混合機(jī)，還是采用兩臺(tái)串聯(lián)混合機(jī)實(shí)施本發(fā)明，都需要對(duì)傳統(tǒng)處理設(shè)施的上游部分實(shí)施更改，以便納入新方法供應(yīng)所需的其他設(shè)備，即：

-對(duì)干燥顆粒狀混合物中的集料(1a)和細(xì)粒(1b)進(jìn)行單獨(dú)預(yù)熱(101a,101b)，以及注入一臺(tái)或另一臺(tái)混合機(jī)點(diǎn)的單獨(dú)處理設(shè)備；

-可選地，至于在預(yù)浸區(qū)域和步驟，以及在遮蓋區(qū)域和步驟，不同粒級(jí)粘合劑的使用：

ο在兩種粒級(jí)粘合劑單獨(dú)供應(yīng)的情況下，需要有接收第二種粒級(jí)粘合劑的供應(yīng)的第二個(gè)儲(chǔ)罐，以及其獨(dú)立的再加熱裝卸裝置；

ο或者，在僅保持中等粒級(jí)粘合劑單獨(dú)供應(yīng)的情況下，需要有根據(jù)現(xiàn)有單個(gè)存儲(chǔ)單元的兩種粒級(jí)粘合劑生產(chǎn)用單元；

ο在這兩種情況下，都需要有第二日專用儲(chǔ)罐，以及供應(yīng)和配料第二種粒級(jí)粘合劑的循環(huán)裝置；

-可選地有，用于預(yù)混合(105)細(xì)粒(2b)和高sp(3b)粘合劑的攪拌槽，其配置有專用提取/配料系統(tǒng)，用于直接向遮蓋區(qū)進(jìn)料口提供預(yù)混合物。