Tecnología del proceso de molienda de ánodos verdes: flujo del proceso, selección de equipos y guía de control de calidad

En la fabricación de ánodos precocidos para la electrólisis del aluminio, molienda de ánodos verdes es uno de los procesos fundamentales que determinan la calidad del producto. Aunque el polvo fino solo representa aproximadamente 30% de los materiales secos, su superficie específica representa más del 90% del área superficial total de la mezcla, lo que desempeña un papel decisivo en la dosificación del aglutinante. Este artículo ofrece un análisis exhaustivo del flujo del proceso de molienda del ánodo en bruto, la selección de los equipos principales y las tecnologías de control de calidad.

1. ¿Qué es la molienda con ánodo verde?

La fabricación de ánodos verdes es una etapa clave en el proceso de producción de ánodos de carbono, que consiste principalmente en la sistema de trituración y cribado, sistema de molienda, sistema de mezcla y amasado, y sistema de conformado y enfriamiento. El sistema de molienda pulveriza aún más el Partículas finas trituradas de 6–0 mm a partir de coque de petróleo, ánodos usados y otras materias primas, para obtener un polvo más fino que se utiliza para rellenar los huecos entre las partículas de árido.

El polvo fino cumple dos funciones principales en el ánodo verde: En primer lugar, rellenar los huecos entre las partículas de coque calcinado, y en segundo lugar, aprovechando su gran superficie específica para adsorber el aglutinante, actuando como puente de unión entre las distintas partículas. Diversos estudios han demostrado que lo que une entre sí las partículas del agregado de distintos tamaños no es brea pura, sino más bien un material cementoso compuesto por brea y polvo fino con una estructura determinada. Por lo tanto, el polvo fino es un componente esencial del sistema de ánodos precocidos; si no se presta la debida atención al polvo, no es posible fabricar ánodos de alta calidad.

2. Flujo del proceso principal de trituración de ánodos ecológicos

El proceso completo de molienda del ánodo verde comprende las siguientes etapas clave:

2.1 Preparación y cribado de la materia prima

El coque de petróleo (o material de ánodos usados) se alimenta por separado mediante alimentadores vibratorios electromagnéticos y, a continuación, se transporta mediante cintas transportadoras y elevadores de cangilones hasta las cribas vibratorias para su cribado. El material con un tamaño de partícula superior a 12 mm se devuelve a la tolva intermedia y, a continuación, un alimentador vibratorio electromagnético lo introduce en una trituradora para su trituración media, antes de volver a ser cribado.

2.2 Trituración y clasificación de material de tamaño medio

Materiales con tamaños de partícula de 12–6 mm y 6–3 mm puede enviarse directamente a las tolvas de dosificación correspondientes o devolverse a la trituradora para someterse a una trituración media-fina adicional con el fin de inferior a 3 mm, lo que permite un ajuste flexible a la producción.

2.3 Molienda: la etapa principal

Materiales de 6–3 mm y 3–0 mm se introducen en el molino para ser triturados hasta convertirse en polvo. Las principales fuentes de polvo fino son:

• Polvo de coque recogido por el sistema de captación de polvo
• Algunas partículas finamente trituradas (6–0 mm) procedentes de la trituración y cribado de intensidad media del coque de petróleo

Una empresa del sector del carbono utiliza cuatro molinos Raymond 6R4427 para la molienda de ánodos verdes. El material se introduce de forma dosificada en los molinos mediante alimentadores vibratorios electromagnéticos. El aire cargado de polvo procedente de los molinos pasa a través de clasificadores de aire; las partículas gruesas se separan y se devuelven a los molinos para volver a molerlas, mientras que el polvo fino que cumple los requisitos se recoge mediante colectores ciclónicos y se envía al silo de dosificación de polvo. El aire circulante se devuelve a los molinos mediante ventiladores para su reciclaje, mientras que el exceso de aire generado durante la molienda se purifica y se expulsa a la atmósfera.

2.4 Doble uso del polvo fino

Además de utilizarse para la dosificación, parte del polvo fino también se emplea como adsorbente para los humos de brea durante los procesos de mezcla, amasado y conformado, tras lo cual pasa directamente a la sección de mezcla y amasado.

3. Comparativa de la selección de equipos básicos

En la actualidad, los principales equipos de molienda que se utilizan en las plantas de carbón para la producción de polvo de ánodo precocido son los siguientes: Molinos Raymond, molinos de bolas y molinos de rodillos verticales. Durante la fase inicial de diseño de la planta, la elección del equipo de molienda debe basarse en la capacidad de producción, el presupuesto de inversión y los requisitos del flujo del proceso.

3.1 Molino Raymond – La opción más utilizada

La fábrica de Raymond es la el más utilizado y reconocido equipo utilizado en el proceso de molienda de ánodos verdes. Su principio de funcionamiento es el siguiente: el motor principal, situado en la parte inferior, impulsa los elementos de molienda para que giren a lo largo del anillo de rodillos situado en la pared interior del tambor. El material que se va a moler se distribuye entre el anillo de rodillos y los elementos de molienda y es aplastado por compresión, logrando así la pulverización.

Ventajas: tecnología consolidada, estructura sencilla, fácil mantenimiento, inversión moderada.

3.2 Molino de bolas – El pilar tradicional

El molino de bolas es un dispositivo de molienda tradicional. Algunas empresas utilizan Molinos de barrido por aire de φ2,1 × 3,7 m equipadas con separadores de polvo grueso, colectores de polvo de ciclón y filtros de mangas de aire inverso para preparar y recoger el polvo. La pureza del polvo molido en molino de bolas afecta directamente a la dosificación de la resina en la fórmula de producción de ánodos, lo que a su vez influye en la calidad de la mezcla y el amasado de la pasta.

Sin embargo, algunas plantas se enfrentan a problemas como diseño y selección de equipos inadecuados, lo que provoca que el separador de polvo grueso no cumpla su función de clasificación, dificultades para controlar y ajustar la pureza del polvo molido en molino de bolas, una escasa uniformidad del polvo y una baja capacidad del sistema, lo que afecta gravemente a la estabilidad y la racionalidad de la fórmula de conformado.

Ventajas: gran capacidad de adaptación, puede trabajar con materiales más duros, inversión relativamente baja.

3.3 Molino de rodillos vertical – La nueva tendencia en eficiencia energética

En los últimos años, la tecnología del molino de rodillos vertical (VRM) se ha ido implantando y aplicando progresivamente en la industria de los ánodos precocidos. El VRM utiliza el Principio de la molienda en lecho interparticular, con un consumo energético por unidad de aproximadamente 20%–30% inferior que el de un molino de bolas. Además, el proceso de molienda tiene un tiempo de residencia corto, lo que evita la molienda excesiva y da lugar a una distribución granulométrica uniforme.

Ventajas principales:

• Bajo nivel de ruido: El ruido a 1 metro del equipo es de solo 85 dB, en comparación con más de 100 dB para un molino de bolas horizontal.
• Buena estabilidad: La estabilidad del producto es muy superior a la de un molino de bolas horizontal, con una desviación de la media aritmética dentro de 2.8 (el requisito general de producción es una desviación de 5).
• Alta capacidad: Los molinos de bolas verticales tienen mayor capacidad, y el desgaste de los medios de molienda puede reducirse en más de 80%.

Principio de selección de equipos: Si la producción es principalmente en seco, se da prioridad al ahorro energético y a la protección del medio ambiente, y se busca una alta eficiencia y un control preciso del grado de finura, se debe dar prioridad al VRM. Si se requiere un funcionamiento en húmedo, se utilizan materiales corrosivos o la inversión inicial es limitada, el molino de bolas sigue siendo una opción fiable.

4. Tecnologías clave para el control de calidad de los polvos

4.1 Valor de Blaine: el indicador fundamental de la finura del polvo

En Valor de Blaine (superficie específica) es un parámetro clave para medir la finura del polvo. El valor de Blaine del polvo tiene un impacto significativo en la fórmula de la pasta y en el proceso de mezcla y amasado. Diversos estudios han demostrado que mejoras en la densidad aparente y la permeabilidad al aire de los ánodos verdes y los ánodos precocidos están estrechamente relacionados con el valor de Blaine.

Sin embargo, cuando la proporción de polvo ultrafino en la mezcla supera 50%, la resistencia a la compresión del ánodo, su conductividad eléctrica, su conductividad térmica y otras propiedades pueden verse afectadas negativamente. Por lo tanto, control preciso del valor de Blaine es fundamental para garantizar la calidad del ánodo.

4.2 Control preciso de la pureza del polvo

La pureza del polvo afecta directamente a la calidad de la mezcla y el amasado de la pasta, lo que a su vez influye en la calidad estética y en los parámetros físico-químicos de los bloques de ánodo. Los métodos tradicionales de análisis del polvo son, en su mayoría, sin conexión e intermitente, al no cumplir los requisitos de precisión, puntualidad y continuidad.

Últimos avances tecnológicos:

• “Proceso de ”eliminación de polvo mediante decapado con polvo — dosificación precisa — adición dirigida»: Gracias a las modificaciones introducidas en el sistema de polvo, el valor de Blaine del polvo se redujo de 5500–7500 a 3500–4000, lo que redujo considerablemente el valor y acotó el rango de fluctuación. La estabilidad del sistema de molienda mejoró en más de 60%, y el consumo energético total del proceso de conformado se redujo en 10%.
• Detección inteligente en línea basada en láser: Se ha seleccionado un dispositivo inteligente de detección por láser en línea, combinado con una tecnología de control automático en bucle cerrado basada en una base de datos desarrollada internamente, para lograr la detección automática en línea de la distribución granulométrica del polvo molido en molino de bolas, así como el ajuste y control automáticos de la velocidad de alimentación del molino, la velocidad del clasificador, la apertura del regulador de tiro y otros equipos.
• Sistema de detección en línea: Utiliza un sistema de muestreo neumático continuo; una vez que la muestra ha sido irradiada por un láser en la cámara de muestreo, se devuelve a la tubería del proceso, lo que permite supervisar en tiempo real la preparación del polvo.

4.3 Control de la distribución granulométrica

Además del control de valor de Blaine, control de la distribución granulométrica El tamaño de las partículas del polvo también ofrece ciertas ventajas técnicas. Una gradación adecuada del tamaño de las partículas puede mejorar eficazmente el efecto de relleno y el rendimiento de adhesión del polvo.

5. Orientaciones para la optimización del proceso de trituración del ánodo verde

5.1 Transición hacia la automatización y la inteligencia

Transición del modo tradicional de muestreo manual, cribado y ajuste manual de la velocidad del molino a un modo inteligente que incluye detección automática en línea y control automático en bucle cerrado. Tras la puesta en marcha de un proyecto innovador en una empresa, Monitorización en línea continua las 24 horas del día se logró. Mediante un control preciso de la composición granulométrica del polvo molido en molino de bolas y la estabilización de la pureza del polvo, se redujo la dosis de brea en 0.2%, la tasa de calificación del ánodo verde aumentó en 0.3%, y el rendimiento de los ánodos horneados de primera calidad mejoró en 5%.

5.2 Actualizaciones de los equipos y optimización del sistema

Para resolver problemas como la escasa eficiencia de clasificación y las dificultades en el control de la pureza en los sistemas tradicionales de molinos de bolas, se han adoptado medidas como la incorporación de sistemas de clasificación del aire a las fábricas y aplicar control difuso asistido por ordenador La incorporación de este sistema de alimentación puede mejorar de forma eficaz la calidad del polvo.

5.3 Control integrado de procesos

La calidad del ánodo verde depende de múltiples factores, entre los que se incluyen precalentamiento, mezcla y amasado, enfriamiento de la masa, conformado y la receta del proceso. El proceso de molienda debe coordinarse estrechamente con las operaciones previas y posteriores para lograr una optimización coordinada en todo el flujo de producción.

El proceso de molienda del ánodo verde es un enlace tecnológico fundamental en la producción de ánodos precocidos para la fundición de aluminio. Aunque su cantidad es reducida, este polvo fino influye prácticamente en todos los aspectos de la calidad de los ánodos. A partir de la solución tradicional y consolidada de la Molino Raymond, al ampliamente utilizado molino de bolas, y el avance en materia de eficiencia energética del molino de rodillos vertical, la selección de los equipos debe adaptarse a las condiciones específicas de cada planta. Por otra parte, los continuos avances en tecnologías como control preciso del valor de Blaine, detección en tiempo real de la pureza del polvo y regulación automática inteligente están impulsando el proceso de trituración del ánodo verde hacia una mayor calidad, un menor consumo energético y una mayor inteligencia.