LU85257A1 - PROCESS FOR THE CONTINUOUS REGULATION OF THE MIXING ENERGY OF PASTA FOR THE MANUFACTURE OF CARBON AGGLOMERATES - Google Patents
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Description
PROCEDE DE REGULATION EN CONTINU DE L'ENERGIE DE MALAXAGE DES PATES DESTINEES A LA FABRICATION D’AGGLOMERES CARBONESMETHOD FOR THE CONTINUOUS REGULATION OF THE MIXING ENERGY OF PASTA FOR THE MANUFACTURE OF CARBON AGGLOMERATES
La présente invention concerne un procédé de régulation en continu de l'énergie de malaxage des pâtes destinées à la fabrication d'agglomérés : 5 carbonés.The present invention relates to a process for the continuous regulation of the kneading energy of doughs intended for the manufacture of agglomerates: 5 carbonaceous.
! ! Les agglomérés carbonés sont obtenus par cuisson de pièces mises en for mes à partir d'une pâte carbonée résultant du malaxage d'un liant organique et d'un produit carboné en grains calibrés. Selon la destination 10 des agglomérés, la nature du liant (brai de houille, brai de pétrole, brai liquide ou solide) et celle des grains carbonés (coke de houille, coke de pétrole, anthracite, etc...) peut varier sensiblement, mais on passe dans tous les cas par le stade d'un malaxage prolongé, entre le liant | et les grains carbonés (dont la répartition granulométrique est soigneu- 15 sement contrôlée), à une température telle que le liant soit suffisamment fluide (60° à 180° C. par exemple) et pendant une durée qui assure une imprégnation aussi parfaite que possible des grains carbonés par le liant. La qualité des électrodes (évaluée notamment par la mesure de la densité géométrique, de la résistivité électrique et de la résistance 20 à l'écrasement) après cuisson, est étroitement liée à l'efficacité du malaxage.! ! The carbon agglomerates are obtained by baking pieces shaped from a carbon paste resulting from the kneading of an organic binder and a carbon product in calibrated grains. Depending on the destination of the agglomerates, the nature of the binder (coal pitch, petroleum pitch, liquid or solid pitch) and that of the carbonaceous grains (coal coke, petroleum coke, anthracite, etc.) can vary significantly, but in all cases it goes through the stage of prolonged mixing, between the binder | and carbonaceous grains (whose particle size distribution is carefully controlled), at a temperature such that the binder is sufficiently fluid (60 ° to 180 ° C. for example) and for a period which ensures impregnation as perfect as possible grains carbonized by the binder. The quality of the electrodes (evaluated in particular by measuring the geometric density, the electrical resistivity and the resistance to crushing) after curing is closely linked to the effectiveness of the mixing.
Dans les ateliers modernes pour la production de pâtes carbonées -c'est le cas en particulier de la fabrication des anodes pour la production 25 c'AL par le procédé EALL-mEROULT d'électrolyse d'alumine dans la cryo-lithe fondue- le malaxage du mélange liant plus grains carbonés est effectué dans une chaîne de malaxage continue qui comprend un ou parfois ceux malaxeurs en série.In modern workshops for the production of carbonaceous pastes - this is the case in particular of the manufacture of anodes for the production of AL by the EALL-MEROULT process of electrolysis of alumina in molten cryo-lithe kneading of the binder mixture plus carbonaceous grains is carried out in a continuous kneading chain which includes one or sometimes those kneaders in series.
30 Un des types de malaxeurs couramment utilisé est constitué par un corps tubulaire garni ce cents fixes inclinés par rapport à l'axe du tube à l'intérieur duquel se meut, selon un mouvement de va et vient combiné avec un mouvement ce rotation, un arbre lui-même muni de dents coopérant avec les dents fixes afin d'assurer le pétrissage et l'écoule-35 ment de la pâte carbonée . Les dents fixes sont disposées selon une : ligne hélicoïdale, et l'amplitude du mouvement avant-arrière de l'arbre est ajustée au pas d'implantation des dents fixes. La sortie du (ou des) malaxeurs comporte une buse obturée par des clapets motorisés. L'ouverture et la fermeture de ces clapets peuvent être réglées en fonction de i .30 One of the types of mixers commonly used is constituted by a tubular body lined with fixed cents inclined with respect to the axis of the tube inside which moves, in a back and forth movement combined with a movement this rotation, a tree itself provided with teeth cooperating with the fixed teeth in order to knead and drain the carbonaceous dough. The fixed teeth are arranged along a: helical line, and the amplitude of the front-rear movement of the shaft is adjusted to the pitch of implantation of the fixed teeth. The outlet of the mixer (s) includes a nozzle closed by motorized valves. The opening and closing of these valves can be adjusted according to i.
- 2 - seuils extrêmes de la puissance instantanée afin d'assurer un malaxage ! „ satisfaisant de la pâte et d'éviter le "bourrage" de l'appareil, c'est ! -à-dire son blocage en charge par suite d’un taux de remplissage exces sif.- 2 - extreme thresholds of instantaneous power to ensure mixing! „Satisfying the dough and avoiding the" stuffing "of the device, that is! i.e. its blockage under load due to an excessive filling rate.
; 5; 5
Pour un certain nombre de fabrications qui exigent une grande régularité et des caractéristiques élevées des agglomérés carbonés, ce mode t de malaxage ne permet pas toujours d'atteindre le niveau optimal de qualités des anodes que réclament les exploitants.For a certain number of manufactures which require great regularity and high characteristics of carbonaceous agglomerates, this mode of kneading does not always make it possible to reach the optimal level of quality of the anodes that operators demand.
i 10i 10
JJ
: Le but de la présente invention est une amélioration du procédé de malaxage des pâtes carbonées consistant à asservir en continu les cla- j ' pets de sortie du malaxeur à la puissance instantanée consommée par | le moteur d'entrainement du malaxeur.: The object of the present invention is an improvement of the kneading process for carbonaceous pastes consisting in continuously slaving the outlet valves of the kneader to the instantaneous power consumed by | the mixer drive motor.
I 15 ï De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de régulation en | continu de l'énergie de malaxage des pâtes destinées à la fabrication t ! d'agglomérés carbonés dans une chaîne de malaxage continu, ces pâtes ! étant constituées par un mélange de grains carbonés et d'un liant orga- nique introcuit à l'etat solide ou liquide, le malaxeur étant constitué d'un corps tubulaire garni, sur sa surface interne d'une pluralité de dents fixes inclinées par rapport à l'axe du corps tubulaire à l'intérieur duquel est disposé un arbre rotatif, coaxial avec le corps tubulaire, anime d'un mouvement de va-et-vient synchronisé avec un mouve-' lo ment de rotation assuré par un moteur s courant continu, cet arbre étant muni de tenta coopérant avec les dents fixes pour assurer le pétrissage et I'écoulement de la pâte carbonée, la sortie du malaxeur étant munie c’une dusa cont le degre d'ouverture est contrôlé par des clapets motorises, caractérisé en te que l'on effectue successivement, les opéra-tiens suxvmtss z ~ on tixe la valeur de l'energie de malaxage que l'on veut appliquer : a la pâte carbonea, en kilowattheure par tonne, le débit horaire du malaxeur et l'intensité de consigne du courant alimentant le 35 moteur - on met le malaxeur en marche.I 15 ï More specifically, the invention relates to a method of regulation in | continuous mixing energy of the doughs intended for manufacturing t! carbonaceous agglomerates in a continuous kneading chain, these pastes! being constituted by a mixture of carbonaceous grains and an organic binder introduced in the solid or liquid state, the mixer consisting of a tubular body lined, on its internal surface with a plurality of fixed teeth inclined relative to to the axis of the tubular body inside which is disposed a rotary shaft, coaxial with the tubular body, animates a reciprocating movement synchronized with a movement-'lo rotation of rotation provided by a motor s direct current, this shaft being provided with a tenta cooperating with the fixed teeth to ensure kneading and the flow of the carbonaceous dough, the outlet of the mixer being provided with a due to the degree of opening is controlled by motorized valves, characterized in that you carry out successively, the opera-suxvmtss z ~ we set the value of the mixing energy that we want to apply: to carbonea paste, in kilowatt hours per ton, the hourly flow rate of the mixer and the setpoint intensity of the current supplying the 35 motor - the mixer is started.
- 3 - ' - on mesure l'intensité absorbée par le moteur qui est proportion nelle à la puissance, étant alimenté en courant continu sous une tension sensiblement constante.- 3 - '- measuring the current absorbed by the motor which is proportional to the power, being supplied with direct current at a substantially constant voltage.
- on compare l’intensité mesurée à la valeur de consigne.- the intensity measured is compared to the set value.
5 - à partir de l'écart d'intensité entre la valeur de consigne et la valeur mesurée, on élabore, de façon connue, un signal qui modifie l'ouverture des clapets de façon que l'intensité revienne à sa valeur de consigne.5 - from the difference in intensity between the set value and the measured value, a signal is produced, in known manner, which modifies the opening of the valves so that the intensity returns to its set value.
1010
Cette invention est basée sur la constatation que la qualité d'une pâte carbonée n'atteint son optimum que si cette pâte a absorbé, au cours du malaxage, et pour une chaîne de malaxage donnée, une énergie (en kWh par tonne de pâte) au moins égale à une valeur minimale prédé-15 terminée.This invention is based on the observation that the quality of a carbonaceous dough reaches its optimum only if this dough has absorbed, during kneading, and for a given kneading chain, energy (in kWh per ton of dough) at least equal to a predefined minimum value-15 completed.
i L'asservissement des clapets à la puissance instantanée consommée par le moteur qui est alimenté en courant continu sous tension constante, peut être effectuée selon deux variantes, l'une basée sur la valeur de | ZD l'intensité moyenne consommée par le moteur sur une courte période de temps (régulation analogique du type PID - Proportionnelle Intégrale ! Dérivée), l'autre basée sur des valeurs particulières de l'intensité instantanée, mesurées à certaines positions prédéterminées de l'axe , du malaxeur (régulation numérique du type PI, Proportionnelle Inté- I 25 grale).i The control of the valves to the instantaneous power consumed by the motor which is supplied with direct current at constant voltage, can be carried out according to two variants, one based on the value of | ZD the average intensity consumed by the motor over a short period of time (analog regulation of the PID type - Proportional Integral! Derivative), the other based on particular values of the instantaneous intensity, measured at certain predetermined positions of the axis, of the mixer (PI type digital regulation, integral proportional).
La courbe d'intensité en fonction du temps (fig. 1), directement proportionnelle à la puissance puisque l'alimentation du malaxeur est effectuée en courant continu, présente la forme d'une pseudo-sinusoïde cont l'amplitude varie en fonction de différents paramètres (position ου des clapets, taux de remplissage du malaxeur, caractéristiques de la f pâte, etc...).The intensity curve as a function of time (fig. 1), directly proportional to the power since the mixer is supplied with direct current, has the form of a pseudo-sinusoid, the amplitude varying according to different parameters (position ου of the valves, filling rate of the mixer, characteristics of the dough, etc.).
La période de cette pseudo-sinusoïde est égale à la période du mouve-ω·;ηί de va-et-vient de l'axe du malaxeur (par exemple sur la figure 1 35 cette période est 1,4 s.).The period of this pseudo-sinusoid is equal to the period of the movement-ω ·; ηί back and forth from the axis of the mixer (for example in Figure 1 35 this period is 1.4 s.).
Dans le cas de l'utilisation d'une régulation analogique PID implique « - 4 - l’introduction d’un filtre à constante de temps RC pour niveler les i oscillations de courte période dues au cycle du malaxeur.In the case of the use of an analog PID regulation implies "- 4 - the introduction of a RC time constant filter to level the i short period oscillations due to the mixer cycle.
; La position des clapets est alors asservie à une valeur d'intensité j moyenne qui dépend de la constante de temps du circuit RC. De préférence 5 la constante de temps T = RC est choisie au moins égale à la période du mouvement avant-arrière de l’arbre malaxeur. Cette régulation simple présente cependant l’inconvénient, dans certains cas, de ne pas être | - suffisamment rapide pour éviter les effets de bourrage de l’appareil j particulièrement lorsque l’on recherche une puissance moyenne de mala- : 10 xage élevée, proche du maximum que peut fournir le moteur.; The position of the valves is then controlled by an average intensity value j which depends on the time constant of the RC circuit. Preferably 5 the time constant T = RC is chosen at least equal to the period of the front-rear movement of the mixer shaft. This simple regulation has the disadvantage, in some cases, of not being | - fast enough to avoid the effects of jamming of the device j particularly when looking for an average power of mala-: 10 high xage, close to the maximum that can provide the engine.
Dans le cas de la régulation numérique, deux capteurs fixes détectent le passage de l’arbre dans ses positions extrêmes avant et arrière et déclenchent la mesure de l’intensité instantanée correspondant sensi-15 blement au passage par un maximum et un minimum. Un algorithme de régulation implanté sur automate programmable analyse l’évolution de ces valeurs au cours du temps et détermine la position des clapets de façon à maximiser la puissance absorbée par le malaxeur. De plus, l’ob-j, servation des sinimas d’intensité permet de détecter en temps utile i -1 le risque de beurrage, de modifier l’ouverture des clapets en consé- i· }’ cuence et de déclencher une alarme.In the case of digital regulation, two fixed sensors detect the passage of the shaft in its extreme front and rear positions and trigger the measurement of the instantaneous intensity corresponding significantly to the passage by a maximum and a minimum. A regulation algorithm installed on a programmable logic controller analyzes the evolution of these values over time and determines the position of the valves so as to maximize the power absorbed by the mixer. In addition, the ob-j, servitude of intensity sinimas makes it possible to detect in good time i -1 the risk of buttering, to modify the opening of the valves in consequence i ·} ’and to trigger an alarm.
j.j.
I „ ExemtLes de mise en oeuvre ce l’invention, i *· - ~_ 25 Cm a effectué une série d’essais sur une chaîne de malaxage composée de deux malaxeurs en série K 600 ΚΞ et K 550 KE conformes à la des-criptrom cr-cessus ayant un débit horaire de l’ordre d’une trentaine de tenues par heure.I „Examples of implementation of this invention, i * · - ~ _ 25 Cm carried out a series of tests on a kneading chain composed of two kneaders in series K 600 ΚΞ and K 550 KE in accordance with the- criptrom cr-cessus with an hourly throughput of around thirty outfits per hour.
la pâte, destinée à la fabrication d'anodes précuites pour la produe-3u tion c’aluminiun, était composée de coke de pétrole, de densité apparente au mercure = 1,72 g/cm3, et de 14,5 % de brai de houille de point de ramollissement 110° Mettler. Le malaxage a été effectué à 160°C.the paste, intended for the manufacture of prebaked anodes for the production of aluminum, was composed of petroleum coke, with an apparent density of mercury = 1.72 g / cm3, and 14.5% pitch of 110 ° softening point coal Mettler. The mixing was carried out at 160 ° C.
Exemple 1 : do A titre de comparaison, une première série de 100 anodes pour l’elec-trolyse de l’AL a été produite dans les conditions habituelles de l’art - 5 - antérieur en positionnant manuellement les clapets du premier malaxeur de manière a obtenir une énergie de malaxage d'environ 3,8 kWh/T de pâtes. (Soit une puissance absorbée par le moteur d'entraînement de 105 kW).Example 1: do By way of comparison, a first series of 100 anodes for the electrolysis of LA was produced under the usual conditions of the prior art by manually positioning the valves of the first mixer so as to to obtain a mixing energy of approximately 3.8 kWh / T of pasta. (Or a power absorbed by the drive motor of 105 kW).
55
Exemple 2 :Example 2:
Une deuxième et une troisième série d'essais, portant également sur 100 anodes, ont été réalisées en asservissant conformément à l'invention l'ouverture des clapets du premier malaxeur à la puissance consom-1q mée par son moteur, de façon que l'énergie de malaxage soit de 4,9 kWh/T de pâte dans le 2° essai, et de 7,3 kWh/T de pâte dans le 3° essai. La puissance absorbée par le moteur d'entraînement était de 135 kW dans le second essai et de 200 kW dans le troisième essai.A second and a third series of tests, also relating to 100 anodes, were carried out by slaving in accordance with the invention the opening of the valves of the first mixer at the power consumed by the motor, so that the mixing energy is 4.9 kWh / T of dough in the 2nd test, and 7.3 kWh / T of dough in the 3rd test. The power absorbed by the drive motor was 135 kW in the second test and 200 kW in the third test.
15 Pour les trois séries d'essais, les clapets du deuxième malaxeur ont été maintenus à la même position, correspondant à une énergie de malaxage de 2,7 kWh/T de pâte. (Soit une puissance absorbée de 74kW).15 For the three series of tests, the valves of the second mixer were kept in the same position, corresponding to a mixing energy of 2.7 kWh / T of dough. (Or an absorbed power of 74kW).
La pâte malaxée a été mise en forme, par vibro-tassage et les anodes 20 ont été cuites (à environ 1100° C.) dans les conditions habituelles, dans un fcur à chambres à feu tournant.The kneaded dough was shaped, by vibro-tamping and the anodes 20 were baked (at about 1100 ° C.) under the usual conditions, in an oven with rotating heat chambers.
On a prélevé des échantillons et mesuré les caractéristiques des anodes produites dans les trois séries d'essais et on a obtenu les ~ς résultats suivants : : : : SELON L’INVENTION : 30 j ; ESSAI 1 | ESSAI n° 2 j ESSAI n° 3 \ : Densité g/cm3 : 1,55 - 0,02 : 1,592 - 0,011 : 1,594 - 0,014: : Résistivité : : ; : : électrique pitcm: 5600 - 170 : 5120 - 122 : 5060 - 54: 35 : : : : : : Résistance à : ^ ^ : : l'écrasement en : -25 - 30 : 500 - 32 : 504 - 43; : KPa : : : - 6 _Samples were taken and the characteristics of the anodes produced in the three series of tests were measured and the following ~ ς results were obtained:::: ACCORDING TO THE INVENTION: 30 d; TEST 1 | TEST n ° 2 j TEST n ° 3 \: Density g / cm3: 1.55 - 0.02: 1.592 - 0.011: 1.594 - 0.014:: Resistivity::; :: electric pitcm: 5600 - 170: 5120 - 122: 5060 - 54: 35:::::: Resistance to: ^ ^:: crushing in: -25 - 30: 500 - 32: 504 - 43; : KPa::: - 6 _
On constate que la mise en oeuvre de l’invention apporte un gain important sur les valeurs moyennes aussi bien que sur la dispersion de ces valeurs. Ces derniers résultats pouvant être attribués à une meilleure homogénéité de la pâte due à la stabilisation dans le temps de l’éner-5 gie de malaxage.It is noted that the implementation of the invention brings a significant gain on the average values as well as on the dispersion of these values. These last results can be attributed to a better homogeneity of the dough due to the stabilization over time of the ener-5 gie of kneading.
Dans le cas où la chaîne de malaxage comporte deux malaxeurs en série, la régulation selon l'invention peut être appliquée soit au premier, soit au second, soit aux deux simultanément, en s’assurant d’une com-10 patibilité entre les débits instantanés de chacun d’eux pour éviter les risques de bourrage. ,In the case where the kneading chain comprises two kneaders in series, the regulation according to the invention can be applied either to the first, or to the second, or to both simultaneously, ensuring compatibility between the flow rates snapshots of each of them to avoid the risk of jamming. ,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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LU85257A LU85257A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | PROCESS FOR THE CONTINUOUS REGULATION OF THE MIXING ENERGY OF PASTA FOR THE MANUFACTURE OF CARBON AGGLOMERATES |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU85257 | 1984-03-19 | ||
LU85257A LU85257A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | PROCESS FOR THE CONTINUOUS REGULATION OF THE MIXING ENERGY OF PASTA FOR THE MANUFACTURE OF CARBON AGGLOMERATES |
Publications (1)
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LU85257A1 true LU85257A1 (en) | 1985-10-14 |
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LU85257A LU85257A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | PROCESS FOR THE CONTINUOUS REGULATION OF THE MIXING ENERGY OF PASTA FOR THE MANUFACTURE OF CARBON AGGLOMERATES |
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LU (1) | LU85257A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0225134A2 (en) * | 1985-11-22 | 1987-06-10 | Farrel Corporation | Apparatus and method for continuously processing material under controllable power |
-
1984
- 1984-03-19 LU LU85257A patent/LU85257A1/en unknown
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