一、炭黑成品焦粒杂质的主要来源
(一)工艺副产物产生的焦粒
炉法炭黑通过燃料油高温裂解生成,反应炉局部温度过高或原料油雾化不良时,部分原料油无法完全裂解,会在炉内壁结焦,生产过程中炉内气流冲刷会让焦块脱落,随炭黑烟气带出反应炉,若过滤不彻底就会进入成品。此外,急冷过程中喷水不均匀,局部反应不完全也会生成焦粒,随烟气进入收集系统。
(二)设备磨损产生的铁系杂质
炉法炭黑生产需要风机输送烟气、研磨设备处理滤饼,设备运行中,反应炉钢板、输送管道内壁、粉碎机磨盘、风机叶轮等部件长期受炭黑颗粒冲刷磨损,会产生大量铁屑、氧化铁颗粒,这类杂质硬度高,混入成品后会影响产品加工性能,甚至损伤下游加工设备。
(三)收集转运过程引入的杂质
生产过程中,袋滤器破损会导致细炭黑泄漏,同时外部灰尘、设备检修遗留的焊渣杂物等,也会在收集、包装环节混入炭黑,最终成为成品中的杂质。
二、炉法炭黑生产除铁过滤操作要点
(一)反应炉前端烟气粗过滤
从反应炉出来的高温炭黑烟气,首先进入旋风分离器进行粗过滤,操作中需要控制烟气进入流速在18-22m/s区间,流速过低无法有效分离大颗粒焦粒,流速过高会导致已经分离的焦粒被二次带出。需要定期排放旋风分离器底部的焦粒,每班排放不少于2次,避免焦粒积累过多被烟气带入下一道工序;若分离器内壁出现结焦,停车检修时要彻底清理,保证气流流通顺畅。
(二)收集环节多级除铁管控
炭黑收集后进入粉料输送环节,需要设置多级除铁装置:第一级设置永磁筒式除铁器,安装在收集斗的下料口,磁场强度控制在3000-4000高斯,用于吸附输送过程中脱落的大颗粒铁屑,要求每班次清理一次除铁器表面吸附的铁杂质,避免吸附饱和后失去除铁效果。第二级设置电磁除铁器,安装在磨粉工序前的输送斜槽上,磁场强度不低于5000高斯,用于吸附细颗粒铁杂质,避免铁杂质进入磨粉设备后被磨碎,变成更细的杂质难以过滤。对于高纯度要求的产品,可在磨粉后增加第三级强磁除铁,进一步去除残留细铁杂。
(三)磨粉后精细化过滤
磨粉后的炭黑粉料需要经过筛分过滤,除去残留的焦粒与未磨碎的粗颗粒,操作要点包括:根据成品粒径要求选择合适目数的筛网,橡胶用炭黑一般选择80-120目筛网,油墨用特种炭黑选择200-325目筛网;定期检查筛网完整性,每班生产结束后检查筛网是否有破损,发现破损立即更换,避免破损后杂质漏过;控制筛分时的进料速度,避免进料过多导致筛网过载,影响过滤效果;振动筛需要定期清理筛孔,防止炭黑细粉堵塞筛孔,降低过滤效率。
(四)包装前最终杂质管控
成品炭黑进入包装工序前,需要在打包机进料口安装最后一道磁性过滤器,同时定期抽检成品的杂质含量,每两小时抽取一个样品进行手揉、过筛检测,发现杂质含量超标时,立即排查除铁过滤各环节,检查除铁器是否吸附饱和、筛网是否破损,及时处理问题,避免批量不合格品产生。设备检修后开机生产的前半小时,需要增加抽检频率,防止检修遗留杂质混入成品。
(五)日常维护操作要点
定期校准除铁器的磁场强度,发现磁场强度下降及时调整或更换磁芯;每月对过滤筛网进行一次全面检查,更换磨损严重的筛网;每季度清理一次旋风分离器、输送管道内壁的结焦与积炭,减少杂质来源;建立杂质含量台账,跟踪不同时段的杂质变化趋势,提前预判设备磨损情况,及时安排检修。