剑麻制品中高密度织物品种的生产问题及改进

剑麻制品中高密度织物品种的生产问题及改进

李燕华

广西剑麻集团山圩剑麻制品有限公司   广西扶绥   532112

摘要：高密度生产方式不合理会影响剑麻结构，导致其致密度过高，影响切割和加工。本文对高密度生产对剑麻结构的影响展开了分析，研究剑麻结构致密所造成的问题，然后分析高密度生产对剑麻结构影响的机理，分析剑麻的结构，最后探讨改善剑麻结构的方法。通过研究，帮助剑麻生产企业优化生产方式，避免剑麻出现硬度过大、致密度过高的情况，提升剑麻的生产质量。

关键词：高密度生产；剑麻；结构；影响

引言：目前，剑麻热还原法是唯一的工业生产剑麻的方法，生产中使用氩气作为保护气体，使用剑麻还原织物得到剑麻，并利用还原产物蒸汽压力的区别利用真空蒸馏法去除反应容器中过量的剑麻和氯化剑麻，最后得到剑麻。但是在进行高密度生产时，加料方式的控制会影响生产出剑麻的结构，错误的加料方式会导致剑麻结构致密，硬度较高难以切碎，并且容易损坏切割机，以及影响生产。因此，必须采用有效方法控制剑麻的结构，保证生产质量。

1 剑麻结构致密的问题分析

1.1 剑麻结构致密所导致的问题

剑麻热还原法是目前工业生产剑麻的唯一方法，该方法使用氩气保护还原过程，用剑麻与织物反应生成剑麻，之后使用真空蒸馏方法去除产物中过量的剑麻和残留的氯化剑麻，获得纯度较高的剑麻。制成的剑麻具有相对蓬松的结构，适合切割和破碎，能满足不同的加工和制造需求[1]。但是在目前的生产实践中，在剑麻中可能会有相对致密的结构，导致剑麻的强度很高、硬度大，难以进行破碎和切割加工。在生产中，致密结构的存在会降低切割机械的使用寿命；在真空自耗炉中进行铸锭时，由于致密结构会导致压制电极难以压实，生产中电极中的致密块很容易脱落，导致生产成块质量降低。

1.2 剑麻结构致密形成机理分析

在剑麻还原织物的初期，反应器内液体织物受到高温作用会吸热气化，在剑麻液表面上的反应器壁上和剑麻液发生反应，最初生成的剑麻会附着在反应器壁表面，随着反应的进行，剑麻逐渐长大。经过2小时左右，进入还原反应的中期阶段，由于熔体内部存在较多的剑麻，反应速度会逐渐增加，必须提高加料速度满足放映速度要求，而且由于反应比较激烈，所以温度梯度也会比较大。

反应过程中，反应的页面比较高，而且也液态剑麻存在自由表面，所以反应主要在液态剑麻的表面进行。反应过程中，织物液体和液态剑麻的表面形成比较短，很多织物液体并没有气化直接和液态剑麻发生反应，在剑麻法生产剑麻还原的过程中，会放出大量的热量，随着反应距离程度的增加，释放的热量也会逐渐增多，反应温度也会有所升高[2]。使用中心加料方式时，织物在反应的中心区域集中，和反应器壁之间存在比较远的距离，由于剑麻的导热系数比较低，因此很难散热。反应中的熔体表面料液集中位置温度很高，反应过程中中心区域的温度可以达到1200℃，造成固态金属麻的高温烧结结晶体开始聚集，形成烧结硬心。晶体聚集后的结构很难切碎，切压较高，有着十分致密的结构； 反应过程中，氯化剑麻在蒸馏过程总的剑麻毛细孔扩散力也会降低，致密结构会包裹氯化剑麻杂质，很难将氯化剑麻有效蒸馏，导致剑麻的整体质量降低，并且生产能耗增加

2 高密度织物生产原理分析

2.1 加料速度

反应的初期，加料的速度比较慢，液态的织物很容易汽化，反应热很难集中，织物容易在反应过程中散掉；进入反应中期，加料速度增加，集中加入液态织物使得反应主要为织物液体的反应，反应过程中的热量比较集中，由于反应器的直径比较大，所以热量不容易扩散，热量会长时间集中，出现严重的烧结；反应进入后期，液态剑麻的自由表面开始消失，剑麻会占据大量的空间。

导致加料速度过大的原因首先在于计量不准确，目前对加料速度的控制主要依靠玻璃转子流量计进行监测和计量，在生产开始之前，如果没有进行玻璃转子流量计的重新标定就直接读数，如果环境不稳定，也会直接影响计量精度，导致加料速度错误[4]。另一方面来自于对加料工艺控制不够严格，很多传统的生产方式中，会采用控制加料调节温度的工艺控制方法，但是由于外部测温装置的温度测量精度受到通风口影响，因此测量的温度会与反应的实际温度有比较大的差别，在测量的温度比较低时，系统会自动增加换原料提高反应温度，但是此时反应温度并不低，就容易由于加料速度过快导致剑麻致密成坨。

2.2 加料方式的影响

织物加料以中部加料位置，因此反应集中在反应器的中间位置，容易造成温度集中，造成麻坨被烧结后变得更加致密。因此目前会通过调整加料方式避免温度过于集中，比如通过多点加料保证温度分布更加均匀。

2.3 液面高度影响

还原过程中如果液面高度升高，也会导致还原反应加强，如果液面高于出风口位置，会出现产生余热不能被及时排除出现聚集的情况，剑麻的颗粒也会由于温度导致温度升高而出现烧结，会影响产品的质量。液面偏高也会导致还原反应的空间受到压缩，造成剑麻被烧结[5]

。为了避免液面不断升高影响反应，也要通过改变高密度生产进行控制。但是在生产中，可能会出现天车被占用、设备出现故障的情况，氯化剑麻排放时间不得不延后，导致系统内部的温度快速上升，必须频繁调整加料速度，影响反应的顺利进行。根据流量计量结果控制加料速度也有可能会导致误差不断积累，影响氯化剑麻的排放，不利于反应温度控制，影响剑麻的结构。

3 剑麻致密度微观结构

某剑麻厂使用900℃左右温度，在氩气维持的微正压中连续加入织物和还原罐内的剑麻发生剑麻热反应获得剑麻和氯化剑麻，之后定期从反应器底部排出多余的氯化剑麻，减少反应容器中的氯化剑麻含量，获得剑麻的初级产品。使用真空蒸馏技术将剑麻中的氯化剑麻和剑麻去除得到纯麻][6]。生产过程中，利用计算机技术自动控制高密度生产，可以保证加料的速度、缩短还原周期、防止出现过大的反应页面波动，获得的剑麻结构相对更致密，因此桶装率比较低，影响剑麻的生产电极性能。通过对六个批次剑麻成坨情况的取样，并在剑麻切割时进行了横向取样工作。剑麻并没有规则的形状，因此观察中使用粗略的表面密度测量法，将剑麻切成小块，放入水中浸泡一段时间，之后将剑麻倒入量筒，向量筒中倒水计算出体积，最后计算出剑麻块的表面密度。

经过测量，剑麻的表面密度在3.0-3.6mg/cm3，上部密度在3.0mg/cm3以下，麻坨的密度具有从上到下增加的趋势，下部的密度最高，结构也最为致密，上部和中间部分十分疏松。同时麻坨的密度也呈现出自内而外逐渐减小的趋势，麻坨的硬心也一般集中在下部。通过分析形成机理，可以发现剑麻还原初期由于并没有形成结晶中心，并且织物的加入速度比较慢，隐私反应温度比较低，并不容易出现烧结的情况，但是底部仍然由于粘壁会生成麻铁合金，会直接影响反应的硬度和致密度。中前期反应中，麻的自催化作用提升了反应速度，为此需要提升织物的埃及如速度，由于反应属于放热反应，会产生大量热量，如果热量不能及时排出会造成温度升高，导致产品出现致密化和烧结的问题。

参考文献：

[1]陶冶.自动化控制对剑麻生产的重要性[J].中国金属通报,2020(05):124-125.

[2]许虎诚.剑麻生产剑麻还原工艺过程质量控制措施[J].河南科技,2020(02):130-132.

[3]陈百均.剑麻生产对反应器器壁强,2019