CN101158047A - 一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法 - Google Patents
一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的一种直接合成硼化钛层的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其生产过程是将混捏好的阴极基体糊料放入振动成型机成型模具内成型后，再在成型模具中放入由硼酸、TiO2、炭质材料及粘结剂组成的可湿润层糊料，进行一体化振动成型，将成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理。本发明的方法，其阴极炭块的硼化钛层可湿润复合层的配料是直接用炭质材料、硼酸、TiO2、粘结剂进行配料，可湿润复合层一体化成型于炭块基体上，能够改善石墨化阴极炭块与铝液湿润性能的、增强石墨化阴极炭块抗电解质侵蚀和抗铝液冲刷能力的、提高石墨化阴极炭块导电性能、延长铝电解槽使用寿命、降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法。
背景技术
铝电解槽用阴极炭块的性能和质量直接影响着铝电解槽的技术经济指标和使用寿命，阴极炭块曾经历了从无定型炭块、半石墨质炭块、石墨化炭块、可湿润阴极等多次改进和变迁，由于组成和工艺制度的不同导致其在电解槽中的表现和使用性能有很大差异，无定型、半石墨质炭块导电能力和抗热震性较差。近些年，阴极材料的品种发展很快，石墨化阴极炭块开始逐步采用，可以大大降低电解槽阴极电阻，节省电耗，但石墨化炭块抗电解质磨损性能较差。含TiB2的阴极材料，对铝液具有较好的湿润性，可以对电解质具有较好的耐腐蚀性能，被称为可湿润阴极。但由于TiB2非常昂贵，一般只用在阴极炭块的表层。TiB2层与阴极炭块的结合方法一般涂抹法、一体化成型法。涂抹法与炭块基体接合并不很牢固，在电解槽启动初期很容易被电解质冲刷掉。一体化成型法是在阴极炭块成型时，在其表面压制一层含TiB2的糊料，得到可湿润阴极炭块。
TiB2的熔化温度是2980℃，TiB2的制备通常是利用硼酸、TiO2在1800℃以上的高温下用炭质材料进行还原。目前，在可湿润阴极炭块制备过程中，阴极炭块表面压制的含TiB2的糊料，所用的TiB2材料，都是事先在高温下合成的，造成可湿润阴极炭块的生产成本高，价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种能够改善石墨化阴极炭块与铝液湿润性能的、增强石墨化阴极炭块抗电解质侵蚀和抗铝液冲刷能力的、提高石墨化阴极炭块导电性能、延长铝电解槽使用寿命、降低生产成本铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其生产过程是将混捏好的阴极基体糊料放入振动成型机成型模具内成型后，再在成型模具中放入由硼酸、TiO2、炭质材料及粘结剂组成的可湿润层糊料，进行一体化振动成型，将成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的硼化钛层是在炭块石墨化过程中直接合成而得到的。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理的温度为1800～2850℃。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于生产过程中采用可湿润阴极层的原料的重量百分比组成为：炭质材料30％～50％，硼酸15％～35％，TiO2为15％～25％，粘结剂15％～30％。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其可湿润阴极层的原料中的炭质材料为煅烧石油焦、石墨碎、煅烧无烟煤、石墨化石油焦的一种或一种以上的混合。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其可湿润阴极层的原料中的粘结剂为煤沥青、煤焦油的一种或其混合，或者采用树脂。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于炭块基体原料是煅烧石油焦、沥青焦、石墨化石油焦、石墨化冶金焦中的一种或一种以上的混合为骨料，煤沥青、煤焦油的一种或其混合为骨料粘结剂。
本发明的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其阴极炭块的硼化钛层可湿润复合层的配料是直接用炭质材料、硼酸、TiO2、粘结剂进行配料，可湿润复合层一体化成型于炭块基体上，能够改善石墨化阴极炭块与铝液湿润性能的、增强石墨化阴极炭块抗电解质侵蚀和抗铝液冲刷能力的、提高石墨化阴极炭块导电性能、延长铝电解槽使用寿命、降低生产成本。
具体实施方式
一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其过程将混捏好的阴极基体糊料放入振动成型机成型模具内成型后，再在成型模具中放入由硼酸、TiO2、炭质材料及粘结剂组成的可湿润层糊料，进行一体化振动成型，将成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理。
实施例
1)可湿润阴极层的原料
选用炭质材料、硼酸、TiO2、粘结剂主要原料。炭质材料30％～50％，硼酸15％～35％，TiO2为15％～25％，粘结剂15％～30％。炭质材料为煅烧石油焦、石墨碎、煅烧无烟煤、石墨化石油焦的一种或一种以上的混合。粘结剂为煤沥青、煤焦油的一种或其混合，或者采用树脂。
2)炭块基体原料
是以煅烧石油焦、沥青焦、石墨化石油焦、石墨化冶金焦的一种或一种以上的混合为骨料，煤沥青、煤焦油的一种或其混合为骨料为粘结剂，振动成型而成的。
3)将可湿润层糊料和炭块基体糊料分别混捏
将炭质材料、硼酸、TiO2、粘结剂，加入能够控温加热的容器内，利用搅拌器使其充分混合均匀，得到可湿润阴极层的炭糊料。
将经过破碎、筛分的骨料按比例配和在一起，加入能够控温加热的容器内，并加入粘结剂，利用搅拌器将原料充分混捏均匀，得到基体糊料。
4)一体化振动成型
先将基体糊料装入模具内，落下重锤预压，预压；接着提起重锤，将糊料表面扒毛后，均匀铺上一层可湿润阴极层的炭糊料，落下重锤振动成型。脱模，冷却后得到可湿润阴极炭块的生块。
5)焙烧
将制得的阴极炭块的生块，在700～1100℃进行焙烧，焙烧周期7～30天，最高温度保持4～72小时，焙烧时在复合层面进行多点测温保证温差在50℃以内；
6)浸渍和二次焙烧
焙烧后可湿润阴极炭块用沥青、焦油及其混合物进行浸渍；浸渍后二次焙烧，二次焙烧的温度700～1100℃，焙烧周期7～30天，最高温度保持4～72小时。
7)石墨化
可湿润阴极在石墨化炉中进行石墨化，热处理温度1800～2850℃，最高温度保持2～24小时。
8)后浸渍和后焙烧
石墨化后的炭块用沥青进行用沥青、焦油及其混合物后浸渍；在焙烧炉中后焙烧，后焙烧的温度1000～1200℃，焙烧周期7～30天，最高温度保持4～72小时。
9)加工
石墨化可湿润阴极按正常要求加工，但可湿润层面不加工。
一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其生产过程也可以不包括在石墨化前的浸渍和二次焙烧。
一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其生产过程也可以不包括石墨化后的后浸渍和后焙烧。
具体实验数据见列表。
Claims (7)
1.一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其生产过程是将混捏好的阴极基体糊料放入振动成型机成型模具内成型后，再在成型模具中放入由硼酸、TiO2、炭质材料及粘结剂组成的可湿润层糊料，进行一体化振动成型，将成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的硼化钛层是在炭块石墨化过程中直接合成而得到的。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于成型后的炭块生坯焙烧后，进行石墨化焙烧处理的温度为1800～2850℃。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于生产过程中采用可湿润阴极层的原料的重量百分比组成为：炭质材料30％～50％，硼酸15％～35％，TiO2为15％～25％，粘结剂15％～30％。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其可湿润阴极层的原料中的炭质材料为煅烧石油焦、石墨碎、煅烧无烟煤、石墨化石油焦的一种或一种以上的混合。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其可湿润阴极层的原料中的粘结剂为煤沥青、煤焦油的一种或其混合，或者采用树脂。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽用的石墨化可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于炭块基体原料是煅烧石油焦、沥青焦、石墨化石油焦、石墨化冶金焦中的一种或一种以上的混合为骨料，煤沥青、煤焦油的一种或其混合为骨料粘结剂。
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