CN1014807B - 人造石墨质阴极炭块的制造方法 - Google Patents

Abstract

铝电解槽用人造石墨质阴极碳块的制造方法，其特征在于主体骨料取材于人造石墨制品在使用过程中的废品与石墨化生产过程中的废品、电阻料(石墨化冶金焦)以及机加工所产生的石墨屑，简化改进了常规工艺制法，无需进行煅烧或石墨化处理，缩短了生产周期。本制法的实施，可使废料得以充分利用，并使阴极碳块降低电阻率、灰分、破损系数，节约电能，提高综合经济效益。

Description

本发明是一种铝电解槽用阴极碳块的制造方法。

众所周知：铝电解槽用普通阴极碳块是将无烟煤经1250℃煅烧后破碎为粒料，将冶金焦磨为粉料，加沥青混捏，经1250℃焙烧而成;铝电解槽用半石墨阴极碳块是将无烟煤经1800℃以上高温电煅烧，使其半石墨化后，破碎为粒料和粉料，加沥青混捏，经1250℃焙烧而成;而石墨化阴极碳块是将石油焦经1250℃煅烧后，破碎制成粒料和粉料，加沥青混捏、压型、焙烧，然后经2500℃～3000℃高温处理，使碳结晶，即所谓石墨化而成。

如上所述：铝电解槽用阴极碳块的制造方法，一般需要二次或三次煅烧、焙烧或石墨化处理。显然，石墨化程度越高，膨胀率越小，层间距越小，抗钠蒸气侵蚀能力越强。同时，由测试可以说明，石墨化程度较高的碳块比电阻亦越小。但制造高温环境并非易事，欲使碳块温度达到2500℃以上，需要消耗大量能源，其生产成本至少要比普通无烟煤碳块增加1500无/吨，不合经济要求。

因此，人们不断设法改进，如发明专利号为89100108《天然石墨阴极碳块及其制法》，系采用天然石墨为骨料加工制成。天然石墨分磷片石墨和无定型石墨两种，磷片石墨耐压强度差，不合选料要求，实际上所选用的天然石墨属于无定型石墨，因其灰粉低于8%的原料较少，故质量不稳定，在生产过程中很难使理化指标控制到预期要求，且造粒过程和焙烧工序前后重复，使生产周期延长，影响经济效益。

本发明人造石墨质阴极碳块的制造方法，提供了一种铝电解槽用阴极碳块的新制法，其特征是选用人造石墨制品在使用过程中的废品与石墨化生产过程中的废品、电阻料（石墨化冶金焦），以及机加工所产生的石墨屑为骨料，简化和改进了常规工艺制法，省去了煅烧和石墨化高温处理。实施本制法，因主体骨料经过石墨化处理，所以其产品仍具有石墨化碳块的某些理化性能;实施本制法，因部分骨料取材于石墨化电阻料，其前身冶金焦的镶嵌结构不易石墨化，加之石墨化炉内温度梯度等因素导致冶金焦的石墨化程度较差，所以，本制品不易与铝反应，生成碳化铝。实施本制法，由于骨料和粘结剂沥青混捏后，只经过一次焙烧，故具有一定硬度和机械磨损能力。综上所述，实施本制法，可使碳块降低电压降、灰分和破损系数、节约能源和铝电解的电耗，降低成本;并使碳块达到膨胀率小、层间距小，抗钠蒸气侵蚀能力强，能有效地延长铝电解槽的使用寿命，提高铝的质量，提高综合经济效益。

人造石墨质阴极碳块的制造方法是这样实现的：

1.人造石墨质阴极碳块的制造方法，主要是选用人造石墨制品在使用过程中的废品为粒料，以石墨化电阻料（石墨化冶金焦），机加工所产生的石墨屑为粉料，添加粘结剂沥青混捏加工制成。产品的主要成分是碳，还含有少量的灰粉，其骨料具有石 墨所具有的“三维有序排列”一系列性质。

2.实现人造石墨为主体骨料，用来制作阴极碳块的新方法，简化改进了常规工艺，保留了中碎、筛分、磨粉、配料、混捏、凉料、压型、焙烧和切割工序，省去煅烧、石墨化工序，可以大大缩短生产周期。其工艺流程如下：

（1）将含碳量（重量百分数）＞98%的人造石墨分别按如下粒度和含量粉碎：

粒度（mm）    含量（%）

2～4    30～32

1～2    10～12

0.5～1    5～6

0.15～0.5    5～8

0.074～0.15    40～45

（2）按重量百分数取20～23%的中温沥青（用环球法测量其软化点为70°～90℃）和77～80%，经粉碎后的人造石墨为主体骨料，置于130°～145℃混捏锅中混捏，时间为20～25分钟。

（3）将混捏后的糊料凉到130℃，再装入振动机中成型，或用1500吨以上的压力机压制成生阴极碳块。

（4）将生阴极碳块置于敞开式或带盖式、环式焙烧炉，经1150°～1350℃焙烧。

最后，通过切割使之成为具有一定规格的成品。

上述人造石墨质阴极碳块的制造方法，已按技术要求，经过大试、小试付诸实施，兹将其和同类产品理化指标的对比情况列表如下：

（见文后表）

从实施例说明人造石墨质阴极碳块制造方法的主要优点如下：

1.本制法选用人造石墨制品在使用过程中的废品与石墨化生产过程中的废品、电阻料等为骨料，其来源广泛，用它代替煅后无烟煤能源材料，大大提高了废品使用价值，在国内属首创，是国际上开发碳素生产的方向。

2.本制法可以省去煅烧、石墨化处理工序，简化了制造过程，节约大量能源和电耗。

3.由于本制法选料的石墨化程度高于普通碳块，因而使产品的各项理化指标优于目前国内市场的同类产品，并超过国标GB8743～8744-88，同时又比1989年12月1日中国有色金属总公司主持召开的铝冶炼科技成果鉴定会上所发布的贵州铝厂研制的半厂墨质高导电率铝用碳块电阻率不大于33Ω·mm²/m的先进指标降低8Ω·mm²/m。

4.实施本制法，因其主体骨料与粘结剂沥青混捏后，只经过一次焙烧，并未进行石墨化处理，故碳块的硬度和机械磨损能力强于石墨化程度较高的碳块;又因本制法部分骨料取之于石墨化电阻料，其前身冶金焦的镶嵌结构不易石墨化，加之在石墨化炉内的温度梯度等因素所影响，导致冶金焦的石墨化程度较差，所以不易与铝发生反应生成碳化铝，而使碳块增加电压降;同时，因骨料经过石墨化处理，具有石墨化碳块的某些理化性能，所以能使产品达到膨胀率小、层间距小、抗钠蒸气侵蚀能力强，可有效地延长铝电解槽的使用寿命，提高综合经济效益。

阴极碳块    普通    半石墨化阴极碳块    天然石    人造石

名称    阴极    墨阴极    墨质阴

指标    碳块    BSL＝1    BSL＝2    碳块    极碳块

灰分%    ≯8    ≯7    ≯8    7.81    ≯5

电阻率Ω·mm²/m ≯60 ≯42 ≯45 25 20～25

电解膨胀率%    ＝    ≯1.2    ≯1.4    ＝    ≯1.2

耐压强度N/mm²≮30 ≮30 ≮30 ≮30 ≮30

假比重g/cm³＝ ≮1.56 ≮1.54 ＝ ≮1.6

真比重g/cm³＝ ≮1.9 ≮1.87 ＝ ≮2

破损系数%    ≯1.5    ＝    ＝    0.8    ＝

孔隙%    ≯23    ＝    ＝    ≯22    ＝

Claims (1)

1、一种铝电解槽用人造石墨质阴极碳块的制造方法，其特征在于：

它的主体骨料是取材于人造石墨制品在使用过程中的废品与石墨化生产过程中的废品、电阻料以及机加工所产生的石墨屑，

其工艺流程中所包括的步骤如下：

(1)将含碳量(重量百分数)＞98%的人造石墨分别按如下粒度和含量粉碎：

粒度(mm)    含量(%)

2-4         30-32

1-2         10-12

0.5-1       5-6

0.15-0.5    5-8

0.074-0.15  40-45

(2)按重量的百分数取20-23%的中温沥青(用环球法测量，其软化点为70°-90℃)和77-80%经粉碎后的人造石墨为主体骨料，置于130℃-145℃的混捏锅中混捏，时间为20-25分钟，

(3)将混捏后的糊料凉到130℃，再装入振动机中成型，或用1500吨以上的压力机压制成生阴极碳块，

(4)将生阴极碳块置于敞开式或带盖式，环式焙烧炉，经1150℃-1350℃焙烧，最后，通过切割使之成为具有一定规格的成品。