CN101694003A - 一种硬质石墨化阴极炭块的组分及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分及其制造方法：属于一种石墨化阴极炭块制造工艺，所述组分原料配比，其中粘结剂15-17％；电煅石油焦83-85％；制造方法包含如下工艺步骤：粉碎-筛分-配料-混捏-凉料-振动成型-焙烧-石墨化-机械加工；本发明由于炭块强度大，使炭块磨损率降低，有利于延长电解槽的寿命；并且具备了较好的变形能力降低了炭块断裂敏感性；在电学性能方面实现了更低的电阻率使阴极压降减小，达到了更好的节能降耗目的。

Description

一种硬质石墨化阴极炭块的组分及其制造方法

【技术领域】

本发明属于一种石墨化阴极炭块制造工艺，尤其是涉及一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分及其制造方法。

【背景技术】

目前，铝电解降低直流电耗的途径主要是提高电流效率和降低平均电压两个方面。在一定范围内固定一个因素后，即可计算另一个因素对直流电耗的影响值。其中如何降低槽平均电压是至关重要的，降低铝电解直流电耗的途径通常有以下几种；

1)、降低极化电压(E极化)，极化电压是氧化铝分解电压与两极过电压之和，其中阴极过电压很小，约10mv，而阳极过电压很大，约有400-600mv。影响极化电压的因素很多，主要有：a.氧化铝浓度增加，则极化电压降低；b.分子比增大极化电压略为降低；c.阳极焙烧温度高，则极化电压增高。

2)、降低电解质电压降：电解质电压降占平均电压的主要部分约占25-40％，一般情况下每降低1mm极距可以降低电解质压降约30-40mv，即可以吨铝节电100kw.h以上，但在实际生产中对降低极距都采取慎重的态度。因为极距过低将使电解槽失去热平衡，导致病槽，降低电流效率。因此在保持正常生产条件下尽可能保持适当低的极距，在实际生产中切实可行的就是降低电解质比电阻。如添加氯化钠和氟化锂均能在降低电解质初晶温度的同时提高导电率。另外保持电解质的干净，减少炭渣含量等也能降低电解质的比电阻。

3)、降低阳极电压：预焙槽阳极电压降由下列各部分组成：a.铝导杆——钢爪阳极，采用爆炸焊接可降低接触点电压降；b.钢爪电压降；c.钢爪——炭块压降；降低阳极电流密度，提高炭块质量外，改善钢爪——炭块间接触电压降；d.炭块电压降。

4)、阴极电压降(又称炉底电压降)，是指槽内铝液至阴极钢棒之间的电压降，正常生产时为0.3-0.5伏，其中包括：

a.铝液——炭块间接触电压降；

b.阴极炭块电压降；

c.阴极炭块与阴极钢棒间接触电压降，在正常生产时已成定值，因为它主要取决于材料性质断面和长度，在生产过程中减少炉底沉淀，防止形成结壳等可降低阴极电压降，采用新型的阴极材料如半石墨化阴极炭块及硼化钛涂层都可降低阴极电压降。

随着电解铝向大型预焙槽方向深入发展，石墨化阴极已成为国际上大型预焙槽普遍使用材料；由于石墨化阴极在电解生产过程中具有阴极压降小、导热性能优良、抗钠侵蚀性能优越等优点，很多生产中的老电解槽在大修过程中正在改用石墨化阴极炭块作为替代物，达到强化电流增产增效的目的。但是目前国内所使用的普通石墨化阴极由于强度低、不耐磨，致使普通石墨化阴极在电解槽中的磨损速率增大，是半石墨质阴极炭块的两倍左右，严重影响电解槽的使用寿命。

【发明内容】

为了克服背景技术中石墨化阴极由于强度低、不耐磨的不足，本发明公开了一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分及其制造方法，本发明由于炭块强度大，使炭块磨损率降低，有利于延长电解槽的寿命；并且具备了较好的变形能力降低了炭块断裂敏感性；在电学性能方面实现了更低的电阻率使阴极压降减小，达到了更好的节能降耗目的。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，所述组分原料配比“按重量百分比”：

其中粘结剂15-17％；

电煅石油焦83-85％。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其中电煅石油焦干料粒度组成为“按重量百分比”；

12-8mm9-11％；

8-4mm12-15％；

4-1mm26-28％；

-1mm28-32％；

-0.075mm22-25％；

所述干料为不包括粘结剂的电煅石油焦原料组成部分。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其中粘结剂为改质沥青。

一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述制造方法包含如下工艺步骤：

1)、对电煅石油焦进行粉碎；

2)、粉碎后的电煅石油焦进行筛分“按粒度组成筛分”；

3)、配料：按其原料配比，将粘结剂、电煅石油焦充分搅匀放入混捏锅；

4)、混捏：利用混捏锅混捏；

a、混捏时间25-40分钟；

b、混捏温度175-185℃；

5)、凉料：混捏后的粘结剂、电煅石油焦混合物使用凉料机进行凉料，其中出糊温度170-175℃；

6)、振动成型：将所述粘结剂、电煅石油焦混合糊放入抽真空振动成型机振动成型，振动时间40-70秒；

7)、焙烧：在保温阶段，温度达到1100-1200℃，保温时间为20-40小时；

8)、石墨化：在内串石墨化炉内完成，送电时间9-12小时。

9)、机械加工。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述凉料机为爱立许凉料机。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述抽真空振动成型机为KHD抽真空振动成型机。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述制造方法为提高炭块强度，采用高温成型及石墨化快速送电工艺手段。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块，通过所述工艺步骤获取的成品机械性能得到了有效的提高：由于炭块强度大，使炭块磨损率降低，有利于延长电解槽的寿命；并且具备了较好的变形能力降低了炭块断裂敏感性；在电学性能方面实现了更低的电阻率使阴极压降减小，达到了更好的节能降耗目的；本发明所述的铝电解用硬质石墨化阴极炭块，其抗压强度≥30MPa，抗折强度≥12MPa，电阻率≤10μΩ·m，本发明所述炭块特别适合大型电解槽的阴极内衬。

【附图说明】

图1是本发明的工艺流程图。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，所述组分原料配比“按重量百分比”：

其中粘结剂15-17％；

电煅石油焦83-85％。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其中电煅石油焦干料粒度组成为“按重量百分比”；

12-8mm9-11％；

8-4mm12-15％；

4-1mm26-28％；

-1mm28-32％；

-0.075mm22-25％；

所述干料为不包括粘结剂的电煅石油焦原料组成部分。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其中粘结剂为改质沥青。

一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述制造方法包含如下工艺步骤：

1)、对电煅石油焦进行粉碎；

2)、粉碎后的电煅石油焦进行筛分“按粒度组成筛分”；

3)、配料：按其原料配比，将粘结剂、电煅石油焦充分搅匀放入混捏锅；

4)、混捏：利用混捏锅开始混捏；

a、混捏时间25-40分钟；

b、混捏温度175-185℃；

5)、凉料：混捏后的粘结剂、电煅石油焦混合物使用凉料机进行凉料，其中出糊温度170-175℃；

6)、振动成型：将所述粘结剂、电煅石油焦混合糊放入抽真空振动成型机振动成型，振动时间40-70秒；

7)、焙烧：在保温阶段，温度达到1100-1200℃，保温时间为20-40小时；

8)、石墨化：在内串石墨化炉内完成，送电时间9-12小时。

9)、机械加工。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述凉料机为爱立许凉料机。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述抽真空振动成型机为KHD抽真空振动成型机。

所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，所述制造方法为提高炭块强度，采用高温成型及石墨化快速送电工艺手段。

通过上述实施其检测指标如下表：

本发明经过实施其理化指标与同类产品对比情况列表

炭块类别	电阻率μΩm	体积密度g/cm3	真密度g/cm3	导热系数W/m.k	电解膨胀率％	抗压强度Mpa	抗弯强度Mpa
								无烟煤基阴极炭块	60	1.52	1.86	3.2	/	32	10
普通石墨化阴极炭块	15	1.62	2.20	100	0.40	17	6
								硬质石墨化阴极炭块	10	1.71	2.20	100	0.40	28	10

通过上表可看出抗压强度≥30MPa，抗折强度≥12MPa，电阻率≤10μΩ·m，效果非常明显。

Claims (6)

1.一种铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其特征在于：所述组分原料配比“按重量百分比”：

其中粘结剂15-17％；

电煅石油焦83-85％。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其特征在于：其中电煅石油焦干料粒度组成为“按重量百分比”；

12-8mm9-11％；

8-4mm12-15％；

4-1mm26-28％；

-1mm28-32％；

-0.075mm22-25％。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的组分，其特征在于：其中粘结剂为改质沥青。

4.根据任一权利要求所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，其特征在于：所述制造方法包含如下工艺步骤：

1)、对电煅石油焦进行粉碎；

2)、粉碎后的电煅石油焦进行筛分“按粒度组成筛分”；

3)、配料：按其原料配比，将粘结剂、电煅石油焦充分搅匀放入混捏锅；

4)、混捏：利用混捏锅开始混捏；

a、混捏时间25-40分钟；

b、混捏温度175-185℃；

5)、凉料：混捏后的粘结剂、电煅石油焦混合物使用凉料机进行凉料，其中出糊温度170-175℃；

6)、振动成型：将所述粘结剂、电煅石油焦混合糊放入抽真空振动成型机振动成型，振动时间40-70秒；

7)、焙烧：在保温阶段，温度达到1100-1200℃，保温时间为20-40小时；

8)、石墨化：在内串石墨化炉内完成，送电时间9-12小时；

9)、机械加工。

5.根据权利要求4所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，其特征在于：所述凉料机为爱立许凉料机。

6.根据权利要求4所述的铝电解槽用硬质石墨化阴极炭块的制造方法，其特征在于：所述抽真空振动成型机为KHD抽真空振动成型机。

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