CN102167307A

CN102167307A - 一种铝用炭素焙烧填充料的添加物

Info

Publication number: CN102167307A
Application number: CN 201010560663
Authority: CN
Inventors: 唐剑; 高小明; 夏春福; 龚克成
Original assignee: Hunan Shengtong Technology Group Co Ltd
Current assignee: Hunan Shengtong Technology Group Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-08-31

Abstract

本发明公开了一种铝用炭素焙烧过程中使用的焙烧填充料的添加物，成分为占填充料质量百分数为5-45％的棕刚玉和/或白刚玉。该种焙烧填充料的添加物可改善填充料导热能力，缩短热量从火道传至炭素生块的时间，提高热效率，节约焙烧燃料的用量；并且降低填充料的烧损率，不易出现填充料粘结成团、吸附在炭素生块表面的情况。

Description

一种铝用炭素焙烧填充料的添加物

技术领域

本发明涉及炭素焙烧技术领域，尤其涉及一种铝用炭素焙烧填充料的添加物。

背景技术

焙烧是铝用炭素制品生产过程中的关键工艺。焙烧是指制品在填充料的保护下，按设定的升温曲线进行热处理的过程，最终目的是提高制品的理化性能。焙烧工艺的优劣直接关系到碳素制品本身的质量和电解等后续使用的质量。

焙烧炉中的填充料是焙烧工艺中不可或缺的原料，是焙烧过程中填充在炭块间的物质，可起到以下主要作用：

1、隔离空气，使其不与制品直接接触，防止生块高温下被氧化；

2、将火焰的热量传导给制品，使炭块完成热处理；

3、填充间隙，支撑、固定生块，防止生块因沥青软化发生变形；

4、控制生块中挥发份排出速率，防止生块产生裂纹等。

因此，要求焙烧填充料具有一定的强度、透气性和传热性。目前最常使用的填充料是煅后石油焦和冶金焦，部分文献上提及可使用氧化铝粉末。

由于炭素制品的焙烧在高温下(最高温度达1100℃以上)进行，因此煅后石油焦和冶金焦的氧化烧损率较高，一般为20～40kg/t-C。煅后石油焦和冶金焦由于资源有限，原料供应紧张，造成价格上涨，增加了炭素制品的生产成本，并且冶金焦的水分和灰分含量较高，不仅在使用前需要进行烘干处理，还易粘结在生块表面，影响铝用炭素的质量；而氧化铝粉末粒度太细，易在焙烧过程中进入火道，不仅烧损率较高，而且存在堵塞火道的隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种可降低填充料的氧化损失，改善填充料热量传导能力的焙烧填充料添加物。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种铝用炭素焙烧填充料的添加物，成分为占填充料质量百分数为5-45％的棕刚玉和/或白刚玉。

进一步地，添加物成分为占填充料质量百分数为10-35％的棕刚玉和/或白刚玉。

进一步地，添加物成分为占填充料质量百分数为15-25％的棕刚玉和/或白刚玉。

进一步地，前述棕刚玉和/或白刚玉的粒径为0.5-10mm。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、烧损率低：刚玉是经2000度高温冶炼而成，可耐高温耐腐蚀，抗热震性能好，具有不起爆、不粉化、不开裂的特点，因此焙烧过程中刚玉的烧损率极低，理论值低于0.01％。使用该技术可使填充料的烧损率降低10～20kg/t-C，其中填充料添加物可反复循环利用，利于环境保护和降低能耗；

2、改善填充料导热能力：导热系数(thermal conductivity)是指在稳定传热条件下，1秒内通过1平方米面积传递的热量；对于焙烧填充料来说，导热系数越高，越能更好地传导热量，减少热量从火道传至炭素制品的时间，提高热效率，降低焙烧燃料消耗。现有技术中使用的填充料的导热系数基本在0.1-4W/m·K之间，而刚玉在常温下的导热系数λ＝41.84W/m·K。因此，将刚玉作为焙烧填充料的添加物，可大大提高焙烧填充料整体的导热系数，从而改善导热能力；并可缩短炭素制品焙烧周期，提高生产效率；

3、不粘结吸附：刚玉的粒径为0.5-10mm，并且刚玉质地致密、硬度高，粒形成球状，不易出现粘结成团、吸附在炭素制品表面的现象。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过将棕刚玉和/或白刚玉做为焙烧填充料添加物，改善了填充料的导热能力，缩短焙烧成品冷却时间，并且可反复使用，环保节约。

棕刚玉(Brown Fused Alumina)俗名又称金刚砂，是用矾土、碳素材料、铁屑三种原料在电弧炉内经2000度高温冶炼，再经自磨机粉碎整形，磁选去铁而成。主要化学成分为AL₂O₃，还含有少量的TiO₂、SiO₂和Fe₂O₃等，显微硬度为HV1800-2200。由于棕刚玉具有耐高温、耐腐蚀、高强度等性能，目前主要使用在制造机械零部件、制备研磨材料等领域。

白刚玉(White Fused Alumina)以工业氧化铝粉为原料，于电弧炉中经2000度以上高温熔炼后冷却，经粉碎整形，磁选去铁而成。外观呈白色尖角状，硬度比棕刚玉略高，韧性稍低。用其制作的磨具适用于高碳钢、高速钢和淬火钢等的磨削。

以下为具体实施例。各实施例的区别在于焙烧填充料添加物的含量不同，在相同的工艺条件下制得的炭素制品的理化指标与采用现有焙烧填充料制得的炭素制品基本无差别，但焙烧周期有所缩短，焙烧填充料的烧损率有所降低。

现有焙烧填充料采用煅后焦和冶金焦的混合物，棕刚玉和/或白刚玉按比例添加后，经混料机混匀后使用。

实施例一、

将占填充料质量5％、粒径为0.5-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，将阳极糊料压制成Φ50*80mm的试样，共四个，将填充料和试样装入实验室焙烧炉中，在1000℃进行焙烧。得到的炭素制品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的平均理化指标：室温电阻率为53.15μΩ·m，体积密度为1.56g/cm³，耐压强度为42mPa。焙烧时间较之不添加刚玉时缩短50分钟，填充料烧损率降低10.5kg/t-C。

实施例二、

将占填充料质量10％、粒径为0.5-8mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为54.13μΩ·m，体积密度为1.55g/cm³，耐压强度为40mPa。焙烧时间较之不添加刚玉时缩短75分钟，填充料烧损率降低12.6kg/t-C。

实施例三、

将占填充料质量15％、粒径为2-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为54.46μΩ·m，体积密度为1.57g/cm³，耐压强度为43mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短93分钟，填充料烧损率降低13.2kg/t-C。

实施例四、

将占填充料质量20％、粒径为4-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为55.05μΩ·m，体积密度为1.54g/cm³，耐压强度为42mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短110分钟，填充料烧损率降低13.7kg/t-C。

实施例五、

将占填充料质量25％、粒径为1-6mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为55.71μΩ·m，体积密度为1.55g/cm³，耐压强度为44mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短130分钟，填充料烧损率降低14.1kg/t-C。

实施例六、

将占填充料质量30％、粒径为5-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为56.02μΩ·m，体积密度为1.56g/cm³，耐压强度为41mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短152分钟，填充料烧损率降低14.4kg/t-C。

实施例七、

将占填充料质量35％、粒径为0.5-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为55.37μΩ·m，体积密度为1.57g/cm³，耐压强度为45mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短168分钟，填充料烧损率降低17.2kg/t-C。

实施例八、

将占填充料质量40％、粒径为0.5-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为53.79μΩ·m，体积密度为1.56g/cm³，耐压强度为42mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短182分钟，填充料烧损率降低19.6kg/t-C。

实施例九、

将占填充料质量45％、粒径为0.5-10mm的棕刚玉/或白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为54.17μΩ·m，体积密度为1.57g/cm³，耐压强度为43mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短204分钟，烧损率降低16.5kg/t-C。

实施例十、

将占填充料质量25％、粒径为0.5-10mm的棕刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为54.73μΩ·m，体积密度为1.57g/cm³，耐压强度为42mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短122分钟，烧损率降低12.7kg/t-C。

实施例十一、

将占填充料质量25％、粒径为0.5-10mm的白刚玉添加到现有焙烧填充料中，在实施例一描述条件下进行阳极焙烧。得到的阳极样品表面光滑无粘结、无氧化开裂现象，测得的室温电阻率为57.24μΩ·m，体积密度为1.57g/cm³，耐压强度为42mPa。焙烧成品冷却时间较之不添加刚玉时缩短125分钟，烧损率降低13.4kg/t-C。

以上对本发明实施例提供的一种铝用炭素焙烧填充料的添加物进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种铝用炭素焙烧填充料的添加物，其特征在于，成分为占填充料质量百分数为5-45％的棕刚玉和/或白刚玉。

2.根据权利要求1所述的添加物，其特征在于，成分为占填充料质量百分数为10-35％的棕刚玉和/或白刚玉。

3.根据权利要求2所述的添加物，其特征在于，成分为占填充料质量百分数为15-25％的棕刚玉和/或白刚玉。

4.根据权利要求1至3任一项所述的添加物，其特征在于，所述棕刚玉和/或白刚玉的粒径为0.5-10mm。