CN102355759B - 铁合金冶炼专用炭电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炭电极技术领域，公开了铁合金冶炼专用炭电极及其制备方法。其主要技术特征为：将煅后的固体原料电煅煤、石油焦、石墨碎、炭黑二次料进行筛分、电子配料系统配料后进入混捏锅搅拌、干混，然后加入煤沥青混捏，再经成型、焙烧和机加工生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。本发明提供的铁合金冶炼专用炭电极不存在沥青挥发份、体密高、灰分低、抗氧化性好，用其代替自焙电极，没有使用过程中焙烧散发的烟气挥发份，节省了自焙电极焙烧过程中的电量消耗，实现了节能环保，且安装简便，不会由于操作不慎造成电极软断、硬断事故的发生，大大提高了安全性。

Description

铁合金冶炼专用炭电极及其制备方法

技术领域

本发明属于炭电极技术领域，尤其涉及一种铁合金冶炼专用炭电极及其制备方法。

背景技术

目前铁合金冶炼生产普遍采用的是自焙电极，自焙电极是采用电极糊在矿热炉使用过程中通电加热烧结而成。近年来，由于国家环保政策的出台，环保管理力度的加大，对烟气的排放有了特别严格的要求。而电极糊内含有的大量煤沥青，在烧结成电极时，会产生大量的沥青烟气，污染环境，严重影响人们的身体健康。另一方面，电极糊烧结成自焙电极时需要一定的热量，需电能做功来完成，这样就增加了约5%~10%的电能消耗，近年来随着国家节能减排工作的日益深入，耗能大、排放高的企业将逐渐被淘汰。而电极糊因耗费能源大、对环境污染严重，也被列入淘汰行业目录；再者，由于操作不慎会造成电极软断、硬断事故的发生，严重威胁着操作人员的生命及国家财产的安全。

发明内容

本发明要解决的第一个问题就是提供一种安装简便、使用安全、节能环保的铁合金冶炼专用炭电极。

本发明要解决的第二个问题就是提供一种铁合金冶炼专用炭电极的制备方法。

为解决上述第一个问题，本发明提出的铁合金冶炼专用炭电极包括下列重量份的组分：

粒径小于等于4mm的石墨碎                12——20重量份 

粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎       12——20重量份

粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎       8——14重量份

电煅煤                                    4——10重量份

石油焦                                   24——32重量份

炭黑二次料                                5——8重量份

煤沥青                                   16——24重量份。

其附加技术特征为：所述电煅煤的粒径大于等于4mm小于等于12mm；所述石油焦的粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm；所述的1重量份煤沥青中包含有0.05——0.07重量份的沥青添加剂；所述的1重量份炭黑二次料中包含0.2——0.8重量份的炭黑、0.2——0.6重量份的粘接剂。

为解决上述第二个问题，本发明铁合金冶炼专用炭电极的制备方法包括下列步骤：

第一步：制料

A、将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分；

B、将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨机磨粉；

C、在混捏锅内按0.2——0.8重量份的炭黑、0.2——0.6重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

第二步：配料和干混

按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12—— 20重量份粒径小于等于4mm的石墨碎、12—— 20重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8—— 14重量份粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎、4—— 10重量份粒径大于等于4mm小于等于10mm的电煅煤、24——32重量份粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm的石油焦、5——8重量份的炭黑二次料，配料后进连续高效混捏锅加热箱中，通电加热8——10分钟，原料加热到170℃——190℃下到混捏锅中进行搅拌，搅拌时间为3——5分钟；

第三步：混捏

原料搅拌3——5分钟后，加入180——190℃的添加有沥青添加剂的16——24重量份煤沥青，在温度为155——165℃下混捏10——15分钟。然后将混捏好的糊料降温至145——155℃后，下到醒糊罐中待用；

第四步：成型

将混捏好的糊料用皮带输送机输送到模具中，用液压立式震动成型机震动成型，震动时间为5——8分钟。震动完成后保持压力静置25——30分钟。保压过后打开模具推出产品，在25——40℃的水中冷却5——8小时，冷却完成后，即生产出铁合金冶炼专用炭电极生坯；

第五步：焙烧

将铁合金冶炼专用炭电极生坯送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离100——120mm，生坯与窑炉墙壁距离200——250mm，生坯下端铺150——250mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖400——500mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，以每小时2.5——3℃的平均升温速度从室温升至250℃温度，以每小时1.0——1.2℃的平均升温速度由250℃升至450℃温度，以每小时1.5——2℃的平均升温速度由450℃升至600℃温度，以每小时3.5——4℃的平均升温速度由600℃升至1050℃温度。最终焙烧温度为1000——1050℃。焙烧好后采用自然冷却方式降温，每小时降温5——8℃。产品冷却到400℃以下时出炉，即为铁合金冶炼专用炭电极焙烧品；

第六步：机加工

检验合格的铁合金冶炼专用炭电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹工序，即生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。

本发明所提供的铁合金冶炼专用炭电极，将煅后的固体原料电煅煤、石油焦、石墨碎、炭黑二次料进行筛分、电子配料系统配料后进入混捏锅搅拌、干混，然后加入煤沥青混捏，再经成型、焙烧和机加工生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。铁合金冶炼专用炭电极不存在沥青挥发份、体密高、灰分低、抗氧化性好，用铁合金冶炼专用炭电极代替自焙电极，铁合金冶炼厂家无需自焙，自然也就没有焙烧散发的烟气挥发份，在使用过程中没有有害气体的排放，实现了环保。由于铁合金冶炼专用炭电极直接安装即可使用，没有自焙过程，节省了自焙电极焙烧过程中的电量消耗，实现了节能，且安装简便，不会由于操作不慎造成电极软断、硬断事故的发生，大大提高了安全性。另外由于铁合金冶炼专用炭电极电阻率低、体积密度高，所以电极自耗小，也为铁合金冶炼节省了成本。同时，铁合金冶炼专用炭电极可以提高入炉功率和电热炉效率，缩短冶炼时间，具有较大的节电潜力。为解决铁合金炉出炉时塌料严重，对电极冲击大，电极易折断及电极在炉中裸露断长，易氧化，消耗高等问题，添加炭黑二次料等添加剂，炭黑二次料提高了铁合金冶炼专用炭电极的抗折强度，减少了电极折断，提高电极抗氧化性能，减少电极消耗。

附图说明

图1为本发明铁合金冶炼专用炭电极的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的铁合金冶炼专用炭电极及其制备方法做进一步的详细说明。

如图1所示，铁合金冶炼专用炭电极包括电极本体1，电极本体1两端分别设置有相匹配的公头2、母头3，公头2、母头3带有相匹配的外螺纹4、内螺纹5。

实施例1：

第一步：制料

A、将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分；

B、将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨机磨粉；

C、在混捏锅内按0.2重量份的炭黑、0.2重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

第二步：配料和干混

按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12重量份粒径小于等于4mm的石墨碎、12重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8重量份粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎、4重量份粒径大于等于4mm小于等于10mm的电煅煤、24重量份粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm的石油焦、5重量份的炭黑二次料，配料后进连续高效混捏锅加热箱中，通电加热8分钟，原料加热到170℃下到混捏锅中进行搅拌，搅拌时间为3分钟；

第三步：混捏

原料搅拌3分钟后，加入180℃的添加有沥青添加剂的16重量份煤沥青，在温度为155℃下混捏10分钟。然后将混捏好的糊料降温至145℃后，下到醒糊罐中待用；

第四步：成型

将混捏好的糊料用皮带输送机输送到模具中，用液压立式震动成型机震动成型，震动时间为5分钟。震动完成后保持压力静置25分钟。保压过后打开模具推出产品，在25℃的水中冷却5小时，冷却完成后，即生产出铁合金冶炼专用炭电极生坯；

第五步：焙烧

将铁合金冶炼专用炭电极生坯送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离100mm，生坯与窑炉墙壁距离200mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖400mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，以每小时2.5℃的平均升温速度从室温升至250℃温度，以每小时1.0℃的平均升温速度由250℃升至450℃温度，以每小时1.5℃的平均升温速度由450℃升至600℃温度，以每小时3.5℃的平均升温速度由600℃升至1050℃温度。最终焙烧温度为1000——1050℃。焙烧好后采用自然冷却方式降温，每小时降温5℃。产品冷却到400℃以下时出炉，即为铁合金冶炼专用炭电极焙烧品；

第六步：机加工

检验合格的铁合金冶炼专用炭电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹工序，即生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。

实施例2：

第一步：制料

A、将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分；

B、将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨机磨粉；

C、在混捏锅内按0.5重量份的炭黑、0.4重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

第二步：配料和干混

按权利要求1所述组分用电子配料系统称出16重量份粒径小于等于4mm的石墨碎、16重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、11重量份粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎、7重量份粒径大于等于4mm小于等于10mm的电煅煤、28重量份粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm的石油焦、6.5重量份的炭黑二次料，配料后进连续高效混捏锅加热箱中，通电加热9分钟，原料加热到180℃下到混捏锅中进行搅拌，搅拌时间为4分钟；

第三步：混捏

原料搅拌4分钟后，加入185℃的添加有沥青添加剂的20重量份煤沥青，在温度为160℃下混捏12.5分钟。然后将混捏好的糊料降温至150℃后，下到醒糊罐中待用；

第四步：成型

将混捏好的糊料用皮带输送机输送到模具中，用液压立式震动成型机震动成型，震动时间为6.5分钟。震动完成后保持压力静置27.5分钟。保压过后打开模具推出产品，在32℃的水中冷却6.5小时，冷却完成后，即生产出铁合金冶炼专用炭电极生坯；

第五步：焙烧

将铁合金冶炼专用炭电极生坯送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离110mm，生坯与窑炉墙壁距离225mm，生坯下端铺200mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖450mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，以每小时2.8℃的平均升温速度从室温升至250℃温度，以每小时1.1℃的平均升温速度由250℃升至450℃温度，以每小时1.8℃的平均升温速度由450℃升至600℃温度，以每小时3.7℃的平均升温速度由600℃升至1050℃温度。最终焙烧温度为1000——1050℃。焙烧好后采用自然冷却方式降温，每小时降温6.5℃。产品冷却到400℃以下时出炉，即为铁合金冶炼专用炭电极焙烧品；

第六步：机加工

检验合格的铁合金冶炼专用炭电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹工序，即生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。

实施例3：

第一步：制料

A、将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分；

B、将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨机磨粉；

C、在混捏锅内按0.8重量份的炭黑、0.6重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

第二步：配料和干混

按权利要求1所述组分用电子配料系统称出20重量份粒径小于等于4mm的石墨碎、20重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、14重量份粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎、10重量份粒径大于等于4mm小于等于10mm的电煅煤、32重量份粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm的石油焦、8重量份的炭黑二次料，配料后进连续高效混捏锅加热箱中，通电加热10分钟，原料加热到190℃下到混捏锅中进行搅拌，搅拌时间为5分钟；

第三步：混捏

原料搅拌5分钟后，加入190℃的添加有沥青添加剂的24重量份煤沥青，在温度为165℃下混捏15分钟。然后将混捏好的糊料降温至155℃后，下到醒糊罐中待用；

第四步：成型

将混捏好的糊料用皮带输送机输送到模具中，用液压立式震动成型机震动成型，震动时间为8分钟。震动完成后保持压力静置30分钟。保压过后打开模具推出产品，在40℃的水中冷却8小时，冷却完成后，即生产出铁合金冶炼专用炭电极生坯；

第五步：焙烧

将铁合金冶炼专用炭电极生坯送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离120mm，生坯与窑炉墙壁距离250mm，生坯下端铺250mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖500mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，以每小时3℃的平均升温速度从室温升至250℃温度，以每小时1.2℃的平均升温速度由250℃升至450℃温度，以每小时2℃的平均升温速度由450℃升至600℃温度，以每小时4℃的平均升温速度由600℃升至1050℃温度。最终焙烧温度为1000——1050℃。焙烧好后采用自然冷却方式降温，每小时降温8℃。产品冷却到400℃以下时出炉，即为铁合金冶炼专用炭电极焙烧品；

第六步：机加工

检验合格的铁合金冶炼专用炭电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹工序，即生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。

Claims (6)

1.

铁合金冶炼专用炭电极，其特征在于包括下列重量份的组分：

粒径小于等于4mm的石墨碎                12——20重量份 

粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎       12——20重量份

粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎       8——14重量份

电煅煤                                    4——10重量份

石油焦                                   24——32重量份

炭黑二次料                                5——8重量份

在混捏锅内按0.2——0.8重量份的炭黑、0.2——0.6重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

煤沥青                                   16——24重量份。

2.如权利要求1所述的铁合金冶炼专用炭电极，其特征在于：所述电煅煤的粒径大于等于4mm小于等于12mm。

3.如权利要求1所述的铁合金冶炼专用炭电极，其特征在于：所述石油焦的粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm。

4.如权利要求1所述的铁合金冶炼专用炭电极，其特征在于：所述的1重量份煤沥青中包含有0.05——0.07重量份的沥青添加剂。

5.如权利要求1所述的铁合金冶炼专用炭电极，其特征在于：所述的1重量份炭黑二次料中包含0.2——0.8重量份的炭黑、0.2——0.6重量份的粘接剂。

6.制备如权利要求1所述的铁合金冶炼专用炭电极的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步：制料

A、将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分；

B、将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨机磨粉；

C、在混捏锅内按0.2——0.8重量份的炭黑、0.2——0.6重量份的粘接剂的配比开始混捏，混捏完成后取出糊料，在压型机上将糊料压制成片状和块状，然后将片状和块状糊料进行破碎，最后将破碎成小颗粒的糊料磨粉即为炭黑二次料;

第二步：配料和干混

按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12—— 20重量份粒径小于等于4mm的石墨碎、12—— 20重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8—— 14重量份粒径大于8mm小于等于12mm的石墨碎、4—— 10重量份粒径大于等于4mm小于等于10mm的电煅煤、24——32重量份粒径大于等于0.05mm小于等于0.075mm的石油焦、5——8重量份的炭黑二次料，配料后进连续高效混捏锅加热箱中，通电加热8——10分钟，原料加热到170℃——190℃下到混捏锅中进行搅拌，搅拌时间为3——5分钟；

第三步：混捏

原料搅拌3——5分钟后，加入180——190℃的添加有沥青添加剂的16——24重量份煤沥青，在温度为155——165℃下混捏10——15分钟；然后将混捏好的糊料降温至145——155℃后，下到醒糊罐中待用；

第四步：成型

将混捏好的糊料用皮带输送机输送到模具中，用液压立式震动成型机震动成型，震动时间为5——8分钟；震动完成后保持压力静置25——30分钟；保压过后打开模具推出产品，在25——40℃的水中冷却5——8小时，冷却完成后，即生产出铁合金冶炼专用炭电极生坯；

第五步：焙烧

将铁合金冶炼专用炭电极生坯送至焙烧炉；首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离100——120mm，生坯与窑炉墙壁距离200——250mm，生坯下端铺150——250mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖400——500mm厚度的冶金焦粉；然后进行温度控制，以每小时2.5——3℃的平均升温速度从室温升至250℃温度，以每小时1.0——1.2℃的平均升温速度由250℃升至450℃温度，以每小时1.5——2℃的平均升温速度由450℃升至600℃温度，以每小时3.5——4℃的平均升温速度由600℃升至1050℃温度；最终焙烧温度为1000——1050℃；焙烧好后采用自然冷却方式降温，每小时降温5——8℃；产品冷却到400℃以下时出炉，即为铁合金冶炼专用炭电极焙烧品；

第六步：机加工

检验合格的铁合金冶炼专用炭电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹工序，即生产出铁合金冶炼专用炭电极成品。

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