CN103796366A - 一种密闭电极糊及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金工程非金属材料领域,具体的讲,就是涉及一种用于大型矿热炉的密闭电极糊及其制造方法。本发明一种密闭电极糊,以炭素原料为骨料,以有机化合物为粘结剂,经破碎、筛分、磨粉、配料、粘结剂熔化、干混、湿混、拉糊成型等工序制造而成。本发明具有的优点与有益效果是:本发明在矿热炉上使用不易发生断电极事故。所制造的密闭电极糊变肥为宝,降低生产成本。提高了电极糊的强度,降低了电极糊的比电阻。提高了电极糊的强度。提高了电极糊少结成自焙电极时的抗热震性能。制造本发明密闭电极糊的工艺方法,增加了颗粒分级级数,通过细化分级使得配料更加合理稳定,严格控制各工序点的温度,对蒽油进行加热,使得产品质量能够保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程非金属材料领域,尤其涉及炭素材料领域,具体的讲,就是涉及一种用于大型矿热炉的密闭电极糊,以及该密闭电极糊的制造方法。
背景技术
矿热炉,又称电热电炉或电阻电炉,在冶金工业和化学工业中,主要用于冶炼生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金以及电石、磷等化工原料。其工作特点是采用炭质或镁质耐火材料作炉衬,使用自焙电极,自焙电极插入炉料进行埋弧操作,利用电弧产生的能量以及电流通过炉料,因炉料的电阻而产生的能量来进行熔炼作业,是一种陆续加料,间歇式出料,实行连续化作业的工业电炉。
自焙电极是电能转换的工作端,被称为矿热炉的“心脏”,在矿热炉中发挥着非常重要的作用。自焙电极是将电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中,经过烧结成形而制成的,这种自焙电极可连续使用,边使用边接长边烧结成形。
普通的电极糊是以煅烧无烟煤、煅烧石油焦、冶金焦、人造石墨碎等为骨料,经破碎、磨粉、筛分、配料,以煤沥青和煤焦油为粘结剂,经混捏、拉糊成型后制成。
随着矿热炉技术的不断发展和对环境要求越来越高,矿热炉朝着日益大型化方向发展,炉面密闭是矿热炉发展的方向,因为炉面密闭后可以回收大量可燃气体,其有利于节能和改善操作环境,但炉面密闭后辐射热大为减少,不利于电极糊的焙烧,因此要求电极糊灰份低,导热性较高和电阻率较低,有利于提高电极糊的焙烧速率。密闭电极糊是密闭式矿热炉需要使用的优质电极糊。
传统的密闭电极糊生产,主要采用电煅煤为骨料,石油焦为粉料,加入适量石墨碎,通过适当调低粘结剂煤沥青的软化温度制造而成。传统的密闭电极糊,具有原料成本高,配方精度低,电极糊烧结之后强度低、电阻率高、抗热震性能差,产品质量不稳定等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料成本低廉、工艺控制精度高、强度高、电阻率低、抗热震性能优异的密闭电极糊及其制造方法,这种密闭电极糊在用于大型密闭矿热炉之后,能有效地避免因电极糊质量引发的自焙电极硬断、软断、流糊等等问题。
实现本发明之目的的技术解决方案是这样的:
一种密闭电极糊,以炭素原料为骨料,以有机化合物为粘结剂,经破碎、筛分、磨粉、配料、粘结剂熔化、干混、湿混、拉糊成型等工序制造而成;原料配比是炭素骨料75~80%(重量百分比),有机粘结剂20~25%(重量百分比);炭素骨料包括电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨,其中电煅无烟煤含量为占炭素骨料总量的20~30%(重量百分比),煅烧石油焦含量为占炭素骨料总量的15~25%(重量百分比),沥青焦含量为占炭素骨料总量的15~25%(重量百分比),残阳极含量为占炭素骨料总量的20~30%(重量百分比),人造石墨含量为占炭素骨料总量的5~10%(重量百分比),天然土状石墨含量为占炭素骨料总量的5~10%(重量百分比);有机粘结剂是由中温沥青和蒽油构成的,其中中温沥青含量为占有机粘结剂总量的80~90%(重量百分比),蒽油含量为占有机粘结剂总量的10~20%(重量百分比)。
进一步的,要将上述炭素骨料电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨进行破碎、磨粉和筛分处理。将电煅无烟煤破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将残阳极破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将人造石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将天然土状石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将煅烧石油焦进行磨粉,磨粉后的粉末料煅烧石油焦粉-200目(-0.075mm)纯度为70~80%(重量百分比);将沥青焦进行磨粉,磨粉后的粉末料沥青焦粉-200目(-0.075mm)纯度为70~80%(重量百分比)。
进一步的,将上述破碎、筛分好的各级颗粒料和磨粉好的粉末料,按照上述炭素骨料配比进行配料和混合,混合均匀后对混合样进行筛分,颗粒组成应符合如下比例要求:20~30mm占3~5%(重量百分比),12~20mm占19~21%(重量百分比),8~12mm占15~18%(重量百分比),4~8mm占8~10%(重量百分比),小于0.075mm占25~27%(重量百分比),0.0075~4mm占余量。
进一步的,将按照上述原料配比配好的炭素骨料加入混捏锅里进行干混,在干混温度达到90℃时,按照上述比例往混捏锅里加入经160~170℃熔化的中温沥青,继续进行混捏,要求混捏温度140~150℃,混捏时间30~40分钟,然后按照上述比例再往混捏锅里加入加热到80~90℃的蒽油,继续混捏15分钟出锅,出锅后的糊料趁热在拉糊机上拉糊成型,即制成商品密闭电极糊。
密闭电极糊的制造方法,包括以下步骤:
(1) 将炭素骨料按照上述的原料配比和粒度分布进行破碎、筛分、磨粉和配料;
(2) 将配好的炭素骨料加入混捏锅中进行干混,使炭素骨料的温度达到90℃;
(3) 将中温沥青加热到160~170℃,使其熔化,然后加入到混捏锅中与炭素骨料一起进行湿混,并继续加热,使温度升高到140~150℃,并在此温度下继续湿混30~40分钟;
(4) 将蒽油加热到80~90℃加入到混捏锅里,继续混捏15分钟出锅;
(5) 出锅后的糊料趁热在拉糊机上拉糊成型,即制成商品密闭电极糊。
本发明实施后具有的优点与有益效果是:
1,本发明所制造的密闭电极糊,电阻率小于65μΩ.m,抗压强度大于20MPa,适合用于25000kVA以上的大型密闭矿热炉,在矿热炉上使用时抗热震性能优异,不易发生断电极事故。
2,本发明所制造的密闭电极糊,在配料中使用了残阳极为原料,残阳极是铝厂废弃不用的材料,因而可以变废为宝,降低生产成本。
3,本发明所制造的密闭电极糊,在配料中使用了天然土状石墨,提高了电极糊的强度,降低了电极糊的比电阻。
4,本发明所制造的密闭电极糊,在配料中使用了沥青焦做粉末料,提高了电极糊的强度。
5,本发明所制造的密闭电极糊,在配料中增大了煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨等少灰原料的比例,提高了电极糊烧结成自焙电极时的抗热震性能。
6,制造本发明密闭电极糊的工艺方法,增加了颗粒分级级数,通过细化分级使得配料更加合理稳定,严格控制各工序点的温度,对蒽油进行加热,使得产品质量能够保持稳定。
具体实施方式
本发明结合以下具体实施例做进一步的描述:
实施例1。
密闭电极糊,原料配比是炭素骨料75%(重量百分比),有机粘结剂25%(重量百分比);炭素骨料包括电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨,其中电煅无烟煤含量为占炭素骨料总量的20%(重量百分比),煅烧石油焦含量为占炭素骨料总量的15%(重量百分比),沥青焦含量为占炭素骨料总量的20%(重量百分比),残阳极含量为占炭素骨料总量的30%(重量百分比),人造石墨含量为占炭素骨料总量的7%(重量百分比),天然土状石墨含量为占炭素骨料总量的8%(重量百分比);有机粘结剂是由中温沥青和蒽油构成的,其中中温沥青含量为占有机粘结剂总量的90%(重量百分比),蒽油含量为占有机粘结剂总量的10%(重量百分比)。
将上述炭素骨料电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨进行破碎、磨粉和筛分处理。将电煅无烟煤破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将残阳极破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将人造石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将天然土状石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将煅烧石油焦进行磨粉,磨粉后的粉末料煅烧石油焦粉-200目(-0.075mm)纯度为72%(重量百分比);将沥青焦进行磨粉,磨粉后的粉末料沥青焦粉-200目(-0.075mm)纯度为72%(重量百分比)。
将上述炭素骨料按照如下比例进行配料:电煅无烟煤0~4mm占1%(重量百分比)、4~8mm占4%(重量百分比)、8~12mm占6%(重量百分比)、12~20mm占7%(重量百分比)、20~30mm占2%(重量百分比);残阳极0~4mm占2%(重量百分比)、4~8mm占5%(重量百分比)、8~12mm占9%(重量百分比)、12~20mm占12%(重量百分比)、20~30mm占2%(重量百分比);人造石墨0~4mm占7%(重量百分比);天然土状石墨0~4mm占8%(重量百分比);煅烧石油焦粉占15%(重量百分比);沥青焦粉20%(重量百分比)。
上述比例配料的各级颗粒料和粉末料混合后,对混合样进行筛分,颗粒组成为:20~30mm占4%(重量百分比),12~20mm占19%(重量百分比),8~12mm占15%(重量百分比),4~8mm占9%(重量百分比),小于0.075mm占25%(重量百分比),0.0075~4mm占28%(重量百分比)。
实施例2
密闭电极糊,原料配比是炭素骨料80%(重量百分比),有机粘结剂20%(重量百分比);炭素骨料包括电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨,其中电煅无烟煤含量为占炭素骨料总量的30%(重量百分比),煅烧石油焦含量为占炭素骨料总量的20%(重量百分比),沥青焦含量为占炭素骨料总量的15%(重量百分比),残阳极含量为占炭素骨料总量的20%(重量百分比),人造石墨含量为占炭素骨料总量的8%(重量百分比),天然土状石墨含量为占炭素骨料总量的7%(重量百分比);有机粘结剂是由中温沥青和蒽油构成的,其中中温沥青含量为占有机粘结剂总量的80%(重量百分比),蒽油含量为占有机粘结剂总量的20%(重量百分比)。
将上述炭素骨料电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨进行破碎、磨粉和筛分处理。将电煅无烟煤破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将残阳极破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将人造石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将天然土状石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将煅烧石油焦进行磨粉,磨粉后的粉末料煅烧石油焦粉-200目(-0.075mm)纯度为78%(重量百分比);将沥青焦进行磨粉,磨粉后的粉末料沥青焦粉-200目(-0.075mm)纯度为78%(重量百分比)。
炭素骨料粒度组成为电煅无烟煤0~4mm占2%(重量百分比)、4~8mm占5%(重量百分比)、8~12mm占9%(重量百分比)、12~20mm占12%(重量百分比)、20~30mm占2%(重量百分比);残阳极0~4mm占1%(重量百分比)、4~8mm占4%(重量百分比)、8~12mm占6%(重量百分比)、12~20mm占7%(重量百分比)、20~30mm占2%(重量百分比);人造石墨0~4mm占8%(重量百分比);天然土状石墨0~4mm占7%(重量百分比);煅烧石油焦粉占20%(重量百分比);沥青焦粉15%(重量百分比)。
上述比例配料的各级颗粒料和粉末料混合后,对混合样进行筛分,颗粒组成为:20~30mm占4%(重量百分比),12~20mm占19%(重量百分比),8~12mm占15%(重量百分比),4~8mm占9%(重量百分比),小于0.075mm占27%(重量百分比),0.0075~4mm占26%(重量百分比)。
实施例3
密闭电极糊的制造方法,包括以下步骤:
A, 将炭素骨料按照确定的原料配比和粒度分布进行破碎、筛分、磨粉和配料;
B,将配好的炭素骨料加入混捏锅中进行干混,使炭素骨料的温度达到90℃;
C,将中温沥青加热到160~170℃,使其熔化,然后加入到混捏锅中与炭素骨料一起进行湿混,并继续加热,使温度升高到140~150℃,并在此温度下继续湿混30~40分钟;
D, 将蒽油加热到80~90℃加入到混捏锅里,继续混捏15分钟出锅;
E, 出锅后的糊料趁热在拉糊机上拉糊成型,即制成商品密闭电极糊。
以上实施例中所用到的原材料,全部是在市场上采购得到的,是普通的原材料,没有特殊要求。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种密闭电极糊,以炭素原料为骨料,以有机化合物为粘结剂,经破碎、筛分、磨粉、配料、粘结剂熔化、干混、湿混、拉糊成型等工序制造而成;原料配比是炭素骨料75~80%(重量百分比),有机粘结剂20~25%(重量百分比);炭素骨料包括电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨,其中电煅无烟煤含量为占炭素骨料总量的20~30%(重量百分比),煅烧石油焦含量为占炭素骨料总量的15~25%(重量百分比),沥青焦含量为占炭素骨料总量的15~25%(重量百分比),残阳极含量为占炭素骨料总量的20~30%(重量百分比),人造石墨含量为占炭素骨料总量的5~10%(重量百分比),天然土状石墨含量为占炭素骨料总量的5~10%(重量百分比);有机粘结剂是由中温沥青和蒽油构成的,其中中温沥青含量为占有机粘结剂总量的80~90%(重量百分比),蒽油含量为占有机粘结剂总量的10~20%(重量百分比)。
2.根据权利要求1所述的密闭电极糊,其特征在于:要将上述炭素骨料电煅无烟煤、煅烧石油焦、沥青焦、残阳极、人造石墨、天然土状石墨进行破碎、磨粉和筛分处理;将电煅无烟煤破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将残阳极破碎到30mm以下,筛分成0~4mm、4~8mm、8~12mm、12~20mm、20~30mm的各级颗粒料;将人造石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将天然土状石墨破碎到4mm以下,筛分成0~4mm颗粒料;将煅烧石油焦进行磨粉,磨粉后的粉末料煅烧石油焦粉-200目(-0.075mm)纯度为70~80%(重量百分比);将沥青焦进行磨粉,磨粉后的粉末料沥青焦粉-200目(-0.075mm)纯度为70~80%(重量百分比)。
3.根据权利要求1所述的密闭电极糊,其特征在于:将上述破碎、筛分好的各级颗粒料和磨粉好的粉末料,按照上述炭素骨料配比进行配料和混合,混合均匀后对混合样进行筛分,颗粒组成应符合如下比例要求:20~30mm占3~5%(重量百分比),12~20mm占19~21%(重量百分比),8~12mm占15~18%(重量百分比),4~8mm占8~10%(重量百分比),小于0.075mm占25~27%(重量百分比),0.0075~4mm占余量。
4.根据权利要求1所述的密闭电极糊,其特征在于:将按照上述原料配比配好的炭素骨料加入混捏锅里进行干混,在干混温度达到90℃时,按照上述比例往混捏锅里加入经160~170℃熔化的中温沥青,继续进行混捏,要求混捏温度140~150℃,混捏时间30~40分钟,然后按照上述比例再往混捏锅里加入加热到80~90℃的蒽油,继续混捏15分钟出锅,出锅后的糊料趁热在拉糊机上拉糊成型,即制成商品密闭电极糊。
5.根据权利要求1所述的密闭电极糊的制造方法,其特征在于所述的方法包括以下步骤:
将炭素骨料按照上述的原料配比和粒度分布进行破碎、筛分、磨粉和配料;
将配好的炭素骨料加入混捏锅中进行干混,使炭素骨料的温度达到90℃;
将中温沥青加热到160~170℃,使其熔化,然后加入到混捏锅中与炭素骨料一起进行湿混,并继续加热,使温度升高到140~150℃,并在此温度下继续湿混30~40分钟;
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