CN103796366B - 一种密闭电极糊及其制造方法 - Google Patents

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

一种密闭电极糊及其制造方法

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2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3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2或3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：

（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；

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。