CN105655003A - 一种改性电极糊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成，均为质量份：电煅无烟煤3-5份，煅后石油焦3-6份，树脂改性沥青结合剂1.2-1.8份，凹凸棒土0.08-0.12份，二氧化锆0.08-0.12份，中温煤沥青粉1-1.2份。本发明所得产品耐氧化性和导电性良好，机械强度高，膨胀系数和电阻系数较常规电极糊更小，可有效减少电能的损失。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，特别是涉及一种改性电极糊及其制备方法。
背景技术
电极糊是铁合金炉、电石炉等电炉设备经常使用的导电材料。电极糊能耐高温，同时热膨胀系数小。具有比较小的电阻系数，可以降低电能的损失。具有较小的气孔率，可以使加热状态的电极氧化缓慢。有较高的机械强度，才不致因机械与电气负荷的影响电极折断。
公布号CN102956281A（申请号201210436294.3）的中国专利文献公开了电极糊及其制作方法，它由以下质量百分比的原料制成：残极块65～70%，电煅无烟煤8～15%，中温煤沥青20～25%，将上述质量百分比的残极块分级磨粉，然后和上述质量百分比的电煅无烟煤、中温煤沥青糊料混捏，捏温度为180～200℃，混捏时间70～80min，然后冷却成型。公布号CN103796366A（申请号201410019699.6）的中国专利文献公开了一种密闭电极糊，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。公布号CN103832992A（申请号201210470786.4）的中国专利文献公开了一种用于索德伯格电极的电极糊及其制备方法。电极糊由固体料和黏结剂组成；其中固体料由无烟煤、焦炭和石墨组成，黏结剂由沥青和焦油组成；按重量百分比，其中无烟煤的含量为40％-50％，焦炭含量为18％-22％，石墨含量为6％-8％，沥青含量13％-15％，焦油含量13％-15％。
目前市场上的常用电极糊因灰分含量较大，导致电阻系数高，耗电增加，为增强电极糊的稳定性和使用效果，电极糊仍需进一步的优化。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种电阻系数小、抗压强度高的改性电极糊及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成，均为质量份：电煅无烟煤3-5份，煅后石油焦3-6份，树脂改性沥青结合剂1.2-1.8份，凹凸棒土0.08-0.12份，二氧化锆0.08-0.12份，中温煤沥青粉1-1.2份。
优选方案为，电煅无烟煤3.5-4.5份，煅后石油焦4-5份，树脂改性沥青结合剂1.4-1.6份，凹凸棒土0.09-0.11份，二氧化锆0.09-0.11份，中温煤沥青粉1.05-1.15份。
更加优选的是，电煅无烟煤4份，煅后石油焦4.5份，树脂改性沥青结合剂1.5份，凹凸棒土0.10份，二氧化锆0.10份，中温煤沥青粉1.1份。
所述的一种改性电极糊的制备方法，步骤如下：
（1）将电煅无烟煤破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土和二氧化锆分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，充分搅拌，混合均匀，混捏成型。
所述的一种改性电极糊的制备方法，步骤（4）加料时间间隔为10-15分钟（优选的：加料时间间隔为13分钟）。
所述的一种改性电极糊的制备方法，步骤（4）加料完全后充分搅拌20-35分钟（优选的：加料完全后充分搅拌30分钟）。
所述的一种改性电极糊的制备方法，步骤（4）混捏时间为60-80分钟（优选的：混捏时间为70分钟）。
所述的一种改性电极糊的制备方法，步骤（4）电极糊在常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
本发明提供的一种改性电极糊耐氧化性和导电性良好，机械强度高。除此之外，它的优良之处还表现在：所选原料来源广，价格低，产品膨胀系数和电阻系数较常规电极糊更小，减少了电能的损失。
具体实施方式
下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
实施例1一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成（每份50kg）：电煅无烟煤3份，煅后石油焦3份，树脂改性沥青结合剂1.2份，凹凸棒土0.08份，二氧化锆0.08份，中温煤沥青粉1份。上述一种改性电极糊的制备方法是：
（1）将电煅无烟煤（可购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦（可购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土（可购自于盱眙鑫源科技有限公司）和二氧化锆（可购自于浙江金琨锆业有限公司）分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂（可购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉（可购自于邯郸德鑫化工科技有限公司）—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，加料时间间隔为10分钟，充分搅拌20分钟，混合均匀，混捏60分钟常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
实施例2一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成（每份50kg）：电煅无烟煤5份，煅后石油焦6份，树脂改性沥青结合剂1.8份，凹凸棒土0.12份，二氧化锆0.12份，中温煤沥青粉1.2份。上述一种改性电极糊的制备方法是：
（1）将电煅无烟煤（可购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦（可购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土（可购自于盱眙鑫源科技有限公司）和二氧化锆（可购自于浙江金琨锆业有限公司）分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂（可购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉（可购自于邯郸德鑫化工科技有限公司）—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，加料时间间隔为15分钟，充分搅拌35分钟，混合均匀，混捏80分钟常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
实施例3一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成（每份50kg)：电煅无烟煤3.5份，煅后石油焦4份，树脂改性沥青结合剂1.4份，凹凸棒土0.09份，二氧化锆0.09份，中温煤沥青粉1.05份。上述一种改性电极糊的制备方法是：
（1）将电煅无烟煤（可购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦（可购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土（可购自于盱眙鑫源科技有限公司）和二氧化锆（可购自于浙江金琨锆业有限公司）分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂（可购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉（可购自于邯郸德鑫化工科技有限公司）—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，加料时间间隔为10分钟，充分搅拌20分钟，混合均匀，混捏60分钟常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
实施例4一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成（每份50kg）：电煅无烟煤4.5份，煅后石油焦5份，树脂改性沥青结合剂1.6份，凹凸棒土0.11份，二氧化锆0.11份，中温煤沥青粉1.15份。上述一种改性电极糊的制备方法是：
（1）将电煅无烟煤（可购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦（可购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土（可购自于盱眙鑫源科技有限公司）和二氧化锆（可购自于浙江金琨锆业有限公司）分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂（可购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉（可购自于邯郸德鑫化工科技有限公司）—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，加料时间间隔为15分钟，充分搅拌35分钟，混合均匀，混捏80分钟常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
实施例5一种改性电极糊，主要由下列原料制备而成（每份50kg）：电煅无烟煤4份，煅后石油焦4.5份，树脂改性沥青结合剂1.5份，凹凸棒土0.10份，二氧化锆0.10份，中温煤沥青粉1.1份。上述一种改性电极糊的制备方法是：
（1）将电煅无烟煤（可购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦（可购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土（可购自于盱眙鑫源科技有限公司）和二氧化锆（可购自于浙江金琨锆业有限公司）分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
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本发明所用主要原料：
电煅无烟煤：是精选优质无烟煤为原料，经单相交流电煅炉2000℃煅烧生产而成，在生产过程中能够有效去除水分、挥发分、提高密度和导电率，加强机械强度和抗氧化度。具有低灰、低硫、低磷、高发热量、高抗压强度的优良特性。其主要用途实生产优质碳素制品的优选材料，是生产电极，各种铝用坦块不可缺少的主要材料，电煅煤可在炼钢过程中用作增碳剂使用。
煅后石油焦：石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体的石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成颗粒、柱状或针状构成的炭体物。煅后石油焦是指将生焦进行煅烧，煅烧温度一般在1300℃左右，尽量除去石油焦的挥发分，从而减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，改善石墨电极的电导率。
树脂改性沥青结合剂：改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。用树脂改性的沥青可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。
凹凸棒土：是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状，因特殊的晶体结构，热稳定性能好，在高温下无凝絮，另外凹凸棒土还具有很好的可塑性、流变性和化学惰性，有一定的粘合力，干燥后收缩小，不易龟裂。
二氧化锆：是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，具有熔点和沸点高，熔点大约为2700℃，硬度大，常温下为绝缘体，高温下则具有导电性，其化学性质稳定，具有良好的热化学稳定性，高温导电性和较高的高温强度和韧性，也具有良好的机械、热学、电学和光学性质。
中温煤沥青粉：煤沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，可分为低温煤沥青（软化点30-75℃）、中温煤沥青（软化点75-95℃）和高温煤沥青（软化点95-120℃）。其主要用途为可用于制造涂料、电极、沥青焦、油毛毡等,亦可作燃料及沥青炭黑的原料。
试验例1本发明所得一种改性电极糊（实施例5）的性能参数：
试验方法：随机抽取本发明所得一种改性电极糊和市面上常规电极糊，分别参照中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T5215-1996电极糊，进行测定。
测定结果：其理化性能参数如表1所示：
表1
由表1可知，本发明所得一种改性电极糊的性能参数全部符合标准，且与常规电极糊相比，灰分更少，减少比例为29.2%，降低电阻系数；抗压强度更高，增高比例为23.6%，机械强度高，稳定性好；电阻率更小，减少比例为28.6%，减少电能的损失，因此本发明所得产品可有效提高使用寿命和冶炼效果，值得进一步推广。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。
Claims (8)
1.一种改性电极糊，其特征在于，主要由下列原料制备而成，均为质量份：电煅无烟煤3-5份，煅后石油焦3-6份，树脂改性沥青结合剂1.2-1.8份，凹凸棒土0.08-0.12份，二氧化锆0.08-0.12份，中温煤沥青粉1-1.2份。
2.如权利要求1所述的一种改性电极糊，其特征在于，电煅无烟煤3.5-4.5份，煅后石油焦4-5份，树脂改性沥青结合剂1.4-1.6份，凹凸棒土0.09-0.11份，二氧化锆0.09-0.11份，中温煤沥青粉1.05-1.15份。
3.如权利要求1所述的一种改性电极糊，其特征在于，电煅无烟煤4份，煅后石油焦4.5份，树脂改性沥青结合剂1.5份，凹凸棒土0.10份，二氧化锆0.10份，中温煤沥青粉1.1份。
4.如权利要求1-3任一所述的一种改性电极糊的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将电煅无烟煤破碎分级，其中粒度6-18mm的为一级颗粒料，粒度3-6mm的为二级颗粒料；
（2）将煅后石油焦筛分磨粉后分级，其中粒度1-3mm的为三级颗粒料，粒度0.080-1mm的为四级颗粒料；
（3）将凹凸棒土和二氧化锆分别碾碎分级，其中粒度0.050-0.080mm的为五级颗粒料，粒度0-0.050mm的为六级颗粒料；
（4）按照一级颗粒料—树脂改性沥青结合剂—二级颗粒料—三级颗粒料—四级颗粒料—五级颗粒料—中温煤沥青粉—六级颗粒料的顺序依次加入封闭式混碾机中，充分搅拌，混合均匀，混捏成型。
5.如权利要求4所述的一种改性电极糊的制备方法，其特征在于，步骤（4）加料时间间隔为10-15分钟（优选的：加料时间间隔为13分钟）。
6.如权利要求4所述的一种改性电极糊的制备方法，其特征在于，步骤（4）加料完全后充分搅拌20-35分钟（优选的：加料完全后充分搅拌30分钟）。
7.如权利要求4所述的一种改性电极糊的制备方法，其特征在于，步骤（4）混捏时间为60-80分钟（优选的：混捏时间为70分钟）。
8.如权利要求4所述的一种改性电极糊的制备方法，其特征在于，步骤（4）电极糊在常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。
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