CN106554013A - 一种全石墨质电极及其制备方法 - Google Patents

一种全石墨质电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全石墨质电极,由以下重量百分比的组分组成:粒状废旧石墨化焦(2‑35mm)25～35％、粒状废旧石墨化焦(0.075‑2mm)15～25％，粉状废旧石墨化焦(‑0.075mm)18‑25％、煤沥青18～25％，所述废旧石墨化焦均匀分布在煤沥青和粉状废旧石墨化焦形成的胶料中，本发明的全石墨质电极比半石墨质、高石墨质电极性能在指标和质量方面有较大提高，具有较低的电阻率，良好的导热性能、很好的抗热震性，大大降低矿热炉冶炼的断裂事故，提高了用户的生产效率，降低了用户的生产成本。

Description

一种全石墨质电极及其制备方法
技术领域
本发明属于炭电极技术领域，涉及一种全石墨质电极及其制备方法，具体涉及一种用废旧石墨材料生产的一种全石墨质电极及其制备方法。
背景技术
废旧石墨化焦为石墨化生产过程中的辅助材料，主要作为石墨化生产过程中的保温料和电阻料，在国内，废旧石墨化焦的产量很高，但是用途却很少，除了一少部分能够做增炭剂外，大部分废旧石墨化焦处于闲置状体，不仅占用了企业的资金，对资源也存在巨大的浪费。
国内生产炭电极的企业，采用部分石墨化块状材料，部分炭质材料生产，所生产的电极为高石墨质电极或者半石墨质电极，不仅成本居高不下，而且石墨化块状材料采购困难。石墨化块状材料为冶炼行业或炭素生产企业的废品，价格在4000-5000元/吨，有时候还存在不同的杂质，对炭电极的生产造成不同程度的影响。石墨化焦，不仅国内库存量大，而且价格在2000-3000元/吨。
本发明人发现，用石墨化焦生产全石墨质电极，可实现资源整合，优势互补，解决了炭电极生产原料价格高、采购困难的问题，重要的是降低了产品的电阻料，提高了产品导电、导热性能，提高了产品的热稳定性，提高了用户的生产效率，降低了用户的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种全石墨质电极。本发明的全石墨质电极比半石墨质、高石墨质电极性能在指标和质量方面有较大提高，具有较低的电阻率，良好的导热性能、很好的抗热震性，大大降低矿热炉冶炼的断裂事故，提高了用户的生产效率。并且全石墨质电极与半石墨电极、高石墨质电极相比，成本下降1000元，降低了用户的生产成本。
为实现本发明的目的，提供如下实施方案。
在一实施方案中，本发明公开了一种全石墨质电极,主要由以下重量百分比的组分组成:废旧石墨化焦(粒径范围2-35mm)25～35％、废旧石墨化焦(粒径范围0.075-2mm)15～25％，废旧石墨化焦(“-0.075mm”代表粒径范围小于0.075mm)18-25％、煤沥青18～25％，所述废旧石墨化焦均匀分布在煤沥青和粉状废旧石墨化焦形成的胶料中。
在上述实施方案中，本发明的全石墨质电极，所述废旧石墨化焦为各种不同粒级的废旧石墨化焦。
在一优选实施方案中，本发明的全石墨质电极，由以下重量百分比的组分组成:粒状废旧石墨化焦(2-35mm)35％、粒状废旧石墨化焦(0.075-2mm)25％，粉状废旧石墨化焦(-0.075mm)19％、煤沥青21％，所述废旧石墨化焦均匀分布在煤沥青和粉状废旧石墨化焦形成的胶料中。
在上述实施方案和优选实施方案中，所述废旧石墨化焦粒径为2-35mm和0.075-2mm。
本发明还提供了一种全石墨质电极的方法，包括以下步骤：
1)将废旧石墨化焦(-0.075mm)和煤沥青放入混捏锅混合，温度控制在140～160℃，保持15～25分钟，制得胶料；
2)将废旧石墨化焦(2-35mm)35％、废旧石墨化焦(0.075-2mm)25％放入混捏锅中，加热至150～185℃，混捏保持15～25分钟，制得干料；
3)将步骤2)的干料加入到步骤1)的胶料中，混合5～15分钟，温度控制在140～160℃，制得糊料；
4)将步骤3)的糊料，称取规定重量，放入模具，上部采用液压缸加压，下部采用偏心块震动装置保持高速振动，使体积密度1.69-1.73g/cm3，制得生制品；
5)将步骤4)的生制品装入焙烧炉中，逐渐升温至最高温度1200℃，再自然冷却至200℃出炉，获得焙烧品；
6)将步骤5)的焙烧品进行加工，制得规定规格的全石墨质电极。
上述本发明的方法，步骤1)的加热保持时间为20分钟，步骤2)的混捏时间为20分钟；步骤3)的混合时间为10分钟，步骤4)所述的高速振动是在200吨激振力的作用下进行的。
本发明的全石墨质电极的方法，具体包括如下工艺步骤：
(1)制备全石墨质电极生制品：将废旧石墨化焦(2-35mm)，破碎并筛分成规定的大、中、小不同规格的颗粒料，加入废旧石墨化焦(0.075-2mm)，进入自动配料系统进行配料，称取规定的干料量，通过螺旋输送入双层混捏锅的上层，进行干料加热处理，加热至150～185℃，保持20分钟，制得干料；将废旧石墨化焦(-0.075mm)与煤沥青一起放入下层混捏锅混合20分钟，温度控制在140～160℃，制得胶料；将上层混捏锅中所制备的干料放入下层混捏锅的胶料中混合10分钟，温度控制在140～160℃，制得糊料；将该糊料通过输送带送入拌筒进行搅拌，下入计量仓，称取规定重量，放入模具，在200吨激振力的作用下保持高速振动，体积密度控制为1.69-1.73g/cm3，得到符合技术要求的生制品，待用。
(2)、焙烧：按照技术规定的要求向环式焙烧炉底铺设冶金焦粒，将上述待用生制品装入环式焙烧炉，用冶金焦粒填充空隙，并捣实，进行焙烧，逐渐升温至最高温度1200℃，再自然冷却至200℃出炉，获得合格焙烧品，待用。
(3)、加工、成品：将上述待用的焙烧品按照规定的技术要求进行测试，加工成规定规格的全石墨质电极产品，经严格的指标和尺寸检测，按照要求进行包装、入库。
本发明的全石墨质电极，采用废旧石墨化焦生产炭电极，可实现资源整合，优势互补，解决了炭电极生产原料价格高、采购困难的问题，重要的是降低了产品的电阻料，提高了产品导电、导热性能，提高了产品的热稳定性，提高了用户的生产效率，降低了用户的成本。
国内生产炭电极的企业，采用部分石墨化块状材料，部分炭质材料生产，所生产的电极为高石墨质电极或者半石墨质电极，不仅成本居高不下，而且石墨化块状材料采购困难。石墨化块状材料为冶炼行业或炭素生产企业的废品，价格在4000-5000元/吨，有时候还存在不同的杂质，对炭电极的生产造成不同程度的影响。废旧石墨化焦，不仅国内库存量大，而且价格在2000-3000元/吨。废旧石墨化焦为石墨化生产过程中的辅助材料，主要作为石墨化生产过程中的保温料和电阻料，在国内，废旧石墨化焦的产量很高，但是用途却很少，除了一少部分能够做增炭剂外，大部分废旧石墨化焦处于闲置状体，不仅占用了企业的资金，对资源也存在巨大的浪费，如何处理这些大量的废旧石墨化焦确实是一件环保问题。本发明解决了这一废旧石墨化焦处理问题并实现了废物利用，获得高质量的电极。
总之，本发明的全石墨质电极比半石墨质、高石墨质电极性能在指标和质量方面有较大提高，具有较低的电阻率，良好的导热性能、很好的抗热震性，大大降低矿热炉冶炼的断裂事故，提高了用户的生产效率。并且全石墨质电极与半石墨电极、高石墨质电极相比，成本下降1000元，降低了用户的生产成本。
附图说明
图1全石墨质电极及其生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述和理解本发明，但不以此限制本发明的范围。
实施列1全石墨质电极
投料配方：
制备工艺：
(1)制备全石墨质电极生制品：将粒状废旧石墨化焦(2-35mm)，破碎并筛分成规定的大、中、小不同规格的颗粒料，加入粒状废旧石墨化焦(0.075-2mm)，进入自动配料系统进行配料，称取规定的干料量，通过螺旋输送入双层混捏锅的上层，进行干料加热处理，加热至150～185℃，保持20分钟，制得干料；将粉状废旧石墨化焦(-0.075mm)与煤沥青一起放入下层混捏锅混合20分钟，温度控制在140～160℃，制得胶料；将上层混捏锅中所制备的干料放入下层混捏锅的胶料中混合10分钟，温度控制在140～160℃，制得糊料；将该糊料通过输送带送入拌筒进行搅拌，下入计量仓，称取规定重量，放入模具，在200吨激振力的作用下保持高速振动，使体积密度1.69-1.73g/cm3，得到符合技术要求的生制品，待用。
(2)焙烧：按照技术规定的要求向环式焙烧炉底铺设冶金焦粒，将上述待用生制品装入环式焙烧炉，用冶金焦粒填充空隙，并捣实，进行焙烧，逐渐升温至最高温度1200℃，再自然冷却至200℃出炉，获得合格焙烧品，待用。
(3)加工成品：将上述待用的焙烧品按照规定的技术要求进行测试，加工成规定规格的全石墨质电极产品，经严格的指标和尺寸检测，按照要求进行包装、入库。
本发明的全石墨质电极的规格直径，可以根据矿热炉的大小决定，其规格直径可以达到1400mm。
实施例2-6全石墨质电极
实施例2～6的全石墨质电极配方见表1。其制备方法参考实施例1。
表1实施例2～6全石墨质电极的配方(重量百分比)
对比例1-4全石墨质电极
对比例1～4的全石墨质电极配方见表2。其制备方法参考实施例1。
表2对比例1～4全石墨质电极的配方(重量百分比)
电极参数测试
按本领域常规的检测方法，将随机选择的实施例1、2、5的电极产品和对比例1-4的产品进行电阻率、体积密度、抗折强度、热膨胀系数和灰分检测。
结果见表3.
表3实例1-6全石墨质电极和高石墨质电极标准对比表
从上表3的结果表明，采用废旧石墨化焦制备的电极在电阻率、体积密度、抗折强度、热膨胀系数和灰分指标方面均优于高石墨质电极。龙其是在降低电阻率、提高体积密度和增强抗折强度方面表现更突出。同时，本发明的实施例1-6(表3中是代表性的实施例)的电极产品相对于对比例1-4的电极产品，各项指标也表现出优势，特别是在体积密度和抗折强度方面表现更优。可见，本发明的全石墨质电极不但解决了大量废旧石墨化焦的综合利用问题，废物利用处理有利环保，而且制得高质量的工业用电极，还可降低成本，其发明的综合效果非常显著。
在本发明的精神实质的基础上进行简单的变化也属于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种全石墨质电极,主要由以下重量百分比的组分组成:
a粒径为2-35mm的废旧石墨化焦25～35％、
b粒径为0.075-2mm的废旧石墨化焦15～25％、
c粒径为-0.075的废旧石墨化焦18-25％、
d煤沥青18～25％。
2.如权利要求1所述的全石墨质电极，由以下重量百分比的组分组成:
a粒径为2-35mm的废旧石墨化焦35％、
b粒径为0.075-2mm的废旧石墨化焦25％、
c粒径为-0.075的废旧石墨化焦19％、
d煤沥青21％。
3.如权利要求1或2所述的全石墨质电极，其特征在于：所述a和b的废旧石墨化焦均匀分布在煤沥青与c的废旧石墨化焦形成的胶料中。
4.如权利要求1或2所述的全石墨质电极，所述废旧石墨化焦为石墨化生产过程中产生的电阻料和保温料，或在石墨化工艺过程中为废旧石墨化材料。
5.一种制备权利要求1-4任一所述的全石墨质电极的方法，包括以下步骤：
1)将c的废旧石墨化焦和煤沥青放入混捏锅混合，温度控制在140～160℃，保持15～25分钟，制得胶料；
2)将a和b的废旧石墨化焦放入混捏锅中，加热至150～185℃，混捏保持10～25分钟，制得干料；
3)将步骤2)的干料加入到步骤1)的胶料中，温度控制在140～160℃，制得糊料；
4)将步骤3)的糊料，放入模具，采取液压缸加压，偏心块震动装置高速振动，体积密度控制为1.69-1.73g/cm3，制得生制品；
5)将步骤4)的生制品装入焙烧炉中，逐渐升温至最高温度1200℃，再自然冷却至200℃出炉，获得焙烧品；
6)将步骤5)的焙烧品进行加工，制得规定规格的全石墨质电极。
6.如权利要求7所述的方法，步骤1)的保持时间为20分钟。
7.如权利要求7所述的方法，步骤2)的混捏时间为20分钟。
8.如权利要求7所述的方法，步骤4)中所述高速振动是在200吨激振力的作用下进行的。
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