CN108892135B

CN108892135B - 利用焙烧碎做艾奇逊型石墨化炉内电阻填料进行石墨化的方法

Info

Publication number: CN108892135B
Application number: CN201810650993.5A
Authority: CN
Inventors: 王晓琴; 张莹; 王海堂; 苏立红; 武江红
Original assignee: Shanxi Institute Of Energy
Current assignee: Shanxi Institute Of Energy
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: CN108892135A

Abstract

本发明公开了一种用于艾奇逊型石墨化炉的电阻料，其特征在于，所述电阻料为焙烧碎，所述焙烧碎的性能指标为：灰分0.5％以下，挥发分1％以下，硫分0.5％以下，水分0.6～1.2%，颗粒度10～30mm，比电阻为400～500µΏm。本发明还公开了利用焙烧碎作为电阻料在艾奇逊型石墨化炉内电阻填料进行石墨化制备可作为再生石墨材料、制做阳极材料的添加材料或作为电炉炼钢工艺的增碳剂的石墨碎产品的方法。本发明方法的实施既可提高石墨制品企业的生产效率和产品质量，又能提高焙烧碎的附加值。

Description

利用焙烧碎做艾奇逊型石墨化炉内电阻填料进行石墨化的方法

技术领域

本发明属于碳素材料生产技术领域，具体涉及一种用于艾奇逊型石墨化炉的电阻料，以及该电阻料在艾奇逊型石墨化炉内制备石墨碎产品的方法及石墨碎产品的应用。

背景技术

艾奇逊型石墨化炉装炉时，装炉电极列间的空间用颗粒状碳材料填充，这种材料称为电阻料，其主要作用是提高炉芯有效电阻和保证向被石墨化制品均匀供热，其数量约占炉芯体积的20%。炉芯内的电热过程主要在电阻料中进行，电阻料应该具有较高的电阻率，才能提高炉芯总电阻，从而使炉芯功率增大，大大缩短石墨化周期时间，提高生产率；但另一方面，电阻料如果电阻率太大，就会与被石墨化制品产生较大的电阻差，导致炉芯各部位的温差过大而增加制品的裂纹。因此电阻料的性质和使用方法在很大程度上决定了石墨化过程的进程和最终结果。

目前常用的电阻料主要有三种：冶金焦、石墨化焦、以及两者按不同比例的混合焦。实际上产中，随着炉芯有效电阻的提高，石墨化炉设备的功率因数也随之增大，这样更有利于提高炉子的生产率和降低电耗，然而传统的冶金焦、石墨化焦及混合焦等电阻料（尤其是冶金焦）在高温条件下因存在不同程度的灰分高、硫分高、真密度低，比电阻高等缺点以及烧损较大（烧损约30~40%）的技术问题，需要不断进行补料，既增加了生产成本，同时也限制了炉芯有效电阻的提高。此外，这些电阻料普遍存在电阻率与被石墨化制品的电阻料之间的电阻差较大，导致炉芯各部位的温差过大而增加了石墨化制品的裂纹，极大地影响了石墨化产品的品质。因此，有必要研究具有优良性质的现有电阻料的替代材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种现有的冶金焦、石墨化焦及混合焦等作为艾奇逊石墨化炉内的电阻料的替代材料，以及利用该替代材料进行石墨化生产高性能石墨碎的方法。

本发明所采取的技术方案是利用焙烧碎替代目前的艾奇逊石墨化炉电阻料（包括冶金焦、石墨化焦及混合焦），所述焙烧碎是指炭素制品在焙烧后产生的废品以及炭块、炭质电极等炭素制品在加工时的切削碎等物料。本发明所述焙烧碎电阻料的性能指标如下：所述焙烧碎的性能指标为：灰分含量为0.5％以下、挥发分含量为1％以下、硫分含量为0.5％以下、水分为0.6～1.2%、颗粒度为10～30mm、比电阻400～500µΏm。

一种优选的技术方案为，所述焙烧碎的性能指标为：灰分含量为0.3～0.4％，挥发分含量为0.8～0.9％，硫分为0.3～0.5%，水分为0.9～1.2%，颗粒度为10～20mm，比电阻400～500µΏm。更为优选的技术方案为，所述焙烧碎的性能指标为：灰分含量为0.3％，挥发分含量为0.9％，硫分为0.35%，水分为0.9%，颗粒度为15～20mm，比电阻400～500µΏm。

一种以上述焙烧碎作电阻料在艾奇逊型石墨化炉内进行石墨化制备石墨碎产品的方法，其特征在于，将电阻料焙烧碎与待焙烧产品在艾奇逊型石墨化炉中混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧90～120 h，然后将石墨化产品和石墨碎附产品冷却，分离，得到体积密度大于2.2g/cm³、灰分小于0.3％、硫分小于0.03％、粉末比电阻小于100µΏm的能够作为再生石墨材料、制作阳极材料的添加材料或作为电炉炼钢工艺的增碳剂的石墨碎产品。

采用本发明利用焙烧碎替代目前的艾奇逊石墨化炉电阻料进行石墨化的方法，与现有的技术相比，其优点与技术效果如下：

本发明方法采用焙烧碎作为艾奇逊石墨化炉内电阻料的替代材料，充分利用了焙烧碎的水分、灰分及硫分远低于冶金焦等电阻料材料相关指标的优点，能够使得石墨化过程在更高的变压器参数工作条件下进行，因而可以更为有效地利用变压器功率，效果极大地优于目前广泛使用的冶金焦、石墨化焦及混合焦等各种电阻料，具有热效率高、强度高、致密性好及环境污染小等显著技术进步。同时，采用焙烧碎做电阻料在艾奇逊型石墨化炉内进行石墨化，石墨化炉内的温度场更为均匀，可减少石墨化产品裂纹，提高石墨化制品的质量。

此外，由于石墨化炉内炉温可达3000℃以上，焙烧碎在起到电阻料作用的同时，经石墨化后还可以附产高性能的质量均匀的石墨碎产品，而石墨碎产品具有良好的导热及导电性，可做再生石墨材料、制作阳极材料时的添加材料及作为电炉炼钢时的增碳剂等。因此，本发明方法利用焙烧碎作为电阻料进行石墨化过程，既可以提高石墨化产品的质量，还可以附产高质量的石墨碎产品，提高了产品附加值，避免了使用其他电阻料进行石墨化时产生废弃电阻料的缺点，取得了 “一举两得”、“变废为宝”的技术效果。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行具体描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。

实施例1

将电阻料与待焙烧产品在石墨化炉中进行混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧90 h，电阻料为灰分含量为0.5％，挥发分含量为1.0％，硫分含量为0.5％，水分为1.2%，颗粒度为10～20mm，比电阻400～500µΏm的焙烧碎。

焙烧后所得的石墨碎产品的纯度为98％，灰分含量为0.28％，硫分含量为0.025％，体积密度为2.25g/cm³，粉末比电阻为98µΏm。

实施例2

将电阻料与待焙烧产品在石墨化炉中进行混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧110 h，电阻料为灰分含量为0.4％，挥发分含量为0.8％，硫分含量为0.4％，水分为0.9%，颗粒度为15～20mm，比电阻400～500µΏm的焙烧碎。

焙烧后所得的石墨碎产品的纯度为99％，灰分含量为0.23％，硫分含量为0.023％，体积密度为2.40g/cm³，粉末比电阻为98µΏm。

实施例3

将电阻料与待焙烧产品在石墨化炉中进行混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧115 h，电阻料为灰分含量为0.5％，挥发分含量为1.0％，硫分含量为0.3％，水分为0.8%，颗粒度为10～20mm，比电阻400～500µΏm的焙烧碎。

焙烧后所得的石墨碎产品的纯度为99％，灰分含量为0.25％，硫分含量为0.027％，体积密度为2.22g/cm³，粉末比电阻为97µΏm。

实施例4

将电阻料与待焙烧产品在石墨化炉中进行混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧100 h，电阻料为灰分含量为0.3％，挥发分含量为0.7％，硫分含量为0.3％，水分为0.7%，颗粒度为15～25mm，比电阻400～500µΏm的焙烧碎。

焙烧后所得石墨碎产品的纯度为99％，灰分含量为0.20％，硫分含量为0.025％，体积密度为2.28g/cm³，粉末比电阻为94µΏm。

实施例5

将电阻料与待焙烧产品在石墨化炉中进行混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧120 h，电阻料为灰分含量为0.3％，挥发分含量为0.9％，硫分含量为0.35％，水分为1.0%，颗粒度为15～30mm，比电阻400～500µΏm的焙烧碎。

焙烧后所得的石墨碎产品的纯度为99％，灰分含量为0.25％，硫分含量为0.022％，体积密度为2.54g/cm³，粉末比电阻为92µΏm。

Claims

1.一种用于艾奇逊型石墨化炉的电阻料，其特征在于，所述电阻料为焙烧碎，所述焙烧碎的性能指标为：灰分0.5％以下，挥发分1％以下，硫分0.5％以下，水分0.6～1.2%，颗粒度10～30mm，比电阻为400～500µΏm。

2.一种以权利要求1所述的电阻料在艾奇逊型石墨化炉内进行石墨化制备石墨碎产品的方法，其特征在于，将电阻料焙烧碎与待焙烧产品在艾奇逊型石墨化炉中混合后在温度3000～3200℃的条件下焙烧90～120 h，然后将石墨化产品和石墨碎附产品冷却，分离，得到体积密度大于2.2g/cm³、灰分小于0.3％、硫分小于0.03％、粉末比电阻小于100µΏm的石墨碎产品。

3.一种石墨碎产品作为再生石墨材料、制作阳极材料的添加材料或作为电炉炼钢工艺的增碳剂应用，其特征在于，上述石墨碎产品根据权利要求2所述的电阻料在艾奇逊型石墨化炉内进行石墨化制备石墨碎产品的方法制备。