CN111172560A - 一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，属于炭素材料生产与制造的技术领域，包括下述步骤：S1，压型，S2，一次焙烧，S3，一次浸渍，S4，二次焙烧，S5，机械加工，S6，二次浸渍，S7，三次焙烧或固化。本发明提供一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，通过改变配方原料构成、焙烧温度、浸渍真空度和压力等技术措施，在依然遵循炭素基本生产工艺路线的基础上，实现大幅提高炭板的密度，改善导电性能，延长使用寿命的目的。

Description

一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺
技术领域
本发明属于炭素材料生产与制造的技术领域，具体公开了一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺。
背景技术
电解制氟工业，是通过电解氟氢化钾熔融岩中的无水氟化氢来制备氟气，经常使用的阳极材料为炭素类的非石墨化炭板。在实际生产过程发现中，炭阳极使用初期，对电解质的润湿性较好，有效电解面积大，随着氟化反应的进行，炭电极表面会逐渐被氟化（氧化）生成一层氟碳膜，氟碳膜厚度的增加，致使炭阳极板的导电性能随之变差，甚至会产生脱落现象，不但影响电解制氟阳极炭板的生产使用效率，也增加了生产成本。传统的制氟阳极碳板的生产是以煅后石油焦为原料，用中温沥青为粘结剂，在最高温度为950-1000℃的条件下进行碳化，得到的焙烧品再经最高压力为18MPa的条件下进行浸渍后焙烧碳化，最后用酚醛树脂固化改善抗氧化性能。随着当前制氟企业对制氟电解槽阳极材料的性能要求越来越高，其中，体密1.65-1.67g/cm3；电阻率41-44μΩm，使用寿面在3-5个月的现状已经无法满足用户对高品质制氟阳极板的需求。
发明内容
鉴于当前制氟企业对制氟电解槽阳极材料性能的要求，针对目前使用的制氟阳极炭板强度低、易氟化、氟化后电阻率高影响使用寿命的问题，本发明提供一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，通过改变配方原料构成、焙烧温度、浸渍真空度和压力等技术措施，在依然遵循炭素基本生产工艺路线的基础上，实现大幅提高炭板的密度，改善导电性能，延长使用寿命的目的。
为实现上述目的，本发明提供一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，包括下述步骤：
S1，压型：
①配料：将质量分数为25-35%的骨料和质量分数为38-45%的粉料混合组成混合料，骨料为粒径1-2mm的煅后石油焦或沥青焦，粉料为粒径0.5-0.075mm的煅后石油焦或沥青焦；
②混捏：按照现有炭素生产工艺的通用工序要求，在加热状态下将混合料与质量分数为30-27%的中温改质沥青放到混捏锅中混合，在完全达到混捏温度要求并保持一定时间后，将混合好的糊料取出准备成型；
③成型：按振动成型的工艺将混合好的糊料压制成具有固定形状和大小的生坯炭块；
S2，一次焙烧：
①将压制好的生坯炭块置于焙烧炉中，并用焦粉与石英砂的混合料作为填充料，固定生坯炭块的形状；
②按照碳化曲线表进行升温，获得一次焙烧品；
Figure 461034DEST_PATH_IMAGE001
S3，一次浸渍：
①将一次焙烧产品放置预热炉中预热。
②预热炉中一次焙烧产品达到360-410℃后放于浸渍罐中，在真空度达到-0.095MPa，浸渍压力不小于2.5MP时将溶化后的浸渍专用沥青挤压到碳化后的一次焙烧产品孔隙中，使一次焙烧产品密度增加。
S4，二次焙烧：
按照一次焙烧的碳化曲线表进行升温，获得二次焙烧品；
S5，机械加工：
对二次焙烧后的炭块产品按照制氟阳极碳板的尺寸进行切板加工；
S6，二次浸渍：
加工后的碳板采用环氧树脂进行二次浸渍，工艺过程与步骤S3相同；
S7，三次焙烧或固化：
二次浸渍后在500℃下进行低温固化，得到制氟碳板。
步骤S1前还包括对煅后石油焦和沥青焦的原料进行破碎和筛分，得到1-2mm的骨料颗粒，将原料磨成0.5-0.075mm的粉料。
具体地，骨料和粉料均为煅后石油焦。
具体地，骨料和粉料均为沥青焦。
具体地，骨料为沥青焦，粉料为煅后石油焦
本发明的有益效果是：
1、沥青焦强度高，用其作为骨料，可以提高制氟阳极炭块的体密、抗压和抗折等性能，减少氧化损耗，增加其使用寿命；
2、本发明对制氟阳极炭块制定了特殊的碳化曲线，采用相对平缓的升温曲线，一次焙烧品温度要达到1050℃并保持24h后方可停火，既可以防止高密度炭块的开裂，又要将中温改质沥青彻底碳化，从而达到降低其电阻率，提高导电性能的目的；
3、本发明采用的浸渍工艺技术要求：预热温度需达到360-410℃后，再将产品转至浸渍罐中，真空度需达到-0.095MPa，浸渍压力不小于2.5MP，通过这些措施可使浸渍沥青和抗氧化剂充分填充到炭块气孔中，增加炭块体积密度、强度、提高导炭块抗氧化性和使用寿命等综合效果。
附图说明
图1为制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺的流程图。
具体实施方式
本实施例提供一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，包括下述步骤：
S0，对煅后石油焦和沥青焦的原料进行破碎和筛分，得到1-2mm的骨料颗粒，将原料磨成0.5-0.075mm的粉料；
S1，压型：
①配料：将质量分数为25-35%的骨料和质量分数为38-45%的粉料混合组成混合料，骨料为粒径1-2mm的煅后石油焦或沥青焦，粉料为粒径0.5-0.075mm的煅后石油焦或沥青焦；
②混捏：按照现有炭素生产工艺的通用工序要求，在加热状态下将混合料与质量分数为30-27%的中温改质沥青（粘结剂）放到混捏锅中混合，在完全达到混捏温度要求并保持一定时间后，将混合好的糊料取出准备成型；
③成型：按振动成型的工艺将混合好的糊料压制成具有固定形状和大小的生坯炭块；
S2，一次焙烧：
①将压制好的生坯炭块置于焙烧炉中，并用焦粉与石英砂的混合料作为填充料，固定生坯炭块的形状；
②按照碳化曲线表进行升温，获得一次焙烧品；
碳化曲线表
Figure 495724DEST_PATH_IMAGE001
S3，一次浸渍：
①将一次焙烧产品放置预热炉中预热。
②预热炉中一次焙烧产品达到360-410℃后放于浸渍罐中，在真空度达到-0.095MPa，浸渍压力不小于2.5MP时将溶化后的浸渍专用沥青挤压到碳化后的一次焙烧产品孔隙中，使一次焙烧产品密度增加。
S4，二次焙烧：
按照一次焙烧的碳化曲线表进行升温，获得二次焙烧品；
S5，机械加工：
对二次焙烧后的炭块产品按照制氟阳极碳板的尺寸进行切板加工；
S6，二次浸渍：
加工后的碳板采用环氧树脂进行二次浸渍，工艺过程与步骤S3相同；
S7，三次焙烧或固化：
二次浸渍后在500℃下进行低温固化，得到制氟碳板。
本实施例提供不同混合料、不同用量的粘结剂获得的碳板的参数性能。
Figure 451042DEST_PATH_IMAGE002
其中，工艺一中，骨料为质量分数35%的煅后石油焦，粉料为质量分数38%的煅后石油焦，粘结剂为质量分数27%的中温改质沥青；
工艺二中，骨料为质量分数35%的沥青焦，粉料为质量分数38%的沥青焦，粘结剂为质量分数27%的中温改质沥青；
工艺三中，骨料为质量分数35%的沥青焦，粉料为质量分数38%的煅后石油焦，粘结剂为质量分数27%的中温改质沥青；
工艺四中，骨料为质量分数25%的煅后石油焦，粉料为质量分数45%的煅后石油焦，粘结剂为质量分数30%的中温改质沥青；
工艺五中，骨料为质量分数25%的沥青焦，粉料为质量分数45%的沥青焦，粘结剂为质量分数30%的中温改质沥青；
工艺六中，骨料为质量分数25%的沥青焦，粉料为质量分数45%的煅后石油焦，粘结剂为质量分数30%的中温改质沥青。
上述产品的平均值与现有技术相比，均有一定提升，尤其是骨料采用沥青焦时，效果更为明显。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，其特征在于，包括下述步骤：
S1，压型：
①配料：将质量分数为25-35%的骨料和质量分数为38-45%的粉料混合组成混合料，骨料为粒径1-2mm的煅后石油焦或沥青焦，粉料为粒径0.5-0.075mm的煅后石油焦或沥青焦；
②混捏：按照现有炭素生产工艺的通用工序要求，在加热状态下将混合料与质量分数为30-27%的中温改质沥青放到混捏锅中混合，在完全达到混捏温度要求并保持一定时间后，将混合好的糊料取出准备成型；
③成型：按振动成型的工艺将混合好的糊料压制成具有固定形状和大小的生坯炭块；
S2，一次焙烧：
①将压制好的生坯炭块置于焙烧炉中，并用焦粉与石英砂的混合料作为填充料，固定生坯炭块的形状；
②按照碳化曲线表进行升温，获得一次焙烧品；
Figure 306051DEST_PATH_IMAGE001
S3，一次浸渍：
①将一次焙烧产品放置预热炉中预热；
②预热炉中一次焙烧产品达到360-410℃后放于浸渍罐中，在真空度达到-0.095MPa，浸渍压力不小于2.5MP时将溶化后的浸渍专用沥青挤压到碳化后的一次焙烧产品孔隙中，使一次焙烧产品密度增加；
S4，二次焙烧：
按照一次焙烧的碳化曲线表进行升温，获得二次焙烧品；
S5，机械加工：
对二次焙烧后的炭块产品按照制氟阳极碳板的尺寸进行切板加工；
S6，二次浸渍：
加工后的碳板采用环氧树脂进行二次浸渍，工艺过程与步骤S3相同；
S7，三次焙烧或固化：
二次浸渍后在500℃下进行低温固化，得到制氟碳板。
2.根据权利要求1所述的制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，其特征在于，步骤S1前还包括对煅后石油焦和沥青焦的原料进行破碎和筛分，得到1-2mm的骨料颗粒，将原料磨成0.5-0.075mm的粉料。
3.根据权利要求1所述的制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，其特征在于，所述骨料和粉料均为煅后石油焦。
4.根据权利要求1所述的制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，其特征在于，所述骨料和粉料均为沥青焦。
5.根据权利要求1所述的制氟电解槽阳极用炭板的制造工艺，其特征在于，所述骨料为沥青焦，粉料为煅后石油焦。
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