CN112745123A - 一种碳素材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳素材料制备方法，包括配料步骤和焙烧步骤，配料步骤中加入填充料；所述填充料是煅烧石油焦，且在焙烧步骤中作为填充料使用至少一个焙烧周期。本发明在制作碳素材料时加入填充料，可以明显提高碳素材料的体积密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳素材料制备方法，属于碳素技术领域。
背景技术
碳素材料的体积密度是一个关键的理化指标，对其使用性能有着很大影响，所以生产厂家在制备碳素材料时都要求尽可能提高其体积密度（如石墨电极、碳电极、预焙阳极）。碳素材料的制备一般都是以石油焦为原料，石油焦经过高温煅烧以后进行破碎分级，再按配方进行配料，加入沥青以后混捏得到糊料，糊料成型得到生坯，生坯烧制得到成品或半成品。
一些高功率石墨电极为提高体积密度，在一次焙烧以后，用沥青在高压条件下进行浸渍，再进行二次焙烧，当体积密度达到要求以后再进行石墨化。也有进行二次浸渍三次焙烧以后再进行石墨化。多次浸渍和焙烧的主要目的都是为了提高其体积密度。
再以预焙阳极为例。预焙阳极的体积密度直接影响其电阻率、抗氧化性能、抗热冲击性能和耐压强度。为了提高预焙阳极的体积密度，很多厂家会在配料时加入一定比例的残极。残极的加入对预焙阳极的体积密度提升十分明显，但残极中灰分较高，尤其是钠含量高，会导致空气氧化性指标大幅降低，所以一般残极的掺配比例限制在10%以下。另外，只有配套电解铝的厂家才具有掺配残极的条件，大部分预焙阳极厂家无残极来源，在提高体积密度方面没有较好的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种碳素材料制备方法，具体方案是，
一种碳素材料制备方法，包括配料步骤和焙烧步骤，配料步骤中加入填充料；所述填充料是煅烧石油焦，且在焙烧步骤中作为填充料使用至少一个焙烧周期。
进一步的，所述填充料的粒度不小于0.5mm。粒度过小的粉状填充料灰分较高，在掺配前应当筛除粉料。
进一步的，所述填充料的加入量在干料中不大于30wt%。
进一步的，所述填充料在焙烧步骤中使用不超过三个焙烧周期。多次使用后的填充料磨损较大，粉料多，灰分大，不适宜掺配到干料中。
本发明的有益点在于，本发明在制作碳素材料时加入填充料，可以明显提高碳素材料的体积密度。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
以制备预焙阳极为例，预焙阳极的生产步骤包括石油焦煅烧，煅烧石油焦的中碎、筛分，干料的配料、混合，加入沥青以后进行混捏，成型得到生坯，生坯焙烧后得到预焙阳极。其中，干料的配料是将不同粒度的煅烧石油焦以及粉料按设定的配方进行配料。焙烧是将生坯装入敞开式环式焙烧炉的料箱中，用填充料对料箱内的生坯进行覆盖，再进行加热焙烧，填充料的作用是传递热量和隔绝空气。目前，大部分厂家均是以煅烧石油焦为填充料。基于填充料的作用，要求填充料具有一定的透气性和流动性。煅烧石油焦在作为填充料多次循环使用以后，由于磨损会产生大量细粉料，整体透气性和流动性变差，必须与新的煅烧石油焦混合使用。而且，需要定期将填充料中的细粉料筛分出来，保持其透气性和流动性，筛分出来的细粉料作为废料低价卖掉。
发明人偶然发现，作为填充料使用过的煅烧石油焦，具有很高的振实密度。在实验室制取预焙阳极样品时，在干料中掺入一定比例的填充料，可以明显提高样品的体积密度，填充料在干料中掺配比例达到10wt%时，实验制取的样品体积密度从1.52g/cm3提高至1.54g/cm3，掺配比例达到20wt%时，体积密度提高至1.56 g/cm3，掺配比例达到30wt%时，体积密度提高至1.58g/cm3。
发明人认为，煅烧石油焦在作为填充料使用时，生坯排出的沥青挥发分，一部分透过填充料进入焙烧炉的火道中燃烧，另一部分被作为填充料的煅烧石油焦吸附。吸附在煅烧石油焦内部的挥发分，在料箱内经过高温焦化，煅烧石油焦的孔隙率降低，密实度提高。通过检测，作为填充料使用两个生产周期以后的煅烧石油焦，其振实密度提高了8~10%。因此，使用该填充料制作碳素材料时，能显著提高碳素材料的体积密度。
而且，煅烧石油焦在焙烧工序中作为填充料使用是常规手段，可以在现有工艺的基础上，直接将煅烧石油焦质的填充料作为制作碳素材料的原料使用，不需要额外增加处理步骤，因此不会增加成本。
另外，该方法可以缩短填充料的更新周期，因此填充料的磨损减少，填充料的报废量也相应减少，可以节约填充料的使用成本。
由于常规碳素材料，如碳电极、石墨电极，从石油焦煅烧到焙烧步骤的工艺基本一致，因此，本技术方案及原理同样适用于其他碳素材料的制备，且可以产生相同或相近的技术效果。
Claims (4)
1.一种碳素材料制备方法，包括配料步骤和焙烧步骤，其特征在于：在配料步骤中加入填充料；所述填充料是煅烧石油焦，且在焙烧步骤中作为填充料使用至少一个焙烧周期。
2.根据权利要求1所述的碳素材料制备方法，其特征在于：所述填充料的粒度不小于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的碳素材料制备方法，其特征在于：所述填充料的加入量在干料中不大于30wt%。
4.根据权利要求1所述的碳素材料制备方法，其特征在于：所述填充料在焙烧步骤中使用不超过三个焙烧周期。
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| CN202110094539.8A CN112745123A (zh) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 一种碳素材料制备方法 |
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| CN (1) | CN112745123A (zh) |
Citations (5)
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