CN112837842A - 一种电极糊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电极糊及其制备方法，本发明中的电极糊由电煅无烟煤、煅后石油焦、树脂改性沥青和改性的复合添加剂组成，本发明首先通过对电煅无烟煤、煅后石油焦以及改性的复合添加剂中的复合添加剂的粒径进行限定，不同粒径的各组分混合有利于各组分的紧密堆积，降低电极糊的空隙，提高了本发明所述的电极糊的力学强度。其次，本发明中利用类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3本身具有的不同形状提高电极糊的无序程度，从而降低了电极糊的电阻率；此外，改性的复合添加剂在电极糊中可以形成的导热网，有利于电极糊受热均匀，实现电极糊的充分烧结，避免电极发生软断现象。

Description

一种电极糊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种自焙电极技术领域，具体地，涉及一种电极糊及其制备方法。
背景技术
电极糊是铁合金炉、电石炉、矿热炉等电炉设备经常使用的导电材料，它是依靠矿热炉内的热量完成焙烧的，因此，电极的消耗速度与焙烧速度相匹配是电极糊使用的关键。同时电极糊在使用过程中比较大的问题就是因为电极软断和硬断引起的安全事故。
近年来，随着矿热炉逐步向大型化、密闭化方向发展，电极在焙烧过程中由开放式炉型获得较多的传导热和辐射热转变为只有为传导热一种，因此电极从炉内获得的热量大幅减少，这严重影响了电极糊的焙烧速度，进而极易导致电极糊使用过程中软断现象的发生。此外，电极糊中的灰分大以及电极糊在加热过程中会产生挥发组分，使得电极糊中的杂质含量增多，从而对电极糊的烧结质量产生很大的影响，从而导致烧结后的电极糊的出现强度地、电阻率高、抗热震性差以及质量不稳定的等现象。
因此，为了提高使用电极糊的安全性，亟需研发出一种具有高强度并且能够快速烧结的电极糊
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种电极糊。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电极糊，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002883989090000011
Figure BDA0002883989090000021
优选地，所述电煅无烟煤由粒径为12-20mm的电煅无烟煤、粒径为7-12mm的电煅无烟煤和粒径为3-7mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
优选地，所述煅后石油焦由粒径为0.1-2mm的煅后石油焦和粒径为0.03-0.01mm的煅后石油焦按质量比为1：(9-10)组成。
优选地，所述改性的复合添加剂由硅烷偶联剂对复合添加剂改性获得；其中，所述硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为4-7:100。
优选地，所述复合添加剂包括类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3；其中，所述类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3的质量比为(1.2-1.8):(0.8-1.2):(0.4-0.7)。
优选地，所述类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3的粒径均为纳米级。
本发明的另一目的是提供一种电极糊的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、首先将复合添加剂通过超声分散在溶剂，然后再往溶剂中加入硅烷偶联剂并继续超声，最后对其进行真空干燥获得改性的复合添加剂；
步骤2、首先将步骤1获得的改性的复合添加剂与电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ；
步骤3、经混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得所述电极糊。
优选地，所述溶剂为无水乙醇或丙酮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中电煅无烟煤由3种不同粒径的电煅无烟煤组成，煅后石油焦由2种不同粒径的煅后石油焦组成，而改性的复合添加剂中的复合添加剂为纳米级，本发明中的电极糊主要通过不同粒径电煅无烟煤、煅后石油焦、改性的复合添加剂与树脂改性沥青混合得到，因此，不同粒径的各组分混合有利于各组分紧密堆积，降低电极糊的空隙，提高了本发明所述的电极糊的力学强度。
(2)本发明中的改性的复合添加剂中的复合添加剂由类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3组成，在本发明中，类石墨烯氮化碳呈片状，而碳化硅晶须呈纤维状，Al2O3呈球状，通过将类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须以及Al2O3改性后加入到电极糊中，一方面有利于提高电极糊的无序程度，从而降低了电极糊的电阻率。另一方面，类石墨烯氮化、碳化硅晶须以及Al2O3改性后加入在电极糊中，可以形成很好的导热网，有利于热量在电极糊中的传导，实现电极糊的充分烧结，降低焙烧电机在使用过程发生软断现象的概率。
(3)本发明用硅烷偶联剂对复合添加剂进行改性，提高了复合添加剂与电煅无烟煤、煅后石油焦和树脂改性沥青之间的混合，进一步实现改性的复合添加剂在电极糊中的分散，有利于改性的复合添加剂形成导热网，进一步提高改性的复合添加剂的导热性。
(4)本发明中的碳化硅晶须除了与类石墨烯氮化碳和Al2O3形成导热网，氮化硅晶须并且碳化硅晶须还可增强电极糊的力韧性，降低焙烧电机在使用过程发生软断现象的概率。
具体实施方式
下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
其中，本发明实施例所用原材料均为市售。
实施例1
一种电极糊，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002883989090000031
其中，电煅无烟煤由平均粒径12mm的电煅无烟煤、平均粒径7mm的电煅无烟煤、平均粒径3mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
煅后石油焦由平均粒径为0.1mm的煅后石油焦粉和平均粒径为0.03mm的煅后石油焦粉按质量比为1:9组成。
复合添加剂由类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3按质量比为1.2:0.8:0.4组成，并且类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3均为纳米级；此外，本实施例中的类石墨烯氮化碳呈片状、碳化硅晶须呈纤维状、Al2O3呈球状。
改性的复合添加剂由硅烷偶联剂对复合添加剂进行改性后获得，并且硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为4:100。本实施例中的硅烷偶联剂为KH570。
在上述的基础上，一种电极糊的制备方法具体包括以下步骤：
步骤1、首先将复合添加剂通过超声分散在无水乙醇中，然后再往无水乙醇中加入KH570并继续超声，最后对其进行真空干燥后获得改性的复合添加剂。
步骤2、首先将步骤1获得的改性的复合添加剂与将电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ。
步骤3、将混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得电极糊。
在本实例中，按照行业标准《YB/T5215-2015电极糊》对本实例制备电极糊进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例2
一种电极糊，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002883989090000041
其中，电煅无烟煤由平均粒径12mm的电煅无烟煤、平均粒径7mm的电煅无烟煤、平均粒径3mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
煅后石油焦由平均粒径为0.1mm的煅后石油焦粉和平均粒径为0.03mm的煅后石油焦粉按质量比为1:10组成。
复合添加剂由类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3按质量比为1.8:1.2:0.7组成，并且类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3均为纳米级；此外，本实施例中的类石墨烯氮化碳呈片状、碳化硅晶须呈纤维状、Al2O3呈球状。
改性的复合添加剂由硅烷偶联剂对复合添加剂进行改性后获得，并且硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为7:100。本实施例中的硅烷偶联剂为KH570。
在上述的基础上，一种电极糊的制备方法具体包括以下步骤：
步骤1、首先将复合添加剂通过超声分散在无水乙醇中，然后再往无水乙醇中加入KH570并继续超声，最后对其进行真空干燥后获得改性的复合添加剂。
步骤2、首先将步骤1获得的改性的复合添加剂与将电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ。
步骤3、将混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得电极糊。
在本实例中，按照行业标准《YB/T5215-2015电极糊》对本实例制备电极糊进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例3
一种电极糊，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002883989090000051
其中，电煅无烟煤由平均粒径12mm的电煅无烟煤、平均粒径7mm的电煅无烟煤、平均粒径3mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
煅后石油焦由平均粒径为0.1mm的煅后石油焦粉和平均粒径为0.03mm的煅后石油焦粉按质量比为1:9.7组成。
复合添加剂由类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3按质量比为1.5:1.1:0.7组成，并且类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3均为纳米级；此外，本实施例中的类石墨烯氮化碳呈片状、碳化硅晶须呈纤维状、Al2O3呈球状。
改性的复合添加剂由硅烷偶联剂对复合添加剂进行改性后获得，并且硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为5:100。本实施例中的硅烷偶联剂为KH570。
在上述的基础上，一种电极糊的制备方法具体包括以下步骤：
步骤1、首先将复合添加剂通过超声分散在无水乙醇中，然后再往无水乙醇中加入KH570并继续超声，最后对其进行真空干燥后获得改性的复合添加剂。
步骤2、首先将步骤1获得的改性的复合添加剂与将电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ。
步骤3、将混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得电极糊。
在本实例中，按照行业标准《YB/T5215-2015电极糊》对本实例制备电极糊进行性能测试，其测试结果如表1所示。
对比例1
一种电极糊，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002883989090000061
其中，电煅无烟煤由平均粒径12mm的电煅无烟煤、平均粒径7mm的电煅无烟煤、平均粒径3mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
煅后石油焦由平均粒径为0.1mm的煅后石油焦粉和平均粒径为0.03mm的煅后石油焦粉按质量比为1:9.7组成。
改性的碳化硅晶须由硅烷偶联剂对碳化硅晶须进行改性后获得，并且硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为5:100。本实施例中的硅烷偶联剂为KH570。
在上述的基础上，一种电极糊的制备方法具体包括以下步骤：
步骤1、首先将碳化硅晶须通过超声分散在无水乙醇中，然后再往无水乙醇中加入KH570并继续超声，最后对其进行真空干燥后获得改性的碳化硅晶须。
步骤2、首先将步骤1获得的改性的碳化硅晶须与将电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ。
步骤3、将混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得电极糊。
在本实例中，按照行业标准《YB/T5215-2015电极糊》对本实例制备电极糊进行性能测试，其测试结果如表1所示。
对比例2
将市面上的常规电极糊按按照行业标准《YB/T5215-2015电极糊》对本实例制备电极糊进行性能测试，其测试结果如表1所示。
测试分析：
表1.上述实施例和对比例制备的电极糊的性能测试表
Figure BDA0002883989090000071
由表1数据可知，本发明制得的电极糊具有灰分少、电阻率低、机械强度高、稳定性好等优点，是一种具有良好的综合性能和市场前景的电极糊。
本发明中不同的形状结构组成的改性的复合添加剂，增加了电极糊的无序程度，从而降低了电极糊的电阻率；此外，改性的复合添加剂还在电极糊中形成导热网，从而提高了电极糊的热导率，提高电极糊的导热效果，有利于电极糊焙烧。
以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电极糊，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002883989080000011
。
2.根据权利要求1所述的一种电极糊，其特征在于，所述电煅无烟煤由粒径为12-20mm的电煅无烟煤、粒径为7-12mm的电煅无烟煤和粒径为3-7mm的电煅无烟煤按质量比为1:2.5:1.5组成。
3.根据权利要求2所述的一种电极糊，其特征在于，所述煅后石油焦由粒径为0.1-2mm的煅后石油焦和粒径为0.03-0.01mm的煅后石油焦按质量比为1：(9-10)组成。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种电极糊，其特征在于，所述改性的复合添加剂由硅烷偶联剂对复合添加剂改性获得；其中，所述硅烷偶联剂与复合添加剂的质量比为4-7:100。
5.根据权利要求4所述的一种电极糊，其特征在于，所述复合添加剂包括类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3；其中，所述类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3的质量比为(1.2-1.8):(0.8-1.2):(0.4-0.7)。
6.根据权利要求5所述的一种电极糊，其特征在于，所述类石墨烯氮化碳、碳化硅晶须和Al2O3的粒径均为纳米级。
7.一种制备权利要求1-7任一项所述的电极糊的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、首先将复合添加剂通过超声分散在溶剂，然后再往溶剂中加入硅烷偶联剂并继续超声，最后对其进行真空干燥获得改性的复合添加剂；
步骤2、首先将步骤1获得的改性的复合添加剂与电煅无烟煤、煅后石油焦充分混合得到混合物Ⅰ，对混合物Ⅰ进行加热直到熔化后继续加入树脂改性沥青并进行湿混得到混合物Ⅱ；
步骤3、经混合物Ⅱ趁热拉糊成型，获得所述电极糊。
8.根据权利要求7所述的一种电极糊的制备方法，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇或丙酮。
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