CN113683424A - 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法 - Google Patents

一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113683424A
CN113683424A CN202111065478.9A CN202111065478A CN113683424A CN 113683424 A CN113683424 A CN 113683424A CN 202111065478 A CN202111065478 A CN 202111065478A CN 113683424 A CN113683424 A CN 113683424A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
dry
paste
heating
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111065478.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113683424B (zh
Inventor
李伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Zichen Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Jilin Kegong Carton Industry Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Kegong Carton Industry Co ltd filed Critical Jilin Kegong Carton Industry Co ltd
Priority to CN202111065478.9A priority Critical patent/CN113683424B/zh
Publication of CN113683424A publication Critical patent/CN113683424A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113683424B publication Critical patent/CN113683424B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/522—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608—Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本申请提供了一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，尤其涉及一种热压冷出法一次性成型石墨坩埚工艺方法。具体包括：将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入混捏锅中进行干混，再加入粘接剂湿混制成糊料，将糊料直接倒入加热状态的成型容器中，加压定型，密度达标后立即降温，快速冷却固化后制成生胚，再瞬时加热容器上模，脱模，焙烧即得。本申请中，通过热压冷出一次成型法，有效解决了利用再生石墨为原料制备的坩埚，结构不均匀，使用时易开裂，受力或膨胀后易破损的问题。整体方案工艺简单，混捏后无需晾料，简化制备流程，而且，无需高压成型，具有节能减排，降本增效的效果。

Description

一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法
技术领域
本发明涉及石墨技术领域，尤其涉及一种热压冷出法一次性成型石墨坩埚工艺方法。
背景技术
石墨是具有六方晶系的晶体结构，其与基础面平行的面间结合力弱，在其面间都很容易剪切，能够支持垂直于基础面的负荷，承载能力强，摩擦系数小。另外，石墨还具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。因具有以上优良的性能，以石墨为原料制备的石墨坩埚，被广泛用于金属冶炼、锂电池负极材料提纯、多晶硅材料冶炼、铸锭等作业过程中，并有着较好的技术经济效果。石墨提纯坩埚应用于锂电池负极材料提纯时，将锂电池负极材料填装在坩埚内并封好盖，整齐摆放在艾奇逊内，通过电流加热坩埚及埚内材料，温度控制在2200℃-2700℃。利用高温除去材料中的挥发份等杂质，并在特定的温度区间内通入卤素气体，将材料中的金属离子氧化除去，使材料纯度达到生产需求。
目前，石墨坩埚的主体原料是结晶形天然石墨或者人造石墨，也有将主体原料与其他改性材料混合后成型制成，其在生产过程中需要经过将原料进行多次高温处理，整个过程工序复杂、能耗大，生产周期长，难于满足实际的使用需求。尤其是利用重新回收获得的再生石墨料制备石墨坩埚时，由于再生石墨料已经经过一次焙烧窑内焙烧的热处理工艺，内部体系已经形成，再经过二次破碎和再次压坯成型后，其结构稳定性都会变差，成型后的石墨坩埚虽然也能参照新制石墨坩埚使用方式进行正常使用，但是这种再生石墨坩埚在高温使用条件下的使用寿命会明显不如新制石墨坩埚。使用过程中易开裂，升温过程中易受力和膨胀不均匀，甚至产生局部破损、漏洞的现象，导致使用过程中的安全隐患，严重制约了石墨材料的二次利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，通过热压冷出一次成型法，改善使用再生石墨制备的坩埚，结构不均匀，使用时易开裂，受力或膨胀后易破损的问题。整体方案工艺简单，混捏后无需晾料，简化制备流程，而且，无需高压成型，具有节能减排，降本增效的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入混捏锅中进行干混，再加入粘接剂湿混制成糊料，将糊料直接倒入加热状态的成型容器中，加压定型，密度达标后立即降温，快速冷却固化后制成生胚，再瞬时加热容器上模，脱模，焙烧即得。
一种再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，具体包括以下步骤：
S1.干混：将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入预处理后的混捏锅中进行干混，干混40min，干料温度120-130℃，得到干混料；
S2.湿混：将粘接剂倒入干混料中进行湿混，湿混40min，湿混温度165-175℃，得到糊料，其中，粘接剂加入量为干混料质量的20-30％；
S3.压型：将糊料倒入具有上下模分别加热冷却功能的成型容器中，开启加热功能，倒入糊料，使其在压力状态下成型，监控糊料密度，达到密度指标开启冷却阀门，未达到密度指标，重复加热加压，至达到密度指标；
S4.冷却糊料，制成生胚；
S5.容器上模瞬时二加热，脱模；
S6.焙烧。
在一优选的实施方式中，步骤S1中，干料为再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒按质量比1:1混合而成，
其中，再生石墨粉粒径小于0.5mm，占干料质量的50％；
石墨化石油焦颗粒的组成为：0.5-4mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％，4-8mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％。
在一优选的实施方式中，步骤S1中，预处理步骤为：混捏锅自身由导热油进行外部加热，加热温度为190-200℃，导热油选自型号：L-QB300有机热载体，待混捏锅内温度加热至170-180℃时，加入干料进行干混，混捏锅内部有铰刀对干混物料进行搅拌。
在一优选的实施方式中，步骤S2中，粘接剂为中温煤沥青，所述中温煤沥青中的灰分按质量百分比计为0.20％、挥发分按质量百分比计为64.2％、水分按质量百分比计为0.06％，粘接剂与干料的质量比为1:4。
在一优选的实施方式中，步骤S3中，成型容器上下模分别具有加热冷却功能，开启加热系统，上下模同时加热，加热温度在160-170℃之间，停止加热，涂抹脱模剂，再倒入糊料，压力状态为18-25Mpa，加压时间为5min，密度指标为1.75-1.80g/cm3；优选的，脱模剂为废机油，所述压力状态为25Mpa；
成型容器上下模加热温度在160-170℃之间时，加入糊料可以使中温煤沥青充分软化为液态，将糊料从松散状态彻底融化，并且原料充分混匀呈均一态，利于后期定型，若低于160℃，糊料内部有细微颗粒，定型后不平整；若高于170℃则生胚密度无法达到标准，后期产品机械强度降低；
其中，密度指标限定为1.75-1.80g/cm3，选取依据是，压型品体密决定焙烧品的体密；压型品体密越高则焙烧品体密越高，密度越高则产品越耐用；超过1.80g/cm3则难以实现本申请技术方案，产品性能反而有所降低。
在一优选的实施方式中，步骤S4中，达到密度指标开启冷却阀门，上下模同时降温，在2分钟内降温至糊料温度为40-50℃。
在一优选的实施方式中，步骤S5中，仅开启上模加热，在1分钟内将上模温度加热至170-175℃，在生胚内部温度为40℃左右时，快速提起上模，上模脱离后借助上模压力可以使生胚脱离下模。
在一优选的实施方式中，上下模分别具有加热冷却功能的成型容器，在上下模模具上，设置有温度监测装置，可以保证测量的实际温度与预设温度差值控制在5℃以内。
在一优选的实施方式中，步骤S6中，
①将压型生坯装入工业环式焙烧炉中摆好，压型生坯的内外用冶金焦粉填充振实，在隔绝空气的情况下，逐步加热，得到一次焙烧品；其中，冶金焦粉粒级区间为0.5-2mm占比30％，2-5mm占比50％，5-10mm占比20％，均匀混合。
②逐步加热条件为：焙烧升温区间，第一温度区间：从室温升至150℃不作要求，自由升温；150-350℃，温升速度4.4℃/h，第一温度区间持续时间为45h；
第二温度区间：从第一温度区间升至350-400℃，温升速度1.7℃/h，第二温度区间持续时间30h；
第三温度区间：从第二温度区间升至400-500℃，温升速度1.25℃/h，第三温度区间持续时间80h；
第四温度区间：从第三温度区间升至500-600℃，温升速度1.8℃/h，第四温度区间持续时间57h；
第五温度区间：从第四温度区间升至600-700℃，温升速度3.8℃/h，第五温度区间持续时间27h；
第六温度区间：从第五温度区间升至700-800℃，温升速度5.0℃/h，第六温度区间持续时间20h；
第七温度区间：从第六温度区间升至800-900℃，温升速度8.0℃/h、第七温度区间持续时间12.5h，保温16.5h，总用时288小时，即可完成焙烧。
与现有技术相比，本发明的一种再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法具有如下优点：
再生石墨，即石墨产品生产过程中产生的废料，先经粉碎机粉碎，再筛分，得到平均粒径0.5mm的再生石墨粉；本发明将碳素行业常见的废料重复利用，可以有效减少废弃物排放，优化资源配置；另外，再生石墨具有如下优点：货源稳定，成本低廉，经济效益高，理化指标：真密度，机械强度、弹性模量、电阻率、导热率、线膨胀系数、石墨化难易程度等效果好，制备出的再生石墨复合材料，可以在保持低成本的前提下，取得良好的稳定性和耐热性。
石墨化石油焦颗粒，石油焦是石油提炼过程中的废渣，石墨化就是把石油焦经过高温处理成石墨的过程，这个过程就是石油焦通电然后经过2400度以上的高温处理，使石油焦的碳分子形态由不规则的排列方式转变成六方形均匀排列的方式。石墨化的石油焦颗粒经超高温处理后，杂质含量更少，其理化指标，线膨胀系数和真密度等也利于与再生石墨粉融合，增强产品强度，降低开裂率。
粘结剂选择需具备以下特点：1、碳素制品生产使用的粘合剂有两种机能,其一是在制品焙烧时焦化,留下足量的强固的碳,使制品获得必要的机械强度和均一的物理、化学性能；其二是具有粘合性,能浸润碳素粉粒使成可塑的料糊,这种料糊或压粉能受压成型,压件在自重作用下不致变形。2、经济性，可以降低原料成本，基于上述原则，出于效果和成本的考量，本方案将煤沥青作为粘结剂。
另外，本申请将粉末和原料颗粒混合，可以产生如下作用：1、增加产品抗折，抗压强度。2、降低产品回涨系数、线性膨胀系数等。经过大量实验研究，纯粉末产品在焙烧时易产生裂纹，尤其再生产品复合材料，更易导致产品性质不稳定。
2、现有技术中，利用再生石墨制备石墨坩埚普遍干混湿混后，还要晾料，以期达到降低糊料温度，增加糊料塑性，增加产品强度的效果，但本发明采用模具上模和下模加热后立即冷却，再瞬时加热上模脱模，将晾料环节在模具内部快速实现，温度控制更理想，而且骤热骤冷更理由固化后生胚性能，分子间结合更加紧密，防止开裂和破损的问题。进而省略常规晾料工艺，有效压缩制备时间，优化工艺流程。
3、现有技术中，通常仅采用升压压制，但本发明中，将加热与升压相结合，减少压力要求，一次压制成型后立即降温固化，减少重复压制步骤，降低压力限定，缩短成型时间，有效节能减排，降本增效。
4、固化制成生胚后，再瞬时加热容器上模，短时间内高温加热可以使生胚表面沥青稍融化，但生胚内部温度保持在40℃左右，仍具备相当高的机械强度，此时提起上模，上模脱离后借助上模压力使产品脱离下模，可以轻松脱模，又不破坏产品表面结构，阻止压机压力撤销后回涨内部产生微裂纹。而且，在外力搬运的情况下也不会发生变形，影响产品质量。
5、本发明中，采用上下模分别加热冷却功能的成型容器，具有加热、加压、监测密度和冷却等模块，且加热或制冷均可以上下模分开实现，完成单侧加热或制冷。将所有成型工序集中在一个装置中完成，利于提升产品的一致性，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种一次性成型石墨坩埚的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，
S1.干混：将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入预处理后的混捏锅中进行干混，干混40min，干料温度120-130℃，得到干混料；
其中，再生石墨粉粒径小于0.5mm，占干料质量的50％；
石墨化石油焦颗粒的组成为：0.5-4mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％，4-8mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％；
预处理步骤为：混捏锅自身由导热油进行外部加热，加热温度为190-200℃，导热油选自L-QB300有机热载体。待混捏锅内温度加热至170-180℃时，加入干料进行干混，混捏锅内部有铰刀对干混物料进行搅拌；
S2.湿混：将粘接剂倒入干混料中进行湿混，湿混40min，湿混温度165-175℃，得到糊料；
其中，粘接剂为中温煤沥青，中温煤沥青中的灰分按质量百分比计为0.20％、挥发分按质量百分比计为64.2％、水分按质量百分比计为0.06％，粘接剂与干料的质量比为1:4。
S3.压型：将糊料倒入具有上下模分别加热冷却功能的成型容器中，开启加热功能，上下模同时加热，加热温度在160-170℃之间，停止加热，涂抹废机油，再倒入糊料，压力状态为25Mpa，加压时间为5min，使其在压力状态下成型，监控糊料密度，达到密度指标开启冷却阀门，未达到密度指标，重复加热加压，至达到密度指标；具体地，密度指标为1.75-1.80g/cm3；
S4.达到密度指标开启冷却阀门，上下模同时降温，在2分钟内降温至糊料温度为40-50℃，制成生胚；
S5.将生坯仅开启上模加热，在1分钟内将上模温度迅速加热至170-175℃，当生胚内部温度为40℃左右时，快速提起上模，上模脱离后借助上模压力可以使生胚脱离下模；
S6.焙烧，①将压型生坯装入工业环式焙烧炉中摆好，压型生坯的内外用冶金焦粉填充振实，在隔绝空气的情况下，逐步加热，得到一次焙烧品；其中，冶金焦粉粒级区间为0.5-2mm占比30％，2-5mm占比50％，5-10mm占比20％，均匀混合。
②逐步加热条件为：焙烧升温区间，第一温度区间：从室温升至150℃不作要求，自由升温；150-350℃，温升速度4.4℃/h，第一温度区间持续时间为45h；
第二温度区间：从第一温度区间升至350-400℃，温升速度1.7℃/h，第二温度区间持续时间30h；
第三温度区间：从第二温度区间升至400-500℃，温升速度1.25℃/h，第三温度区间持续时间80h；
第四温度区间：从第三温度区间升至500-600℃，温升速度1.8℃/h，第四温度区间持续时间57h；
第五温度区间：从第四温度区间升至600-700℃，温升速度3.8℃/h，第五温度区间持续时间27h；
第六温度区间：从第五温度区间升至700-800℃，温升速度5.0℃/h，第六温度区间持续时间20h；
第七温度区间：从第六温度区间升至800-900℃，温升速度8.0℃/h、第七温度区间持续时间12.5h，保温16.5h，总用时288小时，即可完成焙烧。
本实施例制备的石墨坩埚性能测试结果
Figure BDA0003256722420000081
Figure BDA0003256722420000091
由此可见，本申请实施例制备的石墨坩埚平均体积密度达到了1.62g/cm3，其他指标也显著优于现有技术制备的再生石墨坩埚，通过热压冷出一次成型法，有效解决了利用再生石墨为原料制备的坩埚，结构不均匀，使用时易开裂，受力或膨胀后易破损的问题。整体方案工艺简单，混捏后无需晾料，简化制备流程，而且，无需高压成型，具有节能减排，降本增效的效果。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法，其特征在于，将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入混捏锅中进行干混，再加入粘接剂湿混制成糊料，将糊料直接倒入加热状态的成型容器中，加压定型，密度达标后立即降温，快速冷却固化后制成生胚，再瞬时加热容器上模，脱模，焙烧即得。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.干混：将再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒制成干料，倒入预处理后的混捏锅中进行干混，干混40min，干料温度120-130℃，得到干混料；
S2.湿混：将粘接剂倒入干混料中进行湿混，湿混40min，湿混温度165-175℃，得到糊料，其中，粘接剂加入量为干混料质量的20-30％；
S3.压型：将糊料倒入具有上下模分别加热冷却功能的成型容器中，开启加热功能，倒入糊料，使其在压力状态下成型，监控糊料密度，达到密度指标开启冷却阀门，未达到密度指标，重复加热加压，至达到密度指标；
S4.冷却糊料，制成生胚；
S5.容器上模瞬时二加热，脱模；
S6.焙烧。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，干料为再生石墨粉和石墨化石油焦颗粒按质量比1:1混合而成，
其中，再生石墨粉粒径小于0.5mm，占干料质量的50％；
墨化石油焦颗粒的组成为：0.5-4mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％，4-8mm粒径的石墨化石油焦颗粒占干料质量的25％。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，预处理步骤为：混捏锅自身由导热油进行外部加热，加热温度为190-200℃，导热油选自型号：L-QB300的有机热载体，待混捏锅内温度加热至170-180℃时，加入干料进行干混，混捏锅内部有铰刀对干混物料进行搅拌。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，粘接剂为中温煤沥青，粘接剂与干料的质量比为1:4。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，成型容器上下模分别具有加热冷却功能，开启加热系统，上下模同时加热，加热温度在160-170℃之间，停止加热，涂抹脱模剂，再倒入糊料，压力状态为18-25Mpa，加压时间为5min，密度指标为1.75-1.80g/cm3。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脱模剂为废机油，所述压力状态为25Mpa。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，达到密度指标开启冷却阀门，上下模同时降温，在2分钟内降温至糊料温度为40-50℃。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，仅开启上模加热，在1分钟内将上模温度加热至170-175℃，在生胚内部温度为40℃左右时，快速提起上模，上模脱离后借助上模压力可以使生胚脱离下模。
CN202111065478.9A 2021-09-10 2021-09-10 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法 Active CN113683424B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065478.9A CN113683424B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065478.9A CN113683424B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113683424A true CN113683424A (zh) 2021-11-23
CN113683424B CN113683424B (zh) 2023-03-10

Family

ID=78586031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111065478.9A Active CN113683424B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113683424B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114213127A (zh) * 2021-12-31 2022-03-22 吉林科工碳业有限公司 一种石墨坩埚的制备方法
CN114835493A (zh) * 2022-04-08 2022-08-02 眉山士达新材料有限公司 一种负极材料石墨化箱式炉用石墨箱板制造方法
CN115557732A (zh) * 2022-12-02 2023-01-03 石家庄中正碳素有限公司 负极粉专用坩埚成型制备工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102010201A (zh) * 2010-10-08 2011-04-13 九台市科工碳业有限责任公司 用再生石墨制造石墨坩埚的方法
CN105218098A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 武陟县虹桥碳素有限责任公司 一种负极材料高温提纯专用石墨坩埚制造方法
CN105272287A (zh) * 2015-10-15 2016-01-27 大同新成新材料股份有限公司 一种用再生石墨制备石墨坩埚的方法
CN107140984A (zh) * 2017-05-11 2017-09-08 吉林科工碳业有限公司 一次性成型石墨坩埚的制造方法
CN207480858U (zh) * 2017-10-25 2018-06-12 汨罗市华先碳素有限公司 石墨坩埚静压烧结易脱模模具
CN108911750A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 哈尔滨电碳厂 一种耐烧蚀碳石墨材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102010201A (zh) * 2010-10-08 2011-04-13 九台市科工碳业有限责任公司 用再生石墨制造石墨坩埚的方法
CN105272287A (zh) * 2015-10-15 2016-01-27 大同新成新材料股份有限公司 一种用再生石墨制备石墨坩埚的方法
CN105218098A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 武陟县虹桥碳素有限责任公司 一种负极材料高温提纯专用石墨坩埚制造方法
CN107140984A (zh) * 2017-05-11 2017-09-08 吉林科工碳业有限公司 一次性成型石墨坩埚的制造方法
CN207480858U (zh) * 2017-10-25 2018-06-12 汨罗市华先碳素有限公司 石墨坩埚静压烧结易脱模模具
CN108911750A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 哈尔滨电碳厂 一种耐烧蚀碳石墨材料的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114213127A (zh) * 2021-12-31 2022-03-22 吉林科工碳业有限公司 一种石墨坩埚的制备方法
CN114835493A (zh) * 2022-04-08 2022-08-02 眉山士达新材料有限公司 一种负极材料石墨化箱式炉用石墨箱板制造方法
CN115557732A (zh) * 2022-12-02 2023-01-03 石家庄中正碳素有限公司 负极粉专用坩埚成型制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN113683424B (zh) 2023-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113683424B (zh) 一种使用再生石墨热压冷出一次成型制备坩埚的方法
CN101980583B (zh) 一种用于制备石英坩埚的石墨电极的制备方法
CN102206080B (zh) 太阳能光伏产业单晶硅生长热场用石墨材料及其制造方法
CN105272287B (zh) 一种用再生石墨制备石墨坩埚的方法
CN107140984A (zh) 一次性成型石墨坩埚的制造方法
CN102158999A (zh) 一种φ800mm普通功率石墨电极及其生产方法
CN112266248B (zh) 一种利用低质石墨原料制备石墨坩埚的方法
CN104276805A (zh) 一种硬质碳毡的制备方法
CN110590390A (zh) 一种冶金铸造炉用碳纤维石墨坩埚及其制备方法
CN114213127A (zh) 一种石墨坩埚的制备方法
CN107162597A (zh) 一种浇注成型氮化硅结合碳化硅制品的配方及其制作方法
CN112062569B (zh) 一种利用回收料制备石墨坩埚的方法
CN107311686A (zh) 一种石墨电极的新型制备工艺
CN111087249A (zh) 一种石墨质多孔坩埚及其制备方法
CN111647699A (zh) 一种高炉炉底炉缸用炭块及其制造方法
CN114604866A (zh) 一种短流程制备高性能等静压石墨的方法
CN100494507C (zh) 高体密半石墨质阴极炭块及其生产方法
WO2024082709A1 (zh) 一种高强度石墨电极的制备方法
CN106220178B (zh) 一种热交换器用石墨材料及其制备方法
CN109456079A (zh) 矿热炉用保温型微孔电炉炭块的制备方法
CN109503169A (zh) 一种特种石墨及其制备方法
CN108440011A (zh) 一种新型石墨电极生产工艺
CN101420801A (zh) 准超高功率石墨电极
CN107755623A (zh) 汽车离合器压盘铸造方法
CN106220209A (zh) 制备碳化硅木质陶瓷的方法及碳化硅木质陶瓷

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230828

Address after: 130000 Industrial Concentration Zone, Jiutai District, Changchun City, Jilin Province, west of Guihua Bing43rd Road, north of Guihua Meiji Street, east of Guihua Kangle Street, and south of Guihua Bing52nd Street

Patentee after: Jilin Zichen Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 117, Changtong Road, Jiutai, Changchun City, Jilin Province

Patentee before: JILIN KEGONG CARTON INDUSTRY CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right