CN115572172B - 废旧石墨电极的利用方法及电炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧石墨电极的利用方法及电炉。所述方法包括：将废旧石墨电极制成粉状石墨；将所述粉状石墨与树脂按照预定比例混合，获得涂料；将所述涂料喷涂至电炉的炉衬表面，其中所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃。本发明能够对废旧石墨电极进行二次利用，并能有效阻止熔渣侵蚀电炉炉衬，从而提高电炉炉龄。

Description

废旧石墨电极的利用方法及电炉
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种废旧石墨电极的利用方法及电炉。
背景技术
含钛高炉渣中含有质量百分比为10％～25％的TiO2，将该炉渣进行提钛资源化利用，不但可解决长期堆放的环保问题，还能提高钛资源利用率，为钛工业的发展提供优质原料。
目前最具有产业化前景的路线是含钛高炉渣高温碳化-低温氯化工艺，其中高温碳化工艺流程为含钛高炉热渣进入电炉后配碳熔融还原，制得TiC供低温氯化使用。由于含钛高炉渣中TiO2的特殊性质，市场上常见的电炉耐火材料均会在高温状态下被其迅速侵蚀。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种废旧石墨电极的利用方法及电炉，以解决用于冶炼含钛高炉渣的电炉的耐火材料被迅速侵蚀的问题。
根据本发明的一个方面，提出一种废旧石墨电极的利用方法，包括：将废旧石墨电极制成粉状石墨；将所述粉状石墨与树脂按照预定比例混合，获得涂料；将所述涂料喷涂至电炉的炉衬表面，其中所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃。
根据本发明的一个实施例，利用立磨机、球磨机或雷蒙磨机将所述废旧石墨电极制成粉状石墨。
根据本发明的一个实施例，所述粉状石墨的粒度小于等于50目。
根据本发明的一个实施例，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的任意一种。
根据本发明的一个实施例，所述树脂与所述粉状石墨的质量比为1.5-2.5:100。
根据本发明的一个实施例，所述涂料的喷涂厚度为2-5mm。
根据本发明的一个实施例，所述电炉经过预定时间或预定次数的使用。
根据本发明的一个实施例，所述炉衬的侵蚀厚度大于等于10mm。
根据本发明的另一方面，提出一种电炉，所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃，所述电炉包括：炉衬；以及设于所述炉衬表面的涂层，其中所述涂层包含树脂以及由废旧石墨电极制成的粉状石墨。
在根据本发明实施例的废旧石墨电极的利用方法中，将粉状石墨制成涂料喷涂至电炉的炉衬表面，当电炉用于在不低于1500℃的冶炼温度下冶炼含钛高炉渣时，含钛高炉渣与粉状石墨会在温度大于等于1500℃的条件下反应生产高熔点固相物TiC(即TiO2+C→TiC+CO)，阻止熔渣进一步侵蚀电炉炉衬；并且，粉状石墨与含钛高炉渣熔渣接触时，由于含钛高炉熔渣的短渣性质，在降温初始会立即析出高熔点物质，如镁铝尖晶石、钙钛矿等，进一步保护电炉炉衬免受侵蚀，从而可以延长电炉炉龄，降低电炉的生产成本。并且，利用废旧石墨电极制成粉状石墨，可以实现废旧石墨电极二次利用，节约资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明实施例的废旧石墨电极的利用方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
为减缓耐火材料侵蚀速率，提高电炉炉龄，本发明将废旧石墨电极制粉进而制成涂料喷涂于耐火材料表面，利用含钛高炉熔渣短渣性质以及还原反应生成的高熔点固相物进一步保护炉衬。
图1示出根据本发明实施例的废旧石墨电极的利用方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
步骤S1，将废旧石墨电极制成粉状石墨；
步骤S2，将所述粉状石墨与树脂按照预定比例混合，获得涂料；
步骤S3，将所述涂料喷涂至电炉的炉衬表面，其中所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃。
在根据本发明实施例的废旧石墨电极的利用方法中，将粉状石墨制成涂料喷涂至电炉的炉衬表面，当电炉用于在不低于1500℃的冶炼温度下冶炼含钛高炉渣时，含钛高炉渣与粉状石墨会在温度大于等于1500℃的条件下反应生产高熔点固相物TiC(即TiO2+C→TiC+CO)，阻止熔渣进一步侵蚀电炉炉衬；并且，粉状石墨与含钛高炉渣熔渣接触时，由于含钛高炉熔渣的短渣性质，在降温初始会立即析出高熔点物质，如镁铝尖晶石、钙钛矿等，进一步保护电炉炉衬免受侵蚀，从而可以延长电炉炉龄，降低电炉的生产成本。并且，利用废旧石墨电极制成粉状石墨，可以实现废旧石墨电极二次利用，节约资源。
所述含钛高炉渣包含质量百分比为10％～25％的TiO2。在冶炼过程中，热态的所述含钛高炉渣的温度不低于1300℃。
在步骤S1中，可以利用立磨机、球磨机或雷蒙磨机将所述废旧石墨电极制成粉状石墨。在本发明的实施例中，所述粉状石墨的粒度小于等于50目，从而确保其喷涂于电炉炉衬后能与含钛高炉渣迅速反应。
所述树脂可以为天然树脂或合成树脂。例如，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的任意一种。
在步骤S2中，所述树脂与所述粉状石墨的质量比为1.5-2.5:100。从而保证树脂的用量不会太多，若树脂用量太多，将导致涂料过于黏稠，并且可能影响涂料与含钛高炉渣之间的反应特性；同时保证树脂的用量不会太少，若树脂用量太少，将不利于石墨颗粒的有效分散。
在步骤S3中，所述涂料的喷涂厚度为2-5mm。若喷涂厚度小于该数值范围，涂层将无法起到充分的保护作用；若喷涂厚度大于该数值范围，会导致成本增加，并且2-5mm的涂层厚度已经能够提供足够的保护效果。
在一些实施例中，所述电炉为崭新的、未经使用的电炉。在更优选的实施例中，所述电炉经过预定时间或预定次数的使用，电炉炉衬的侵蚀厚度大于等于10mm。当电炉炉衬被含钛高炉熔渣侵蚀后，其表面相较于新炉衬呈凹凸不平状，更有利于粉状石墨附着在表面。
根据本发明的另一方面，提出一种电炉，所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃，所述电炉包括：炉衬；以及设于所述炉衬表面的涂层，其中所述涂层包含树脂以及由废旧石墨电极制成的粉状石墨。
下面根据具体的实施例进行说明。
实施例1
选用功率为100kVA的直流电弧炉冶炼含钛高炉熔渣，所述电弧炉的炉衬为镁碳砖。待所述电弧炉使用约10炉后，测量其炉衬内径减少约12mm。
将废旧石墨电极制成粒度均小于60目的粉状石墨，将所述粉状石墨与树脂均匀混合，获得涂料，将所述涂料喷涂至所述电弧炉的炉衬表面，喷涂厚度为2.3mm。将含钛高炉熔渣加入喷涂后的所述电弧炉中进行冶炼，冶炼温度为1550℃，反应1.5h。
待炉渣出炉后，将炉衬表面凝固物取样做电镜分析，发现物相主要构成为镁铝尖晶石、钙钛矿、碳化钛等。在此基础上持续开展冶炼共计10炉次，经测量，所述电弧炉的炉衬内径减少≤2mm。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种废旧石墨电极的利用方法，其特征在于，包括：
将废旧石墨电极制成粉状石墨；
将所述粉状石墨与树脂按照预定比例混合，获得涂料；
将所述涂料喷涂至电炉的炉衬表面，其中所述电炉用于冶炼含钛高炉渣，并且冶炼温度不低于1500℃；
所述树脂与所述粉状石墨的质量比为1.5-2.5:100。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用立磨机、球磨机或雷蒙磨机将所述废旧石墨电极制成粉状石墨。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉状石墨的粒度小于等于50目。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂料的喷涂厚度为2-5mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电炉经过预定时间或预定次数的使用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述炉衬的侵蚀厚度大于等于10mm。
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