CN117550895A - 一种块体炭材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种块体炭材料的制备方法，所述方法包括：得到具有设定粒度的生焦；将所述生焦进行第一混合，后与粘结剂进行第二混合，得到糊料；将所述糊料进行成型，得到生坯；将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料。本申请内容解决了传统块体炭材料焙烧过程中，粘结剂结焦与煅后焦、石墨碎等原料焦收缩差异较大引起制品空隙和裂纹较多而导致性能降低的技术问题，同时还避免了以生焦为原料制备块体炭材料工艺条件要求高，制备成本高，工序较多，生产周期长的缺陷。

Description

一种块体炭材料的制备方法
技术领域
本申请涉及炭素材料技术领域，尤其涉及一种块体炭材料的制备方法。
背景技术
块体炭材料是指经过成型和热处理过程制备的具有一定形状的炭材料，包括铝用炭阳极、铝用阴极炭块、石墨电极、各向同性石墨等。块体炭材料制备一般使用煅后焦、石墨碎等作为原料，经过配料，添加粘结剂后混捏成型，然后焙烧，有些还需要进行石墨化。
然而，在块体炭材料的制备过程中，粘结剂在焙烧过程中结焦，随着焙烧过程中温度的提高，粘结剂结焦的真密度提高、并发生较明显的体积收缩，而块体炭材料中的煅后焦或石墨碎由于已经经过高温热处理，在焙烧过程中基本不会发生收缩，因此粘结剂结焦与煅后焦、石墨颗粒间不可避免地存在体积变化的差异，导致炭材料内部产生应力，并导致孔隙和裂纹增多，对炭材料的强度、导电性、孔隙率等指标造成不良影响。
发明内容
本申请提供了一种块体炭材料的制备方法，以解决传统块体炭材料焙烧过程中，粘结剂结焦与煅后焦、石墨碎等原料焦收缩差异较大引起制品空隙和裂纹较多而导致性能降低的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种块体炭材料的制备方法，所述方法包括：
得到具有设定粒度的生焦；
将所述生焦进行第一混合，后与粘结剂进行第二混合，得到糊料；
将所述糊料进行成型，得到生坯；
将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料。
可选的，所述设定粒度包括：小于0.15mm的颗粒、0.15mm～1mm的颗粒以及大于1mm的颗粒；其中，以质量百分数计，
所述小于0.15mm的颗粒的含量为25％～80％，所述0.15mm～1mm的颗粒的含量为10％～75％，所述大于1mm的颗粒的含量为≤65％。
可选的，所述小于0.15mm的颗粒包括0.075mm以下的颗粒，所述0.075mm以下的颗粒的含量占所述小于0.15mm的颗粒的含量的55％～75％。
可选的，所述生焦包括如下至少一种：生石油焦、生沥青焦。
可选的，所述生焦的挥发分为3％～10.5％。
可选的，所述粘结剂包括如下至少一种：煤沥青、石油沥青，所述粘结剂的结焦值不低于40％。
可选的，相对于1重量份所述的糊料，所述粘结剂为0.13重量份～0.28重量份。
可选的，所述第一混合的温度与所述第二混合的温度满足如下关系式：-10℃≤T2-T1
≤40℃，
所述第二混合的温度对应所述粘结剂的表观粘度为200mPa·s～3000mPa·s，
式中，T1表示第一混合的温度，T2表示第二混合的温度。
可选的，所述成型的方式包括如下一种：振动成型、挤压成型。
可选的，所述将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料，包括：
将所述生坯进行焙烧，并分阶段控制所述焙烧的升温速率，得到块体炭材料；其中，所述升温速率包括：第一段升温速率、第二段升温速率、第三段升温速率、第四段升温速率以及第五段升温速率，
所述第一段升温速率为4℃/h～20℃/h，所述第二段升温速率为3℃/h～15℃/h，所述第三段升温速率为1℃/h～5℃/h，所述第四段升温速率为2℃/h～8℃/h，所述第五段升温速率为3℃/h～15℃/h。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该块体炭材料的制备方法，生焦替代传统工艺中的煅后焦或石墨碎等作为原料，与粘结剂一起进行块体炭材料的制备，焙烧过程中原料焦颗粒与粘结剂结焦之间的形变差异小，产生的应力减小，孔隙和裂纹减少，从而使得块体炭材料的强度、导电性等指标得到改善，并且由于焙烧过程中体积收缩较大，制品体积密度较高；所使用的生焦粒度较大，混捏时所需粘结剂减少，有利于减少焙烧时的裂纹等缺陷。综上，解决了传统块体炭材料焙烧过程中，粘结剂结焦与煅后焦、石墨碎等原料焦收缩差异较大引起制品空隙和裂纹较多而导致性能降低的技术问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种块体炭材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
除非另有特别说明，本申请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。
第一方面，本申请提供了一种块体炭材料的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
S1、得到具有设定粒度的生焦；
在一些实施方式中，所述设定粒度包括：小于0.15mm的颗粒、0.15mm～1mm的颗粒以及大于1mm的颗粒；其中，以质量百分数计，
所述小于0.15mm的颗粒的含量为25％～80％，所述0.15mm～1mm的颗粒的含量为10％～75％，所述大于1mm的颗粒的含量为≤65％。
在本申请实施例中，使用未经历过高温热处理的生焦替代煅后焦或石墨碎等作为原料，与粘结剂一起进行块体炭材料的制备，则在焙烧过程中块体炭材料内部的生焦颗粒和粘结剂结焦均会随着焙烧温度升高而收缩，由于原料焦颗粒与粘结剂结焦之间的形变差异减小，产生的应力将大大减小，产生的孔隙和裂纹也大大减少，炭材料的强度、导电性、孔隙率等指标将得到改善。将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到上述具有设定粒度的生焦。适当的粒度设置可以保证制品具有较高的体积密度，且可以避免粘结剂的用量过高，减少焙烧过程中裂纹、变形等缺陷。小于0.15mm的颗粒的含量过低，细粉用量不足，体积密度将降低；小于0.15mm的颗粒的含量过高，将使粘结剂的用量过高，焙烧过程中制品容易产生裂纹、变形等缺陷。0.15mm～1mm颗粒的含量过低，将造成0.15～1mm这一中间粒级的颗粒过少，从而影响制品体积密度，此粒级颗粒过多，意味着小于0.15mm的颗粒不足，同样影响体积密度。大于1mm以上颗粒的的含量设定是为了满足制备不同粒级配方产品的需要。具体地，上述小于0.15mm的颗粒的含量可以为25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％等，0.15mm～1mm的颗粒的含量可以为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％等，大于1mm的颗粒的含量可以为65％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、0％等。
在一些实施方式中，所述小于0.15mm的颗粒包括0.075mm以下的颗粒，所述0.075mm以下的颗粒的含量占所述小于0.15mm的颗粒的含量的55％～75％。
在本申请实施例中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下的细粉过多，将造成粘结剂用量增加，制品容易在焙烧过程中产生缺陷；0.075mm以下的细粉过少，会造成颗粒堆积体中的细孔隙填充不足，造成制品体积密度降低。具体地，该0.075mm以下的颗粒的含量可以占上述小于0.15mm的颗粒的含量的55％、60％、65％、70％、75％等。
在一些实施方式中，所述生焦包括如下至少一种：生石油焦、生沥青焦。
在本申请实施例中，生石油焦、生沥青焦灰分低，来源广，价格低廉。
在一些实施方式中，所述生焦的挥发分为3％～10.5％。
在本申请实施例中，生焦挥发分过高，将使焙烧过程中产生过多的挥发气体，容易造成制品产生裂纹和变形等缺陷；生焦挥发分过低，生焦内部结构的稳定性增加，在后续焙烧过程中体积收缩率有限，与粘结剂结焦的收缩率差异增加，导致炭材料内部产生的应力增加，孔隙和裂纹增多。具体地，该生焦的挥发分可以为3％、5％、7％、9％、10.5％等，优选地，上述生焦的挥发分可以为5％～9％。此外，上述生焦水分不大于0.5％，保证第一混合和第二混合时物料的温度和质量，进而保证了制品性能。
S2、将所述生焦进行第一混合，后与粘结剂进行第二混合，得到糊料；
在本申请实施例中，第一混合为干混，第二混合为湿混。
在一些实施方式中，所述粘结剂包括如下至少一种：煤沥青、石油沥青，所述粘结剂的结焦值不低于40％。
在本申请实施例中，选取上述煤沥青、石油沥青作为粘结剂，这些粘结剂灰分低，来源广，价格低廉。
在一些实施方式中，相对于1重量份所述的糊料，所述粘结剂为0.13重量份～0.28重量份。
在本申请实施例中，适量的粘结剂保证制品的性能。过多的粘结剂可能会导致制品的气孔多，挥发分高；过少的粘结剂可能会导致糊料太干，出现裂纹。具体的，该粘结剂可以为0.13重量份、0.15重量份、0.17重量份、0.19重量份、0.21重量份、0.23重量份、0.25重量份、0.28重量份等。此外，控制上述粘结剂的结焦值，以控制焙烧过程中粘结剂结焦，从而保证制品孔隙率，体积密度和强度。具体地，该粘结剂的结焦值可以为41％、45％、50％、55％等。
在一些实施方式中，所述第一混合的温度与所述第二混合的温度满足如下关系式：
-10℃≤T2-T1≤40℃，
所述第二混合的温度对应所述粘结剂的表观粘度为200mPa·s～3000mPa·s，
式中，T1表示第一混合的温度，T2表示第二混合的温度。
在本申请实施例中，第二混合的温度下粘结剂的表观粘度应处于200～3000mPa·s。煤沥青和石油沥青类粘结剂随着温度升高，表观粘度降低。如果第二混合时温度过高，虽然粘结剂表观粘度低，有利于浸润生焦颗粒，但粘结剂易老化，影响糊料质量；如果第二混合时温度过高，粘结剂表观粘度高，粘结剂不易润湿生焦，影响混捏效果和糊料质量。具体地，该表观粘度可以为200mPa·s、400mPa·s、600mPa·s、800mPa·s、1000mPa·s、1500mPa·s
、2000mPa·s、2500mPa·s、3000mPa·s等。上述第一混合的温度与第二混合的温度的差值在一定范围内，保证制品的质量。若第一混合的温度远低于第二混合的温度温度，湿混时温度难以快速提升到所需温度，影响湿混效果；若第一混合的温度远高于第二混合的温度，将造成湿混时温度难以降低到适宜范围，造成糊料温度高，粘结剂易老化，糊料质量差，影响后续成型。具体地，该差值可以为-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃等。
S3、将所述糊料进行成型，得到生坯；
在一些实施方式中，所述成型的方式包括如下一种：振动成型、挤压成型。
在本申请实施例中，上述成型方式适合塑性糊料的成型，制品性能好，且效率较高。
S4、将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料。
在一些实施方式中，所述将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料，包括：
将所述生坯进行焙烧，并分阶段控制所述焙烧的升温速率，得到块体炭材料；其中，所述升温速率包括：第一段升温速率、第二段升温速率、第三段升温速率、第四段升温速率以及第五段升温速率，
所述第一段升温速率为4℃/h～20℃/h，所述第二段升温速率为3℃/h～15℃/h，所述第三段升温速率为1℃/h～5℃/h，所述第四段升温速率为2℃/h～8℃/h，所述第五段升温速率为3℃/h～15℃/h。
在本申请实施例中，通过设置生坯的焙烧温度曲线以实现分阶段控制所述焙烧的升温速率，具体地，上述焙烧包括：从室温以4～20℃/h的升温速率升温至250℃(第一段)，再以3～15℃/h的升温速率升温至350℃(第二段)，以1～5℃/h的升温速率升温至500℃(第三段)，以2～8℃/h的升温速率升温至650℃(第四段)，然后以3～15℃/h的升温速率升至保温温度(第五段)，并在保温温度下维持10～90h。保温温度处于850～1200℃之间。炭素生坯焙烧时中间温度段挥发分排出剧烈，需要放慢升温速率(250～650℃温度段，尤其是350～500℃)，以避免产生裂纹、变形等缺陷；低温和高温段可稍加快升温速率，以在一定程度上节约能源，提高生产效率。具体地，上述第一段升温速率可以为4℃/h、8℃/h、12℃/h、16℃/h、20℃/h等，上述第二段升温速率为3℃/h、6℃/h、9℃/h、12℃/h、15℃/h等，上述第三段升温速率为1℃/h、3℃/h、5℃/h等，上述第四段升温速率为2℃/h、4℃/h、6℃/h、8℃/h等，上述第五段升温速率为3℃/h、6℃/h、9℃/h、12℃/h、15℃/h等。此外，保温温度视产品需要而定，一般在850～1200℃之间；保温时间既需要满足制品焙烧充分的需要，也考虑节约能源和提高效率，设置在10～90h比较合适。本申请实施例中的焙烧温度曲线可满足所述生坯的焙烧需要，同时考虑了焙烧节能和提高效率。上述室温可以是指10～35℃区间内的温度。
综上，本申请提供的块体炭材料的制备方法，至少具有以下有益效果：
1)使用生焦替代传统工艺中的煅后焦或石墨碎等作为原料，与粘结剂一起进行块体炭材料的制备，焙烧过程中原料焦颗粒与粘结剂结焦之间的形变差异小，产生的应力减小，孔隙和裂纹减少，块体炭材料的强度、导电性等指标得到改善。并且由于焙烧过程中体积收缩较大，制品体积密度较高。
2)原料生焦无需磨至几十微米甚至几微米以下的极细粒度，破碎筛分容易，对设备要求低；
3)所使用的生焦粒度较大，混捏时所需粘结剂减少，有利于减少焙烧时的裂纹等缺陷；4)
糊料无需经过轧片、重新磨粉的工序；
5)糊料采用振动成型或挤压成型，成型质量好，效率较高；
6)方便大尺寸坯体成型，对成型工艺要求较低；
7)焙烧后无需进一步浸渍。
8)以生焦为原料制备块体炭材料的工艺条件要求较低，工序较少，制备周期较短，制备成本低，产品性能优良。并可以应用于铝用炭阳极、石墨化阴极炭块、石墨电极、各向同性石墨等块体炭材料的制备过程。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
本申请实施例提供了一种块体炭材料的制备方法，具体的工艺步骤请参见实施例1～6。
实施例1
S11、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦为石油焦A，其水分为0.22％，挥发分8.82％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为28％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为25％，1-3mm颗粒的重量百分比为28％，3-6mm颗粒的重量百分比为19％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为59.35％。
S21、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂为结焦值56.30％的煤沥青H。粘结剂占糊料的重量百分比为13％。干料干混的温度T1为140℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为180℃，T2-T1为40℃。湿混温度180℃下粘结剂的表观粘度为468mPa·s。
S31、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为振动成型。
S41、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以20℃/h的升温速率升温至250℃，再以10℃/h的升温速率升温至350℃，以5℃/h的升温速率升温至500℃，以8℃/h的升温速率升温至650℃，然后以15℃/h的升温速率升至保温温度1160℃，并在保温温度下维持10h。
实施例2
S12、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦为沥青焦P，其水分为0.25％，挥发分5.05％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为80％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为10％，1-2mm颗粒的重量百分比为10％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为55.30％。
S22、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂由结焦值56.30％的煤沥青H和结焦值42.91％的石油沥青K混合而成，煤沥青H与石油沥青K的重量比为50％：50％。粘结剂占糊料的重量百分比为27.8％。干料干混的温度T1为145℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为165℃，T2-T1为20℃。湿混温度165℃下粘结剂的表观粘度为854mPa·s。
S32、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为挤压成型。
S42、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以10℃/h的升温速率升温至250℃，再以5℃/h的升温速率升温至350℃，以1℃/h的升温速率升温至500℃，以2℃/h的升温速率升温至650℃，然后以3℃/h的升温速率升至保温温度1080℃，并在保温温度下维持60h。
实施例3
S13、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦由石油焦B和沥青焦Q以重量比50％：50％混合而成。石油焦B水分0.46％，挥发分7.83％；沥青焦Q水分0.48％，挥发分8.49％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为25％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为75％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为74.86％。
S23、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂为结焦值40.36％的石油沥青L。粘结剂占糊料的重量百分比为18％。干料干混的温度T1为190℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为180℃，T2-T1为-10℃。湿混温度180℃下粘结剂的表观粘度为215mPa·s。
S33、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为挤压成型。
S43、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以10℃/h的升温速率升温至250℃，再以3℃/h的升温速率升温至350℃，以1℃/h的升温速率升温至500℃，以3℃/h的升温速率升温至650℃，然后以5℃/h的升温速率升至保温温度850℃，并在保温温度下维持50h。
实施例4
S14、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦由石油焦C和沥青焦R以重量比90％：10％混合而成。石油焦B水分0.35％，挥发分3.02％；沥青焦R水分0.39％，挥发分3.14％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为37％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为20％，1-2mm的颗粒重量百分比为25％，2-4mm的颗粒重量百分比为18％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为65.72％。
S24、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂由结焦值55.81％的煤沥青J和结焦值40.36％的石油沥青L混合而成，煤沥青J与石油沥青L的重量比为70％：30％。粘结剂占糊料的重量百分比为15.5％。干料干混的温度T1为155℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为160℃，T2-T1为5℃。湿混温度160℃下粘结剂的表观粘度为1460mPa·s。
S34、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为振动成型。
S44、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以15℃/h的升温速率升温至250℃，再以10℃/h的升温速率升温至350℃，以4℃/h的升温速率升温至500℃，以6℃/h的升温速率升温至650℃，然后以10℃/h的升温速率升至保温温度1200℃，并在保温温度下维持30h。
实施例5
S15、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦为石油焦D，其水分为0.29％，挥发分10.43％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为60％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为25％，1-2mm颗粒的重量百分比为15％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为63.58％。
S25、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂为结焦值55.81％的煤沥青J。粘结剂占糊料的重量百分比为22％。干料干混的温度T1为135℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为151℃，T2-T1为16℃。湿混温度151℃下粘结剂的表观粘度为2975mPa·s。
S35、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为挤压成型。
S45、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以4℃/h的升温速率升温至250℃，再以8℃/h的升温速率升温至350℃，以2℃/h的升温速率升温至500℃，以4℃/h的升温速率升温至650℃，然后以8℃/h的升温速率升至保温温度1000℃，并在保温温度下维持90h。
实施例6
S16、将生焦破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：生焦为石油焦E，其水分为0.26％，挥发分8.36％。生焦破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒重量百分比为37％，0.15-1mm的颗粒重量百分比为20％，1-2mm颗粒的重量百分比为25％，2-4mm颗粒的重量百分比为18％。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为64.81％。
S26、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：粘结剂为结焦值55.81％的煤沥青J。粘结剂占糊料的重量百分比为15.5％。干料干混的温度T1为150℃，加入粘结剂后的湿混温度T2为175℃，T2-T1为25℃。湿混温度175℃下粘结剂的表观粘度为491mPa·s。
S36、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法为振动成型。
S46、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线为，从室温以12℃/h的升温速率升温至250℃，再以8℃/h的升温速率升温至350℃，以3℃/h的升温速率升温至500℃，以5℃/h的升温速率升温至650℃，然后以9℃/h的升温速率升至保温温度1200℃，并在保温温度下维持40h。
对比例1
S17、将煅烧料破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：在1200℃下煅烧石油焦A，得到煅烧料，使用其作为焦炭原料制备块体炭材料，水分为0.25％，挥发分0.34％。该煅烧料破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm、0.15-1mm、1-3mm、3-6mm颗粒的重量百分比均与实施例1一致。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为59.01％。
S27、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：所使用的粘结剂及其用量与实施例1一致，干混、湿混的温度条件也与实施例1一致。
S37、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法与实施例1一致，为振动成型。
S47、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线与实施例1一致。
对比例2
S18、将热处理料破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：在700℃热处理石油焦A，得到低挥发分的热处理料，使用其作为焦炭原料制备块体炭材料，水分为0.21％，挥发分1.86％。该热处理料破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm、0.15-1mm、1-3mm、3-6mm颗粒的重量百分比均与实施例1一致。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为59.71％。
S28、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：所使用的粘结剂及其用量与实施例1一致，干混、湿混的温度条件也与实施例1一致。
S38、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法与实施例1一致，为振动成型。
S48、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线与实施例1一致。
对比例3
S19、将煅烧料破碎、筛分后按一定条件进行配料，得到干料。
其中：在1200℃下煅烧沥青焦P，得到煅烧料，使用其作为焦炭原料制备块体炭材料，水分为0.23％，挥发分0.39％。该热处理料破碎筛分后经配料得到的干料中，小于0.15mm、0.15-1mm、1-2mm颗粒的重量百分比均与实施例2一致。经配料得到的干料中，小于0.15mm的颗粒中0.075mm以下颗粒的重量百分比为55.93％。
S29、将所述干料干混，然后添加粘结剂进行湿混，得到糊料。
其中：所使用的粘结剂及其用量与实施例2一致，干混、湿混的温度条件也与实施例1一致。S39、将所述糊料进行成型，得到生坯。
其中：成型方法与实施例2一致，为挤压成型。
S49、将生坯进行焙烧，焙烧后得到块体炭材料。
其中：焙烧温度曲线与实施例2一致。
实施例1～6和对比例1～3部分工艺参数请参见表1。
表1块体炭材料的部分工艺参数
对实施例1～6和对比例1～3制备得到的块体炭材料的性能进行测试，其结果请参见表2。
表2块体炭材料的性能
序号 体积密度/g·cm-3 耐压强度MPa 电阻率/μΩ·m
实施例1 1.63 75 46.3
实施例2 1.57 81 55.7
实施例3 1.52 76 123.1
实施例4 1.63 69 47.5
实施例5 1.57 72 57.7
实施例6 1.66 86 43.1
对比例1 1.55 32 61.5
对比例2 1.55 41 59.3
对比例3 1.52 51 63.7
由表1和表2可知，采用本申请实施例提供的块体炭材料的制备方法制备得到块体炭材料产生的孔隙和裂纹较少，从而体积密度、耐压强度、电阻率等指标均较好。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种块体炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
得到具有设定粒度的生焦；
将所述生焦进行第一混合，后与粘结剂进行第二混合，得到糊料；
将所述糊料进行成型，得到生坯；
将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定粒度包括：小于0.15mm的颗粒、0.15mm～1mm的颗粒以及大于1mm的颗粒；其中，以质量百分数计，
所述小于0.15mm的颗粒的含量为25％～80％，所述0.15mm～1mm的颗粒的含量为10％～75％，所述大于1mm的颗粒的含量为≤65％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述小于0.15mm的颗粒包括0.075mm以下的颗粒，所述0.075mm以下的颗粒的含量占所述小于0.15mm的颗粒的含量的55％～75％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生焦包括如下至少一种：生石油焦、生沥青焦。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述生焦的挥发分为3％～10.5％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂包括如下至少一种：煤沥青、石油沥青，所述粘结剂的结焦值不低于40％。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，相对于1重量份所述的糊料，所述粘结剂为0.13重量份～0.28重量份。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合的温度与所述第二混合的温度满足如下关系式：-10℃≤T2-T1≤40℃，
所述第二混合的温度对应所述粘结剂的表观粘度为200mPa·s～3000mPa·s，
式中，T1表示第一混合的温度，T2表示第二混合的温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型的方式包括如下一种：振动成型、挤压成型。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述生坯进行焙烧，得到块体炭材料，包括：
将所述生坯进行焙烧，并分阶段控制所述焙烧的升温速率，得到块体炭材料；其中，所述升温速率包括：第一段升温速率、第二段升温速率、第三段升温速率、第四段升温速率以及第五段升温速率，
所述第一段升温速率为4℃/h～20℃/h，所述第二段升温速率为3℃/h～15℃/h，所述第三段升温速率为1℃/h～5℃/h，所述第四段升温速率为2℃/h～8℃/h，所述第五段升温速率为3℃/h～15℃/h。
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