DE202022103735U1 - Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper, Grünkörper-Zwischenprodukt, Kohlenstoffanode - Google Patents

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Abstract

Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gehärtet wird, um ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zu erhalten, wobei das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften aufweist: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min und 5,92±0,3 min.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Kohlenstoffindustrie, insbesondere einen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper, ein Grünkörper-Zwischenprodukt und eine Kohlenstoffanode.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die vorgebackene Anode ist ein Anodenmaterial, das in der elektrolytischen Aluminiumindustrie verwendet wird. Es wird für elektrolytisches Aluminiumoxid zur Herstellung von metallischem Aluminium verwendet und ist ein wichtiger Rohstoff in der elektrolytischen Aluminiumoxidindustrie. Derzeit ist der Hauptrohstoff der Anode Petrolkoks, der mit Steinkohlenteer kombiniert und durch Formen und Rösten hergestellt wird. Unter Verwendung von Kohlenteerpech als Bindemittel werden jedoch schädliche Substanzen wie Schwefeldioxid bei hoher Temperatur freigesetzt, was die Umwelt verschmutzt und die Produktausbeute verringert. Darüber hinaus beträgt bei der Verwendung von Kohlenteerpech zur Herstellung der Anode die Temperatur während des Formens etwa 145°C. Nach dem Formen muss es in Wasser gegeben und mit Wasser gekühlt werden, um die Festigkeit zu verbessern, und dann wird es für 20- 30 d geröstet, um das fertige Anodenprodukt herzustellen. Das Verfahren ist kompliziert und die Qualifikationsquote ist gering, und dabei besteht eine ernsthafte Umweltverschmutzung.
  • Das Phenolharz ist ein hochwertiges Polymer, das aus Phenolformaldehyd als Rohstoff unter alkalischen oder sauren Bedingungen synthetisiert wird und die Eigenschaften einer guten Benetzbarkeit mit Kohlenstoffmaterialien und eines hohen Kohlenstoffrückstands bei hohen Temperaturen aufweist. Gegenwärtig wird das Phenolharz in feuerfesten Materialien und hochtemperaturbeständigen Materialien als Benetzungsmittel für Graphit weit verbreitet verwendet. Obwohl das Phenolharz im Stand der Technik einen relativ hohen Kohlenstoffrückstand aufweist und gleichzeitig eine hervorragende Benetzbarkeit und Haftung an Kohlenstoffmaterialien aufweist, enthält das carbonisierte Phenolharz eine große Menge an hartem Kohlenstoff, der schwierig zu graphitisieren ist, was zu einem hohen spezifischen Widerstand führt;
  • Das modifizierte Phenolharz kann den spezifischen Widerstand nach der Karbonisierung des Harzes effektiv verringern, aber das bestehende modifizierte Phenolharz enthält eine große Menge an Schwefelgehalt oder Metallionen, wenn es für Aluminiumanoden verwendet wird, wird eine sekundäre Verschmutzung der Anode verursacht. Es besteht ein dringender Bedarf, ein Phenolharz mit niedrigem Schwefelgehalt, wenigen Metallkomponenten und guter Karbonisierungsleistung bei niedriger Temperatur zur Verfügung zu stellen.
  • INHALT DER VORLIEGENDEN ANMELDUNG
  • Hinsichtlich der oben geschilderten Probleme zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper und ein Herstellungsverfahren dafür zur Verfügung zu stellen, wobei der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper ein modifiziertes Phenolharz mit niedrigem Schwefelgehalt, wenigen Metallkomponenten und guter Karbonisierungsleistung bei niedriger Temperatur enthält, und wobei nach der Behandlung mit geeigneten Bedingungen die spektralen Eigenschaften von Phenolharz beim Testen durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie erkannt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Aspekte:
    • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper zur Verfügung, wobei der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gehärtet wird, um ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zu erhalten, und wobei das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften aufweist: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min und 5,92±0,3 min.
  • Das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt weist, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften auf: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min, 5,92±0,3 min, 6,10±0,3 min, 6,40±0,3 min und 6,50±0,3 min.
  • Ferner weist das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum gemäß 1 auf.
  • Das bei dem Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie verwendete Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument ist 7890B/5977B GC/MSD, wobei die Chromatographiesäule eine VF-1701 MS-Kapillarsäule ist.
  • Ferner wird der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper durch eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erhalten;
  • Bevorzugt wird vor der Knetbehandlung die Temperatur des modifizierten Phenolharzes auf 30-50°C erhöht.
  • Ferner umfasst das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz;
    bevorzugt ist das Lignin ein saures Lignin, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  • Ferner umfasst das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm;
    bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats beträgt der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-%.
  • Ferner beträgt bei der Knetbehandlung die Knetzeit 10-100 min und die Knettemperatur 40-60°C, wobei die Knetzeit bevorzugt 20-60 min beträgt;
    ferner wird im Knetbehandlungsschritt das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben, bis die Zugabe abgeschlossen ist;
    ferner beträgt die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s.
  • Ferner umfasst es bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat.
  • Ferner nimmt die Formbehandlung das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse an.
  • Ferner erfolgen für den Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, wobei nach der Härtungsbehandlung ein Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgeführt wird, und wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die für den Test ausgewählte Pyrolysetemperatur 600°C beträgt.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zur Verfügung, das durch die Härtungsbehandlung des Grünkörpers nach einem der Ansprüche 1-10 erhalten wird, wobei der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,4-2% beträgt;
    ferner beträgt die Schüttdichte des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,6-1,8 g/m3;
    ferner beträgt die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Kohlenstoffanode zur Verfügung, die durch eine Knetbehandlung, eine Formbehandlung, eine Härtungsbehandlung und Röstbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erhalten wird; oder die Kohlenstoffanode wird durch eine Härtungsbehandlung und eine Röstbehandlung eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 erhalten; oder die Kohlenstoffanode wird durch eine Röstbehandlung eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts nach Anspruch 12 erhalten.
  • Ferner umfasst das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz;
    ferner ist das Lignin ein saures Lignin, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  • Ferner umfasst das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm;
    bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats beträgt der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-%.
  • Ferner umfasst es bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien der Kohlenstoffanode 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat.
  • Ferner beträgt bei der Knetbehandlung die Knetzeit 10-100 min und die Knettemperatur 40-60°C, wobei die Knetzeit bevorzugt 20-60 min beträgt;
    ferner wird im Knetbehandlungsschritt das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben, bis die Zugabe abgeschlossen ist;
    ferner beträgt die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s.
  • Ferner nimmt die Formbehandlung das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse an.
  • Ferner beträgt bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h;
    ferner umfasst die Röstbehandlung Folgendes: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur bis 270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt;
    ferner beträgt der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode im Vergleich mit dem Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt 2-6%;
    ferner wird die Röstbehandlung unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff oder unter Schutz von Inertgas steht;
    ferner ist die Röstbehandlung eine Mikrowellenröstbehandlung, eine Ofenröstbehandlung, eine Tunnelofenröstbehandlung, eine Umkehrflammenofenröstbehandlung, eine Mehrkammer-Ringröstofenröstbehandlung, eine Muffelofenröstbehandlung oder eine Röstofen-Röstbehandlung.
  • Ferner beträgt im Röstbehandlungsprozess in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 500-800°C die Heizrate 10-50°C/h und in der Stufe von 800-1100°C die Heizrate 10-30°C/h.
  • Die vorliegende Erfindung hat die folgenden technischen Effekte:
    1. (1) wenn der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Härtungsbehandlungstemperatur von niedriger als 270°C durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, können die charakteristischen Peaks des Phenolharzes erkannt werden;
    2. (2) das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung hat vor dem Hochtemperaturrösten eine geeignete Druckfestigkeit und Schüttdichte, verringert die Rissausschussrate im Röstprozess, erhöht die Qualifikationsquote von Kohlenstoffanodenprodukten und spart gleichzeitig die Röstzeit, wodurch die Produktionseffizienz von Kohlenstoffanoden-Fertigprodukten erheblich verbessert wird; (2) in der Kohlenstoffanode gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Phenolharz verwendet, um eine große Menge oder das gesamte Kohlenteerpech zu ersetzen, was die strukturelle Kompaktheit der Kohlenstoffanode verbessert, gleichzeitig die Festigkeit verbessert und die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstoffanode sicherstellt, so dass sie gute elektrochemische Eigenschaften aufweist, um die elektrochemischen Reaktionsaktivität der Anode zu verbessern, den Verbrauch elektrischer Energie im Elektrolyseprozess zu verringern und den wirtschaftlichen Nutzen zu verbessern;
    3. (3) in der vorliegenden Erfindung wird das Phenolharz als Bindemittel verwendet, und das Material muss während des Knet- und Formprozess nicht erhitzt werden, was die Prozessschritte verringert; nachdem der grüne Kohlenstoffblock gehärtet und verfestigt war, hat er eine sehr gute Festigkeit und Dimensionsstabilität, und in der Temperaturstufe von 200-400°C kann die Temperatur schnell erhöht werden, um die Prozesszeit zu verkürzen, die Produktionskosten zu senken und gleichzeitig den gesamten Produktionsprozess und Elektrolyseprozess umweltfreundlicher zu machen, was große Anwendungsaussichten hat;
    4. (4) die Kohlenstoffanode gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine ausgezeichnete Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit und kann zur Elektrolyse von Aluminiumoxid verwendet werden, um den wirtschaftlichen Nutzen zu verbessern.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum des Ausführungsbeispiels 2-1 (ein das Phenolharz und das Aggregat enthaltendes Mischmaterial wird nach Formen bei 50-200°C getrocknet);
    • 2 zeigt ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum des Vergleichsbeispiels 2-1 (Grünkörper aus reinem Kohlenteerpech);
    • 3 zeigt ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum des Vergleichsbeispiels 3-1 (Gekochter Rohling aus reinem Kohlenteerpech).
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass „umfassen“, „aufweisen“ oder „enthalten“ in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ein offener Begriff ist, der als „umfassen aber nicht beschränkt auf“ erklärt werden sollte. Die folgende Erläuterung der Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform zum Implementieren der vorliegenden Erfindung, aber die Erläuterung basiert auf den allgemeinen Prinzipien der Beschreibung und sollte den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sollte durch die Ansprüche definiert werden.
  • In der vorliegenden Anmeldung hat das gebildete Phenolharz eine Hydroxyl enthaltende aromatische Ringstruktureinheit, und die Hydroxyl enthaltende aromatische Ringstruktureinheit leitet sich hauptsächlich von dem Präpolymer bestehend aus Phenol und Formaldehyd und dem Lignin ab und kann durch die folgende Formel (I) dargestellt werden (wobei R Methylol oder Propyl ist und R' Methoxy oder Methylen ist), und dann kann der Molekulargewichtsbereich des Polymers, das eine bestimmte Menge an der Struktur enthält, berechnet werden; das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Phenolharzes werden durch die Gelpermeationschromatographie gemessen, und die Fläche der Molekulargewichtsverteilung des Phenolharzpolymers innerhalb eines bestimmten Molekulargewichtsbereichs wird analysiert, und das Verhältnis der Fläche zur gesamten Verteilungsfläche wird berechnet, was nämlich der Prozentsatz des Polymers im Molekulargewichtsbereich zum Gesamtgewicht des Phenolharzes, dann wird der Gewichtsprozentsatz des Polymers, das eine bestimmte Menge an aromatischen Ringstrukturen mit Hydroxyl enthält, bestimmt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper zur Verfügung, wobei der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gehärtet wird, um ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zu erhalten, und wobei das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften aufweist: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min und 5,92±0,3 min.
  • In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften auf: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min, 5,92±0,3 min, 6,10±0,3 min, 6,40±0,3 min und 6,50±0,3 min.
  • In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, bei den Retentionszeiten von 9,7±0,3 min, 11,6±0,3 min, 12,9±0,3 min, 15,9±0,3 min keine charakteristischen Peaks auf, nämlich wird kein charakteristischer Peak erkannt, der zu dem Kohlenteerpech gehört.
  • In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Analyseergebnisse des Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrums des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts in 1 dargestellt, wobei die spezifischen Analyseergebnisse der in 1 dargestellten charakteristischen Peaks sind in der Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 - Analyseergebnisse des Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrums des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts
    Nr. Retentionszei t/min Qualitatives Ergebnis Nr. Retentionsz eit/min Qualitatives Ergebnis
    1 1,548 Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff 25 6,592 Methylnaphthalin
    2 1,581 Wasser, Schwefeldioxid, Chloroform 26 6,876 2-Methoxy-4-Vinylphenol
    3 1,603 Methanol, Methanthiol, Trimethylamin 27 6,94 2-Hydroxybenzonitril
    4 1,707 Essigsäuremethylester 28 7,314 Diphenylmethan
    5 2,068 Essigsäure 29 7,51 p-Tolylisocyanat
    6 2,497 Toluol 30 7,868 Benzyltoluol
    7 3,022 Xylol 31 8,056 Dibenzofuran
    8 3,662 Trimethylbenzol 32 8,48 Fluor, 4-Hydroxybenzaldehyd
    9 4,155 Benzofuran 33 8,846 Xanthen
    10 4,249 4-Methylanisol 34 9,126 Methylfluoren
    11 4,784 Salicylaldehyd 35 9,778 Phenanthren/Anthracen/9-M ethylenfluoren
    12 4,862 2-Methylbenzofuran 36 9,841 Phenanthren/Anthracen/9-M ethylenfluoren
    13 4,951 Phenol 37 10,457 Methylanthracen/Methylphen anthren
    14 5,156 2-Methoxyphenol 38 11,596 Fluoranthen/Pyren
    15 5,319 o-Kresol 39 12,023 Fluoranthen/Pyren
    16 5,475 2,6-Xylenol 40 12,316 2,2'-Methylenbisphenol
    17 5,579 p-Kresol 41 13,198 4,4'-Methylenbisphenol
    18 5,642 5-Methylsalicylaldehyd 42 15,033 9-Docosennitril
    19 5,923 2,4-Xylenol 43 15,895 Terphenyl
    20 6,104 Trikresol 44 16,039 Chrysen
    21 6,184 Xylnol 45 23,347 Benzofluoranthen/Benzopyre n/Perylen
    22 6,212 4-Ethylphenol 46 25,924 Benzofluoranthen/Benzopyre n/Perylen
    23 6,398 Xylnol 47 26,468 Benzofluoranthen/Benzopyre n/Perylen
    24 6,508 Ethylkresol 48
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Testbedingungen der kombinierten Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie diejenigen, die dem Fachmann bekannt sind.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Testbedingungen der kombinierten Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie wie folgt: das Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument ist 7890B/5977B GC/MSD, das mit einem EGA/PY-3030D-Pyrolyseinstrument und einer Masshunter-Erfassungssoftware und qualitativen Software ausgestattet ist; wobei die Chromatographiesäule eine VF-1701 MS-Kapillarsäule ist.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Testbedingungen der kombinierten Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie wie folgt: das Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument ist ein Agilent 5975C-7890AGC-MS-Kombinationsinstrument, wobei die Chromatographiesäule eine HP-5MS5% PhenylMethylSilox-Kapillarsäule ist.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Testbedingungen der kombinierten Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie wie folgt: das Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument ist Agilent5975C-7890A, wobei die Chromatographiesäule eine HP-5MS-Kapillar-Chromatographiesäule ist.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Testbedingungen der kombinierten Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie wie folgt: das Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument ist SHIMADU GCMS-QP2010Plus, wobei die Chromatographiesäule DB-5HT ist.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Probentesten gemäß den Gebrauchsanweisungen durchgeführt, wobei die Ausführungsformen Folgendes umfassen:
    • Nehmen einer kleinen Menge an Proben und Übertragen dieser in einen Probenbecher;
    • Verbinden des Probenbechers mittels einer Verbindungsstange mit dem manuellen Injektor und Befestigen des Injektors am Pyrolyseinstrument;
    • Bearbeiten der Gaschromatographie-Injektionssequenz und Ausführen dieser;
    • Starten des laufenden Programms, nachdem die Pyrolyse-Software eine Injektionswarnung ausgibt, die Probe beginnt mit dem Kracken und tritt zur Abscheidung in die Chromatographiesäule ein sowie wird durch die Massenspektrometrie erkannt;
    • Qualitative Analyse der Testergebnisse.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Kohlenstoffanoden-Grünkörper durch eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erhalten.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz;
    bevorzugt ist das Lignin ein saures Lignin, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  • In einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz durch die Modifikation nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das modifizierte Phenolharz durch Umsetzen eines kohlenstoffbildenden Mittels einer Phenolverbindung, einer Hydroxylverbindung und einer Aldehydverbindung unter Wirkung eines Katalysators hergestellt.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden: 100 Teile Phenol und eine geeignete Menge am Katalysator werden in den Reaktor zugegeben, die Temperatur wird auf 90-120°C erhöht, 20- 100 Teile Lignin werden zugegeben und die Mischung wird für 1-5 h phenolisiert und auf 80-82°C abgekühlt, 100-150 Teile 37% Formaldehyd und ein modifiziertes kohlenstoffbildendes Mittel werden zugegeben, nach der Zugabe wird die Temperatur auf 88-90°C erhöht, die Viskosität wird auf 100-350 cp kontrolliert und die Mischung wird auf 3-9% entwässert, dann erfolgt das Entladen.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxyverbindung modifizierte Phenolharz durch die Modifikation nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden.
  • In einer anderen speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden: 100 Teile Phenol und eine geeignete Menge an saurem Katalysator werden in den Reaktor zugegeben, die Temperatur wird auf 90-120°C erhöht, 20- 100 Teile Lignin werden zugegeben und die Mischung wird für 1-5 h phenolisiert und auf 80-82°C abgekühlt, 100-150 Teile 37% Formaldehyd und ein modifiziertes kohlenstoffbildendes Mittel werden zugegeben, nach der Zugabe wird die Temperatur auf 88-90°C erhöht, die Viskosität wird auf 100-350 cp kontrolliert und die Mischung wird auf 3-9% entwässert, dann erfolgt das Entladen.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden: 100 Teile Phenol und eine geeignete Menge am Katalysator werden in den Reaktor zugegeben, die Temperatur wird auf 90-100°C erhöht, 10-60 Teile Fruktose und 10-20 Teile Resorcin werden zugegeben, und die Temperatur wird für 1-2 h konstant gehalten, dann wird die Mischung auf 80-82°C abgekühlt, 100-150 Teile 37% Formaldehyd und ein modifiziertes kohlenstoffbildendes Mittel werden zugegeben, nach der Zugabe wird die Temperatur auf 90-95°C erhöht, die Viskosität wird auf 100-350 cp kontrolliert und die Mischung wird auf 3-9% entwässert, dann erfolgt das Entladen.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden: 100 Teile Phenol und eine geeignete Menge am Katalysator werden in den Reaktor zugegeben, die Temperatur wird auf 80-90°C erhöht, 110-180 Teile 37% Formaldehyd und ein modifiziertes kohlenstoffbildendes Mittel werden zugegeben, nach der Zugabe wird die Temperatur auf 90-95°C erhöht, und die Temperatur wird für 1-3 h konstant gehalten, 30-70 Teile Backkleber werden zugegeben, die Viskosität wird auf 100-350 cp kontrolliert und die Mischung wird auf 3-9% entwässert, dann erfolgt das Entladen.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Phenolharz gemäß der vorliegenden Erfindung, bezogen auf das Gesamtgewicht des modifizierten Phenolharzes, etwa 0,2-1,5 Gew.-% kohlenstoffbildendes Mittel, und das kohlenstoffbildende Mittel ist eine oder mehrere von den im Wasser oder Phenolharz löslichen Verbindungen, die durch Borelement oder Übergangselemente gebildet werden, und die Übergangselemente keine Elemente außer der Gruppe IB und IIB umfassen, und die Übergangselemente können Elemente wie Eisen, Mangan, Kobalt, Titan, Nickel und Molybdän sein. Das kohlenstoffbildende Mittel kann beispielsweise Eisenamincitrat, Mangannitrat, Kobaltsulfat, Eisenchlorid, Nickelperchlorat, Ammoniummolybdat, Nickelacetat usw. sein. In der vorliegenden Anmeldung kann der Gesamtgehalt des kohlenstoffbildenden Mittels im Phenolharz gemäß der Menge des zugegebenen kohlenstoffbildenden Mittels und der Gesamtmenge aller Reaktionskomponenten, die das Phenolharz bilden, berechnet, ebenfalls kann der Gehalt des ausgewählten kohlenstoffbildenden Mittels im Phenolharz basierend auf einem dem Fachmann bekannten Verfahren getestet werden. Durch die Zugabe des kohlenstoffbildenden Mittels kann bei hoher Temperatur eine Schmelzverbindung mit Kohlenstoff gebildet werden, und durch die Umordnung der inneren Atome der Verbindung wird der Kohlenstoff als Kristallisation von Graphit ausgefällt, was die elektrische Leitfähigkeit der Anode zu einem gewissen Grad verbessern kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das modifizierte Phenolharz durch Umsetzen einer Phenolverbindung, einer Aldehydverbindung, eines Lignins und eines Modifikators unter Wirkung eines basischen Katalysators hergestellt. Dabei kann die Phenolverbindung Phenol, Cresol, Cashewnussphenol, Resorcin, Alkylphenol, Xylenol, Octylphenol, Nonylphenol, tert-Butylphenol, Cashewnussöl und Bisphenol A usw. sein, die Aldehydverbindung kann Formaldehyd, Trioxymethylen, Paraformaldehyd, Acetaldehyd, Triacetaldehyd, Butyraldehyd, Furfural und Benzaldehyd usw. sein.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Lignin aus Phenol, Dioxan, saurem Lignin und einer Polyhydroxylverbindung hergestellt.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm;
    der kalzinierte Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm bezieht sich auf einen kalzinierten Koks mit einer Teilchengröße von 8-5 mm; der kalzinierte Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm bezieht sich auf einen kalzinierten Koks mit einer Teilchengröße von 5-3 mm; der kalzinierte Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm bezieht sich auf einen kalzinierten Koks mit einer Teilchengröße von 3-1 mm; der kalzinierte Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm bezieht sich auf einen kalzinierten Koks mit einer Teilchengröße von 1-0 mm; der feinpulverige kalzinierte Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm bezieht sich auf einen feinpulverigen kalzinierten Koks mit einer Teilchengröße von ≤0,074mm und einer Körnigkeit von weniger als 0,075 mm.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-%.
  • Z. B. kann der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 Gew.-% betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen;
    der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm kann 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 Gew.-% betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen;
    der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm kann 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 Gew.-% betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen;
    der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-3 mm kann 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 Gew.-% betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen;
    der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075mm 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 Gew.-% betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst es bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat;
    z.B. kann die Menge an modifiziertem Phenolharz 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 Teile betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen;
    die Menge am Aggregat kann 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95 Teile betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: vor der Knetbehandlung wird die Temperatur des modifizierten Phenolharzes auf 30-50°C erhöht;
    z.B. kann das modifizierte Phenolharz auf 30, 35, 40, 45, 50°C oder auf eine Temperatur in einem beliebigen Bereich dazwischen erhitzt werden.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: im Knetbehandlungsschritt wird das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben, bis die Zugabe abgeschlossen ist; bevorzugt beträgt die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Knettemperatur im Herstellungsverfahren beträgt 40-60°C, z.B. kann die Knettemperatur 40, 45, 50, 55, 60°C betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Knetbehandlung im Herstellungsverfahren umfasst: die Knetzeit beträgt 10-100 min, bevorzugt 20-60 min. Insbesondere wird die Knetmaschine zum Kneten für 10-100 min verwendet, und die Knetzeit der vorliegenden Anmeldung wird verwendet, um die Stabilität des Prozesses sicherzustellen. Wenn die Knetzeit weniger als 10 min beträgt, wird das Mischmaterial aus modifiziertem Phenolharz und Aggregat nicht vollständig gemischt und infiltriert, was die Stabilität des Produkts ernsthaft beeinträchtigt und für nachfolgende Arbeitsschritte nicht förderlich ist; wenn die Knetzeit 100 min überschreitet, z.B. 120 min beträgt, ist die Knetzeit zu lang, was zum Vorhärten des modifizierten Phenolharzes führt und die Formleistung und Festigkeit des Produkts beeinträchtigt.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Formbehandlung im Herstellungsprozess nimmt das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse an.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Härtungsbehandlung im Herstellungsprozess umfasst: die Härtungsbehandlungstemperatur beträgt 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h, in der vorliegenden Anmeldung darf die Härtungstemperatur 270°C nicht überschreiten, wenn beispielsweise die Härtungstemperatur 300°C beträgt, wird die Oberfläche des Kohlenstoffblocks oxidiert; die Härtungsbehandlungszeit darf nicht zu lang sein, was für das Formen nicht förderlich ist.
  • Z.B. kann die Härtungsbehandlungstemperatur 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270°C betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen.
    die Härtungsbehandlungszeit kann 1 h, 2 h, 3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h, 8 h, 9 h, 10 h betragen oder in einem beliebigen Bereich dazwischen liegen.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgen für den Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, wobei nach der Härtungsbehandlung ein Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgeführt wird, und wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die für den Test ausgewählte Pyrolysetemperatur 600°C beträgt.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Mischmaterial modifiziertes Phenolharz und Aggregat; wobei bei der Knetbehandlung die Knetzeit 10-100 min beträgt; und wobei die Formbehandlung das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse annimmt;
    die vorliegende Erfindung stellt ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zur Verfügung, das durch die Härtungsbehandlung des Grünkörpers erhalten wird, wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h beträgt.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,4-2%.
  • Dabei bezieht sich der flüchtige Anteil auf den Gewichtsprozentsatz, der nach der Härtungsbehandlung des Kohlenstoffanoden-Grünkörpers verloren geht. In der vorliegenden Erfindung ist der flüchtige Anteil das Verhältnis der Gewichtsdifferenz zwischen dem Gewicht des geformten Kohlenstoffanoden-Grünkörpers und dem Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts nach der Härtungsbehandlung zum Gewicht des geformten Kohlenstoffanoden-Grünkörpers.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die Schüttdichte des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,6-1,8 g/m3,
    bevorzugt beträgt die Schüttdichte des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,69-1,75 g/m3.
  • Dabei bezieht sich die Schüttdichte auf die Volumendichte. In der vorliegenden Erfindung wird die Schüttdichte durch das Verhältnis des Gewichts des Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts zum Volumen des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet. Für das Testverfahren der Schüttdichte wird Bezug auf das GBT 24528 -2009 Testverfahren für die Schüttdichte von Kohlenstoffmaterialien genommen.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgen für das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt eine Knetbehandlung, eine Formbehandlung und eine Härtungsbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, danach wird ein Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgeführt, wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die für den Test ausgewählte Pyrolysetemperatur 600°C beträgt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kohlenstoffanode zur Verfügung, die durch eine Knetbehandlung, eine Formbehandlung, eine Härtungsbehandlung und Röstbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erhalten wird; In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz;
    bevorzugt ist das Lignin ein saures Lignin, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  • Der technologische Prozess des modifizierten Phenolharzes ist oben geschildert und wird hier nicht in Details erläutert.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm.
  • Die Spezifikationen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm sind oben geschildert und werden hier nicht in Details erläutert.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-%.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst es bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien der Kohlenstoffanode 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat;
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Formbehandlung im Herstellungsprozess nimmt das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse an.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: im Herstellungsprozess beträgt die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Röstbehandlung im Herstellungsprozess umfasst Folgendes: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von Raumtemperatur -270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt; die Röstbehandlung ist eine Mikrowellenröstbehandlung, eine Ofenröstbehandlung, eine Tunnelofenröstbehandlung, eine Umkehrflammenofenröstbehandlung, eine Mehrkammer-Ringröstofenröstbehandlung, eine Muffelofenröstbehandlung oder eine Röstofen-Röstbehandlung.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: im Röstbehandlungsprozess beträgt in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 500-800°C die Heizrate 10-50°C/h und in der Stufe von 800-1100°C die Heizrate 10-30°C/h.
  • Einige mit der vorliegenden Erfindung hergestellte Kohlenstoffanoden können mit einem folgenden Verfahren erhalten werden:
    • Mischmaterial: das Mischmaterial enthält modifiziertes Phenolharz und Aggregat; Knetbehandlung: die Knetzeit beträgt 10-100 min;
    • Formbehandlung: die Formbehandlung nimmt das Formen auf einer Friktionspresse oder einer Vibrationspresse an;
    • Härtungsbehandlung: die Härtungsbehandlungstemperatur beträgt 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h;
    • Röstbehandlung: die Temperatur wird von der Raumtemperatur bis 270°C auf 550-1100°C erhöht;
    • In der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Röstbehandlung im Herstellungsprozess umfasst Folgendes: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von Raumtemperatur -270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt;
    • bevorzugt ist die Röstbehandlung eine Mikrowellenröstbehandlung, eine Ofenröstbehandlung, eine Tunnelofenröstbehandlung, eine Umkehrflammenofenröstbehandlung, eine Mehrkammer-Ringröstofenröstbehandlung, eine Muffelofenröstbehandlung oder eine Röstofen-Röstbehandlung.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: im Knetbehandlungsschritt im Herstellungsprozess wird das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben, bis die Zugabe abgeschlossen ist; bevorzugt beträgt die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: vor der Knetbehandlung wird die Temperatur des modifizierten Phenolharzes auf 30-50°C erhöht.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kohlenstoffanode zur Verfügung, die aus dem obigen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper hergestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kohlenstoffanode zur Verfügung, die aus dem obigen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper hergestellt ist, wobei nach der Härtungsbehandlung und der Röstbehandlung des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers eine Kohlenstoffanode erhalten wird;
  • In der vorliegenden Erfindung kann das modifizierte Phenolharz mit einem folgenden Verfahren hergestellt werden: die Röstbehandlung im Herstellungsverfahren umfasst Folgendes: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur bis 270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt der Verbrennungsverlust des Kohlenstoffanodenkörpers im Vergleich mit dem Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt 2-6%.
  • Dabei bezieht sich der Verbrennungsverlust auf den Gewichtsprozentsatz, der nach der Röstbehandlung des Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts verloren geht. In der vorliegenden Erfindung ist der Verbrennungsverlustanteil das Verhältnis der Gewichtsdifferenz zwischen dem Gewicht des geformten Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts und dem Gewicht des Kohlenstoffanoden-Fertigprodukts nach dem Rösten zum Gewicht des Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kohlenstoffanode zur Verfügung, die aus dem obigen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt hergestellt ist.
  • Die Kohlenstoffanode gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus dem obigen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt hergestellt werden, wobei nach der und der Röstbehandlung des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts eine Kohlenstoffanode erhalten wird;
    die Röstbehandlung umfasst Folgendes: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur bis 270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Anwendung der oben erwähnten Kohlenstoffanode auf elektrolytischem Aluminium zur Verfügung.
  • Nachdem der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gehärtet wurde, können die charakteristischen Absorptionspeaks vom Phenolharz beim Testen durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie erkannt werden, nach der Härtungsbehandlung und der Röstbehandlung des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers kann eine Kohlenstoffanode erhalten werden, und die Indikatoren der Volumendichte und der Druckfestigkeit der erhaltenen Kohlenstoffanode haben kleine Schwankungen, und die Qualität ist stabiler.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt allgemein und/oder speziell die Materialien und Testverfahren, die in dem Test verwendet werden. In den folgenden Ausführungsbeispielen stellt %, sofern nicht anders angegeben, Gew.-% dar, das heißt Gewichtsprozentsatz. Bei den verwendeten Reagenzien oder Instrumenten ohne Herstellerangabe handelt es sich um alle handelsüblichen Reagenzienprodukte,, die auf dem Markt erhältlich sind, wobei Tabelle 2 die Quelle der in den Ausführungsbeispielen verwendeten Rohmaterialien darstellt. Tabelle 2 Quelle der in den Ausführungsbeispielen verwendeten Rohmaterialien
    Rohmaterialien Modell/Reinheit Hersteller
    Lignin Industrieller Zweck Allgemein erhältlich
    Kalzinierter Koks Industrieller Zweck Allgemein erhältlich
    Katalysator Industrieller Zweck Tianjin Damao Chemical Reagent Factory
    Phenolharz Industrieller Zweck Shandong Shengquan New Material GmbH
    Kohlenteerpechpulver Industrieller Zweck Allgemein erhältlich
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-1 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    1. (a) Zubereitung des Aggregats: Wiegen und Nehmen von 10 Teilen kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, 15 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, 20 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, 10 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und 40 Teilen von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einer Körnigkeit von weniger als 0,075 mm, Zugeben dieser in einen Mischer und Mischen bis zum gleichmäßigen Zustand;
    2. (b) Herstellung eines durch Lignin modifizierten Phenolharzes:100 Teile Phenol und eine geeignete Menge am Katalysator werden in den Reaktor zugegeben, die Temperatur wird auf 100°C erhöht, 70 Teile Lignin werden zugegeben und die Mischung wird für 2 h phenolisiert und auf 80-82°C abgekühlt, 130 Teile 37% Formaldehyd und ein modifiziertes kohlenstoffbildendes Mittel werden zugegeben, nach der Zugabe wird die Temperatur auf 88-90°C erhöht, die Viskosität wird auf 180-280 cp kontrolliert und die Mischung wird auf 4-7% entwässert, dann erfolgt das Entladen.
    3. (c) das im Schritt (b) erhaltene modifizierte Phenolharz wird auf 40°C erhitzt, 95 Teile des im Schritt (a) erhaltenen Aggregats und 10 Teile des im Schritt (b) erhaltenen modifizierten Phenolharzes werden gemischt, das modifizierte Phenolharz wird innerhalb von 20 min kontinuierlich zugegeben, und die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes beträgt 2 kg/s, bis es fertig zugegeben wird, unter Verwendung einer Knetmaschine beträgt die Knetzeit 30 min und die Knettemperatur 50°C.
    4. (d) Einbringen des im Schritt (c) gekneteten Mischmaterials in eine bestimmte Form, Verwenden einer elektrischen Spindelpresse zum Pressen und Formen unter einem Druck von 2.500 Tonnen, um einen Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper zu erhalten.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1- 2 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-2 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) die Knetzeit 10 min beträgt, und die anderen Bedingungen sind gleich.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-3 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-3 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) die Knetzeit 100 min beträgt, und die anderen Bedingungen sind gleich.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-4 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-4 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) die Knetzeit 120 min beträgt, und die anderen Bedingungen sind gleich.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-5 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-5 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) das modifizierte Phenolharz nicht auf 40°C erhitzt wird, nämlich werden bei Raumtemperatur95 Teile des im Schritt (a) erhaltenen Aggregats und 10 Teile des im Schritt (b) erhaltenen modifizierten Phenolharzes gemischt, und unter Verwendung einer Knetmaschine beträgt die Knetzeit 30 min und die Knettemperatur 50°C.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-6 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-6 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) das im Schritt (b) erhaltenen modifizierten Phenolharzes auf 40°C erhitzt wird, 95 Teile des im Schritt (a) erhaltenen Aggregats und 10 Teile des im Schritt (b) erhaltenen modifizierten Phenolharzes werden gemischt, und das modifizierte Phenolharz wird auf einmal völlig zugegeben, und unter Verwendung einer Knetmaschine beträgt die Knetzeit 30 min und die Knettemperatur 50°C.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-7 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-7 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass sich die Zusammensetzung des Aggregats wie folgt unterscheidet:
      • Schritt (a): Vorbereitung des Aggregats: bezogen auf die Gesamtzahl der Teile des Aggregats werden 20 Teile Petrolkoks von 0-1 mm, 20 Teile Petrolkoks von 1-2 mm, 20 Teile Petrolkoks von 2-4 mm, 15 Teile Petrolkoksteile von 4-8 mm, 30 Teile feinpulveriger Petrolkoks mit einer Maschenzahl von 180, 5 Teile zerkleinerter Graphit und 5 Teile Kohlenstoffnanoröhrchen gewogen und genommen, sie werden in einen Mischer zugegeben und bis zum gleichmäßigen Zustand gemischt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 1-8 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 1-8 zu dem Ausführungsbeispiel 1-1 liegt nur darin, dass im Schritt (c) die Knettemperatur die Raumtemperatur ist, und die anderen Bedingungen sind gleich.
  • Vergleichsbeispiel 1-1
    1. (a) Zubereitung des Aggregats: Wiegen und Nehmen von 10 Teilen kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, 15 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, 20 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, 10 Teilen von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und 40 Teilen von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einer Körnigkeit von weniger als 0,075 mm, Zugeben dieser in einen Mischer und Mischen bis zum gleichmäßigen Zustand;
    2. (b) 95 Teile der im Schritt (a) erhaltenen Aggregats werden auf 150°C erhitzt, 10 Teile auf 140°C vorgewärmtes Kohlenteerpechpulver werden zugegeben und die Mischung wird bei 140°C für 30 min geknetet.
    3. (c) Einbringen des im Schritt (b) gekneteten Mischmaterials in eine bestimmte Form, Verwenden einer Vibrationsformmaschine zum Pressen und Formen.
  • Die wichtigen Parameter der Ausführungsbeispiele 1-1 bis 1-8 und des Vergleichsbeispiels 1-1 sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
    Modifiziertes Phenolharz Phenolharz/T eil Aggregat /Teil Modifiziert es Phenolhar z bei der Knetbeha ndlung erhitzt auf Fließges chwindig keit des Phenolh arzes kg/s Knetzei t Knettem peratur
    Ausführungsb eispiel 1-1 Durch Lignin modifiziert /10 95 40°C 2 30min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-2 Durch Lignin modifiziert /10 95 40°C 2 10min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-3 Durch Lignin modifiziert /10 95 40°C 2 100min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-4 Durch Lignin modifiziert 95 40°C 2 120min 50°C
    /10
    Ausführungsb eispiel 1-5 Durch Lignin modifiziert /10 95 Raumtem peratur - 30min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-6 Durch Lignin modifiziert /10 95 40°C Auf einmal völlig zugegeb en 30min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-7 Durch Lignin modifiziert /10 95 (Anders als Aggregat zusamm ensetzun g des Ausführu ngsbeisp iels 1-1) 40°C 2 30min 50°C
    Ausführungsb eispiel 1-8 Durch Lignin modifiziert /10 95 40°C 2 30min Räumte mperatur
    Vergleichsbeis piel 1-1 Mit 10 Teilen Kohlenteerpe chpulver wird das durch Lignin modifiziertes Phenolharz ersetzt 95 - - 30min 50°C
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-1 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-1 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 150°C und die Härtungsbehandlungszeit 3 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,05% beträgt;
    • das durch das Ausführungsbeispiel 2-1 erhaltene Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird durch die Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert, und das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt weist ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum gemäß 1 auf.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-2 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-5 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 150°C und die Härtungsbehandlungszeit 3 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,02% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-3 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-6 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 150°C und die Härtungsbehandlungszeit 3 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,98% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-4 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-7 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 150°C und die Härtungsbehandlungszeit 3 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,97% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-5 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-8 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 150°C und die Härtungsbehandlungszeit 3 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Prozentsatz des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,98% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-6 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-1 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 300°C und die Härtungsbehandlungszeit 2 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,3% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-7 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Unterziehen des durch das Ausführungsbeispiel 1-1 hergestellten Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers einer Härtungsbehandlung, wobei bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 90°C und die Härtungsbehandlungszeit 12 h beträgt, dadurch wird ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt erhalten, das Gewicht des Grünkörper-Zwischenprodukts vor und nach der Härtung wird jeweils erkannt, basierend auf der Gewichtsdifferenz vor und nach der Härtung werden die Daten des flüchtigen Anteils des Grünkörper-Zwischenprodukts berechnet, und das Ergebnis zeigt an, dass der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,4 % beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-8 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 2-8 zu dem Ausführungsbeispiel 2-1 liegt nur darin, dass die Härtungszeit 8 h und der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,3% beträgt.
  • Verfahren des Ausführungsbeispiels 2-9 zum Herstellen eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts:
    • Der Unterschied des Ausführungsbeispiels 2-9 zu dem Ausführungsbeispiel 2-1 liegt nur darin, dass die Härtungszeit 30 min und der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,3% beträgt.
  • Vergleichsbeispiel 2-1
  • Das im Vergleichsbeispiel 1-1 durch Pressen und Formen erhaltene Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt wird für 12 h mit Wasser gekühlt und dann natürlich getrocknet, danach wird es durch die Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert.
  • Das durch das Vergleichsbeispiel 2-1 erhaltene Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt wird durch die Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert, und das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt weist ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum gemäß 2 auf. Tabelle 4 Wichtigen Implementierungsparameter der Ausführungsbeispiele 2-1 bis 2-7 und des Vergleichsbeispiels 2-1
    Quelle des Grünkörpers Härtungsbehandl ungstemperatur Härtungsbeha ndlungszeit Flüchtiger Anteil
    Ausführungs beispiel 2-1 Ausführungsbei spiel 1-1 150°C 3h 1,05%
    Ausführungs beispiel 2-2 Ausführungsbei spiel 1-5 150°C 3h 1,02%
    Ausführungs beispiel 2-3 Ausführungsbei spiel 1-6 150°C 3h 0,98%
    Ausführungs beispiel 2-4 Ausführungsbei spiel 1-7 150°C 3h 0,97%
    Ausführungs beispiel 2-5 Ausführungsbei spiel 1-8 150°C 3h 0,98%
    Ausführungs beispiel 2-6 Ausführungsbei spiel 1-1 300°C 2h 1,3%
    Ausführungs beispiel 2-7 Ausführungsbei spiel 1-1 90°C 12h 0,4%
    Ausführungs beispiel 2-8 Ausführungsbei spiel 1-1 150°C 8h 1,3%
    Ausführungs beispiel 2-8 Ausführungsbei spiel 1-1 150°C 0.5 0,3%
  • Im Ausführungsbeispiel 3-1 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-1 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, dabei wird unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur auf 1000°C erhöht, und in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate beträgt 50°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate beträgt 40°C/h, in der Stufe von 500-800°C die Heizrate beträgt 30°C/h und in der Stufe von 800-1000°C die Heizrate beträgt 25°C/h, und das Rösten dauert 72 h, das Gewicht des Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts und des Kohlenstoffanoden-Fertigprodukts vor und nach dem Rösten wird jeweils festgestellt, und
    • basierend auf der Gewichtsdifferenz zwischen den beiden wird der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode berechnet, der 3,2% beträgt.
  • Nachdem das Rösten abgeschlossen war, wird die Temperatur langsam abgesenkt, und ein Entladen aus dem Ofen erfolgt, um die Kohlenstoffanode zu erhalten.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-2 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-2 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 3,2%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-3 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-3 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 3,3%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-4 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-4 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 2,8%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-5 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-5 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 3,3%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-6 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-6 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 2,9%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-7 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-7 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 3,8%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3- 8 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-8 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 3,0%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-9 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-9 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, die Röstbehandlungsbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode beträgt 4,0%.
  • Im Ausführungsbeispiel 3-10 wird die Kohlenstoffanode mit einem folgenden Verfahren hergestellt:
    • das im Ausführungsbeispiel 2-1 hergestellte Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, dabei sind die Röstbehandlungsbedingungen wie folgt: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur auf 780°C erhöht wird und in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate 50°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate 40°C/h und in der Stufe von 500-780°C die Heizrate 30°C/h beträgt, und das Rösten dauert 72 h, das Gewicht des Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukts und des Kohlenstoffanoden-Fertigprodukts vor und nach dem Rösten wird jeweils festgestellt, und basierend auf der Gewichtsdifferenz zwischen den beiden wird der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode berechnet, der 2,7% beträgt.
  • Vergleichsbeispiel 3-1
  • Das im Vergleichsbeispiel 2-1 hergestellte Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, dabei ist die Röstbehandlung gleich wie die im Ausführungsbeispiel 3-1, und der Verbrennungsverlust beträgt 6,8%.
  • Das durch das Vergleichsbeispiel 3-1 erhaltene Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt wird durch die Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert, und das Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt weist ein Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum gemäß 3 auf.
  • Vergleichsbeispiel 3-2
    • das im Ausführungsbeispiel 2-1 hergestellte Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt wird zur Röstbehandlung in einen Tunnelofen eingebracht, dabei sind die Röstbedingungen wie folgt: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur auf 500°C erhöht wird und in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate 50°C/h und in der Stufe von 270-500°C die Heizrate 40°C/h beträgt, das Rösten dauert 72 h und der Verbrennungsverlust beträgt 1,8%.
    Tabelle 5 Versuchsparameter der Ausführungsbeispiele 3-1 bis 3-7 und des Vergleichsbeispiels 3-1
    Quelle des Grünkörper-Zwischenprod ukts Röstverfahren
    Ausführungsbeispiel 3-1 Ausführungsbeispiel 2-1 Unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff wird die Temperatur von der Raumtemperatur auf 1000°C erhöht, und in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate beträgt 50°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate beträgt 40°C/h, in der Stufe von 500-800°C die Heizrate beträgt 30°C/h und in der Stufe von 800-1000°C die Heizrate beträgt 25°C/h, und das Rösten dauert 72 h.
    Ausführungsbeispiel 3-2 Ausführungsbeispiel 2-2 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-3 Ausführungsbeispiel 2-3 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-4 Ausführungsbeispiel 2-4 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-5 Ausführungsbeispiel 2-5 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-6 Ausführungsbeispiel 2-6 Gleich wie im
    Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-7 Ausführungsbeispiel 2-7 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-8 Ausführungsbeispiel 2-8 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-9 Ausführungsbeispiel 2-9 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Ausführungsbeispiel 3-10 Ausführungsbeispiel 2-1 Unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff wird die Temperatur von der Raumtemperatur auf 780°C erhöht, und in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C beträgt die Heizrate 50°C/h, in der Stufe von 270-500°C beträgt die Heizrate 40°C/h und in der Stufe von 500-780°C beträgt die Heizrate 30°C/h, und das Rösten dauert 72 h
    Vergleichsbeispiel 3-1 Vergleichsbeispiel 2-1 Gleich wie im Ausführungsbeispiel 3-1
    Vergleichsbeispiel 3-2 Ausführungsbeispiel 2-1 Unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff wird die Temperatur von der Raumtemperatur auf 500°C erhöht, in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C
    beträgt die Heizrate 50°C/h und in der Stufe von 270-500°C die Heizrate beträgt 40°C/h, und das Rösten dauert 72 h
  • Versuchsbeispiel 1
  • Wenn das in der vorliegenden Anmeldung erhaltene Produkt durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, sind die Parameter wie folgt:
    1. 1. Instrument und Reagenz
      • 1.1 Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument: 7890B/5977B GC/MSD, das mit einem EGA/PY-3030D-Pyrolyseinstrument und einer Masshunter-Erfassungssoftware und qualitativen Software ausgestattet ist;
      • 1.2 Chromatographiesäule: Kapillarsäule VF-1701MS (30 m × 0,150 mm × 0,15 µm);
      • 1.3 Hochreines Helium: 99,999%;
      • 1.4 Probenbecher: Eco-Cup LF;
      • 1.5 Verbindungsstange: Eco-Stick SF;
      • 1.6 Manueller Injektor;
      • 1.7 Probenlöffel.
    2. 2. Testverfahren
      • 2.1 Chromatographie-Verfahren
        • 2.1.1 Einlasstemperatur: 270°C;
        • 2.1.2 Durchflussrate der Säule 1: 1 ml/min;
        • 2.1.3 Teilungsverhältnis: 80:1;
        • 2.1.4 Säulenkastentemperatur: die Anfangstemperatur beträgt 60°C und wird für 0 min gehalten; die Temperatur wird mit einer Heizrate von 20°C/min auf 260°C erhöht und für 30 min gehalten;
        • 2.1.5 Temperatur der MSD-Übertragungsleitung: 260°C;
      • 2.2 Massenspektrometrie-Verfahren
        • 2.2.1 lonenquellentemperatur: 230°C;
        • 2.2.2 Quadrupoltemperatur: 150°C;
        • 2.2.3 lonenquelle: Inert El-Quelle;
        • 2.2.4 Ionisationsenergie: 70 eV;
        • 2.2.3 Lösungsmittelverzögerung: 0 min;
        • 2.2.4 Erfassungsmodus: Scannen;
        • 2.2.5 Scanbereich m/z: 10-500 amu;
      • 2.3 Pyrolyseverfahren
        • 2.3.1 Pyrolysemodus: Klicken;
        • 2.3.2 Pyrolysetemperatur: 600°C;
        • 2.3.3 Pyrolysezeit: 0,2 min;
    3. 3. Probentest
      • 3.1 Durchführen des Gaschromatographie-, Massenspektrometrie- und Pyrolyseinstrumentverfahren, um das Gerät bereit zu machen.
      • 3.2 Nehmen einer kleinen Menge an Proben mittels eines Probenlöffels und Übertragen dieser in einen Probenbecher.
      • 3.3 Verbinden des Probenbechers mittels einer Verbindungsstange mit dem manuellen Injektor und Befestigen des Injektors am Pyrolyseinstrument.
      • 3.4 Bearbeiten der Gaschromatographie-Injektionssequenz und Ausführen dieser, Klicken in der Pyrolyse-Software auf „Start“.
      • 3.5 Wenn das Gerät bereit ist, nachdem die Pyrolyse-Software eine Injektionswarnung ausgibt, wird der obere Knopf des manuellen Injektors gedrückt, damit der Probenbecher in die Auskleidung des Pyrolyseinstruments fällt, Starten des laufenden Programms, die Probe beginnt mit dem Kracken und tritt zur Abscheidung in die Chromatographiesäule ein sowie wird durch die Massenspektrometrie erkannt.
      • 3.6 Entfernen des Probenbechers nach dem Lauf.
      • 3.7 Öffnen der qualitativen Software zur qualitativen Analyse der Testergebnisse.
  • Die Gaschromatographie-Massenspektrometrie des Ausführungsbeispiels 2-1 ist in 1 dargestellt; wobei die Ausführungsbeispiele 2-2 bis 2-4 ebenfalls ein ähnliches Spektrum wie 1 erhalten können.
  • Die Gaschromatographie-Massenspektrometrie des Vergleichsbeispiels 2-1 ist in 2 dargestellt; und ihre Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Testbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 2-1;
    die Gaschromatographie-Massenspektrometrie des Vergleichsbeispiels 3-1 ist in 3 dargestellt; und ihre Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Testbedingungen sind gleich wie die im Ausführungsbeispiel 2-1;
    dabei können in 1 die charakteristischen Peaks, die zum Phenolharz gehören, deutlich zu sehen, z.B. gibt es bei den Retentionszeiten 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min, 5,92±0,3 min, 6,10±0,3 min, 6,40±0,3 min und 6,50±0,3 min charakteristische Peaks, und aus Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass die diesen charakteristischen Peaks entsprechenden charakteristischen Gruppen zu den charakteristischen Gruppen des Phenolharzes gehören.
  • Die spezifischen Analyseergebnisse der charakteristischen Peaks, die in 2 dargestellt sind, sind in Tabelle 6 gezeigt. Es ist in 2 im Zusammenhang mit Tabelle 6 ersichtlich, dass im Vergleichsbeispiel 2-1 ohne Hochtemperatur-Röstbehandlung in seiner Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum die charakteristischen Peaks, die zum Kohlenteerpech gehören, offensichtlich erhalten werden können, z.B. gibt es charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 9,7±0,3min, 11,6±0,3 min, 12,9±0,3 min und 15,9±0,3 min. Aus Tabelle 6 ist es ersichtlich, dass die diesen charakteristischen Peaks entsprechenden charakteristischen Gruppen zu den charakteristischen Gruppen des Kohlenteerpechs gehören. Tabelle 6 Analyseergebnisse des Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrums des im Vergleichsbeispiel 2-1 hergestellten Grünkörper-Zwischenprodukts
    Nr. Retenti onszeit /min Qualitatives Ergebnis Nr. Retentions zeit /min Qualitatives Ergebnis
    1 1,545 Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff 35 10,166 Benzochi nolin
    2 1,573 Wasser, Schwefeldioxid 36 10,23 Methyldibenzothiophe n
    3 4,241 Indan 37 10,371 Methylphenanthren/M ethylanthracen
    4 4,459 Methylphenylacetylen/Inden 38 10,399 Methylphenanthren/M ethylanthracen
    5 4,959 Phenol 39 10,458 Methylphenanthren/M ethylanthracen
    6 5,322 o-Kresol, Methylinden 40 10,506 Benzo[def]fluoren
    7 5,592 m-p-Kresol 41 10,545 Methylanthracen
    8 5,699 Naphthalin 42 10,739 Carbazol, 2-Phenylnaphthalin
    9 6,473 Methylnaphthalin 43 10,857 Dimethylphenanthren
    10 6,594 Methylnaphthalin 44 10,998 Dimethylphenanthren
    11 7,11 Ethylnaphthalin 45 11,04 Dimethylphenanthren
    12 7,198 Dimethylnaphthalin 46 11,167 Dimethylphenanthren
    13 7,291 Dimethylnaphthalin, Indol 47 11,606 Fluoranthen/Pyren
    14 7,323 Dimethylnaphthalin 48 11,848 Benzonaphthofuran, Fluoranthen/Pyren
    15 7,463 Dimethylnaphthalin 49 11,894 1-Phenylnaphthalin
    16 7,562 Dimethylnaphthalin 50 12,036 Pyren
    17 7,712 Acenathene/Biphenylene 51 12,216 Benzonaphthofuran
    18 7,793 Accenaphthen/2-Vinylnaphthali n 52 12,344 Benzonaphthofuran
    19 7,893 1-lsopropenylnaphthalin 53 12,503 Methylpyren/Benzoflu oren
    20 8,053 Benzofuran 54 12,712 Benzofluoren
    21 8,401 Fluoren 55 12,903 Benzofluoren
    22 8,589 2-Methylbiphenyl, 4-Biphenylcarboxaldehyd 56 13,012 Methylpyren
    23 8,749 Hydroxyfluoren/Methyldibenzof uran 57 13,266 Methylpyren
    24 9 9,10-Dihydroanthracen 58 13,357 Methylpyren
    25 9,069 9,10-Dihydrophenanthren 59 14,71 Benzonaphthothiophe n
    26 9,124 Methylfluoren 60 14,755 Triphenylen
    27 9,187 Methylfluoren 61 15,027 Cyclopentadienopyren
    28 9,401 1,2,3,4-Tetrahydroanthracen 62 12,927 Chrysen/Triphenylen/ Benzanthracen
    29 9,603 Dibenzothiophen 63 16,066 Chrysen/Triphenylen/ Benzanthracen
    30 9,783 9-Methylenfluoren/Phenanthre n/Anthracen 64 16,216 Cyclopentenopyren/Tri phenylen
    31 9,839 9-Methylenfluoren/Phenanthre n/Anthracen 65 18,038 Methylchrysen
    32 9,905 Benzochinolin 66 19,761 Benzocarbazol
    33 9,98 Acridin 67 20,693 Benzocarbazol
    34 10,088 Methyldibenzothiophen 68 23,461 Benzofluoranthen/Ben zopyren/Perylen
  • Die spezifischen Analyseergebnisse der charakteristischen Peaks, die in 3 dargestellt sind, sind in Tabelle 7 gezeigt. Es ist in 3 im Zusammenhang mit Tabelle 7 ersichtlich, dass im Vergleichsbeispiel 3-1 nach einer Hochtemperatur-Röstbehandlung bei 950°C in seiner Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrum die charakteristischen Peaks, die zum langkettigen Alkan gehören, beobachtet werden können, z.B. gibt es charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 1,56±0,3 min, 3,37±0,3 min, 4,88±0,3 min und 5,60±0,3 min. Aus Tabelle 7 ist es ersichtlich, dass die diesen charakteristischen Peaks entsprechenden charakteristischen Gruppen zu den charakteristischen Gruppen des langkettigen Alkans gehören; dabei können auch die charakteristischen Peaks, die zum Kohlenteerpech gehören, beobachtet werden, z.B. gibt es bei den Retentionszeiten von 9,78±0,3 min, 10,53±0,3 min, 11,6±0,3 min und 5,60±0,3 min charakteristische Peaks, und aus Tabelle 7 ist es ersichtlich, dass die diesen charakteristischen Peaks entsprechenden charakteristischen Gruppen zu den charakteristischen Gruppen des Kohlenteerpechs gehören. Tabelle 7 Analyseergebnisse des Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Spektrums des im Vergleichsbeispiel 3-1 hergestellten gekochten Rohlings
    Nr. Retentions zeit /min Qualitatives Ergebnis Nr Retentionsz eit /min Qualitatives Ergebnis
    1 1,539 Ammoniak, Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff 18 8,621 Undecylcyclohexan
    2 1,566 Wasser, Schwefeldioxid 19 8,701 Octadecan
    3 1,691 Kohlenstoffdisulfid 20 8,73 5,5-Diethylpentadecan
    4 3,151 N-Butylenbutylamin 21 9,057 3,3-Diethylpentadecan
    5 3,37 Dibutylamin 22 9,557 3-Ethyl-3-Methylheptadec an
    6 4,152 Undecen 23 9,78 9-Methylenfluoren/Anthrac en /Phenanthren
    7 4,883 Dodecan 24 9,84 9-Methylenfluoren /Anthracen/Phenanthren
    8 5,414 4-Ethyl-2-Propylthia zol 25 9,999 Phthalat(3-Hexyl)isobutyle ster
    9 5,601 Tridecan 26 10,537 Dibutylphthalat
    10 5,69 Naphthalin 27 11,602 Fluoranthen/Pyren
    11 6,287 Tetradecan 28 12,03 Fluoranthen/Pyren
    12 6,471 Methylnaphthalin 29 15,91 Chrysen/Triphenylen /Benzanthracen
    13 6,788 N, N-Dibutylformami d 30 16,052 Chrysen/Triphenylen /Benzanthracen
    14 6,939 Pentadecan 31 23,363 Benzofluoranthen /Benzopyren/Perylen
    15 7,554 Hexaden 32 25,957 Benzofluoranthen /Benzopyren/Perylen
    16 7,992 2,4-Di-tert-butylphen ol, Undecylcyclopentan 33 26,48 Benzofluoranthen /Benzopyren/Perylen
    17 8,545 3-Methylheptadecan 34
    Tabelle 8 Indikatoren des Grünkörpers der Ausführungsbeispiele 1-1 bis 1-8 und des Vergleichsbeispiels 1-1
    Schüttdichte Intakte Rate der äußeren Form (keine Risse und keine Spalte)
    Ausführungsbeispiel 1-1 1,77 98%
    Ausführungsbeispiel 1-2 1,76 90%
    Ausführungsbeispiel 1-3 1,78 99%
    Ausführungsbeispiel 1-4 1,76 95%
    Ausführungsbeispiel 1-5 1,74 92%
    Ausführungsbeispiel 1-6 1,75 87%
    Ausführungsbeispiel 1-7 1,74 91%
    Ausführungsbeispiel 1-8 1,73 88%
    Vergleichsbeispiel 1-1 1,74 82%
  • In der Tabelle 8 wird es als 100% definiert, dass der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper keine Risse und keine Spalte und eine abgerundete Form aufweist.
  • Versuchsbeispiel 2 Indikatoren des Grünkörper-Zwischenprodukts
  • Die Druckfestigkeit des Zwischenprodukts wird gemäß dem Testverfahren in YS/T 285-2012 getestet. Tabelle 9 Indikatoren des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts
    Druckfestigkeit Flüchtiger Anteil
    Ausführungsbeispiel 2-1 45 1,05%
    Ausführungsbeispiel 2-2 40 1,02%
    Ausführungsbeispiel 2-3 38 0,98%
    Ausführungsbeispiel 2-4 41 0,97%
    Ausführungsbeispiel 2-5 37 0,98%
    Ausführungsbeispiel 2-6 41 1,3%
    Ausführungsbeispiel 2-7 37 0,4%
    Ausführungsbeispiel 2-8 46 1,3%
    Ausführungsbeispiel 2-9 38 0,3%
    Vergleichsbeispiel 2-1 36 0,1%
  • In der Tabelle 9 wird es als 100% definiert, dass das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt keine Risse und keine Spalte und eine abgerundete Form aufweist.
  • Der flüchtige Anteil ist ein Indikator für den Härtungsgrad. Der flüchtige Anteil ist im Prinzip ein Kennwert, und es ist am energieeffizientesten, sofort zu stoppen, wenn dieser Kennwert erreicht ist. Wenn die Zeit zu kurz ist, besteht ein kleiner flüchtiger Anteil, und die Verunreinigungen bei dieser Temperatur werden nicht vollständig verflüchtigt, und eine anschließende Kalzinierung bei hoher Temperatur kann Anodenrisse verursachen. Wenn die Zeit zu lang ist, erreicht der flüchtige Anteil einen Kennwert, aber der Energieverbrauch wird erhöht.
  • Ausführungsbeispiel 3 Indikatoren der Kohlenstoffanode
  • Die Schüttdichte wird gemäß dem Testverfahren in YS/T 285-2012 getestet. Tabelle 10 Indikatoren der Kohlenstoffanode
    Druckfestigkeit (Mpa) Schüttdicht e Spezifische r Widerstand uΩm Verbrennungsve rlust/%
    Ausführungsbeispi el 3-1 45 1,70 54 3,2
    Ausführungsbeispi el 3-2 42 1,63 52 3,2
    Ausführungsbeispi el 3-3 40 1,65 51 3,3
    Ausführungsbeispi el 3-4 44 1,64 55 2,8
    Ausführungsbeispi el 3-5 40 1,63 54 3,3
    Ausführungsbeispi el 3-6 43 1,70 58 2,9
    Ausführungsbeispi el 3-7 39 1,69 60 3,8
    Ausführungsbeispi el 3-8 46 1,72 50 3,0
    Ausführungsbeispi el 3-9 42 1,67 57 4,0
    Ausführungsbeispi el 3-10 46 1,71 60 2,7
    Vergleichsbeispiel 3-1 34 1,57 57 6,8
    Vergleichsbeispiel 3-1 35 1,72 63 1,8
  • Obwohl die Anmeldung mit den Ausführungsbeispielen wie oben offenbart wird, ist die Anmeldung nicht darauf beschränkt. Jede Person, die mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem technischen Gebiet vertraut ist, kann einige Änderungen und Modifikationen vornehmen, ohne vom Geist und Umfang der Anmeldung abzuweichen. Aufgrund dessen sollte der Schutzumfang der Anmeldung durch den Umfang der beigefügten Patentansprüche definiert werden.

Claims (19)

  1. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper gehärtet wird, um ein Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt zu erhalten, wobei das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften aufweist: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min und 5,92±0,3 min.
  2. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, wenn es durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie getestet wird, die folgenden spektralen Eigenschaften aufweist: es gibt charakteristische Peaks bei den Retentionszeiten von 4,95±0,3 min, 5,32±0,3 min, 5,47±0,3 min, 5,92±0,3 min, 6,10±0,3 min, 6,40±0,3 min und 6,50±0,3 min.
  3. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bei dem Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie verwendete Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Instrument 7890B/5977B GC/MSD ist, wobei die Chromatographiesäule eine VF-1701 MS-Kapillarsäule ist.
  4. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper durch eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erhalten wird; dass vor der Knetbehandlung die Temperatur des modifizierten Phenolharzes auf 30-50°C erhöht wird.
  5. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz ist; dass das Lignin ein saures Lignin ist, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  6. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm umfasst; wobei bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-% beträgt.
  7. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Knetbehandlung die Knetzeit 10-100 min und die Knettemperatur 40-60°C beträgt, wobei die Knetzeit bevorzugt 20-60 min beträgt; wobei im Knetbehandlungsschritt das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben wird, bis die Zugabe abgeschlossen ist; und wobei die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s beträgt.
  8. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien des Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat umfasst.
  9. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbehandlung das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse annimmt.
  10. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper eine Knetbehandlung und eine Formbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, erfolgen, wobei nach der Härtungsbehandlung ein Test durch die kombinierte Technologie von Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgeführt wird, und wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die für den Test ausgewählte Pyrolysetemperatur 600°C beträgt.
  11. Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es durch die Härtungsbehandlung des Grünkörpers nach einem der Ansprüche 1-9 erhalten wird, wobei der flüchtige Anteil des Grünkörper-Zwischenprodukts 0,4-2% beträgt; und wobei die Schüttdichte des Grünkörper-Zwischenprodukts 1,6-1,8 g/m3 beträgt; und wobei die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h beträgt.
  12. Kohlenstoffanode, die durch eine Knetbehandlung, eine Formbehandlung, eine Härtungsbehandlung und Röstbehandlung eines Mischmaterials, das modifiziertes Phenolharz und Aggregat enthält, oder durch eine Härtungsbehandlung und eine Röstbehandlung eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder durch eine Röstbehandlung eines Harz-Kohlenstoffanoden-Grünkörper-Zwischenprodukts nach Anspruch 11 erhalten wird.
  13. Kohlenstoffanode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das modifizierte Phenolharz ein durch Lignin, eine Polyphenolverbindung und eine Polyhydroxylverbindung modifiziertes Phenolharz umfasst; wobei das Lignin ein saures Lignin ist, wobei die Polyphenolverbindung eines oder mehrere von Bipyralidol, Teepolyphenolen, Gerbsäure und Backgummi ist, und wobei die Polyhydroxyverbindung eines oder mehr als 2 von Maltose, Saccharose, Glucose, Fructose, oxidierter Stärke, Sorbit und Dextrin ist.
  14. Kohlenstoffanode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat eines oder mehrere von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm, kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm und feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm umfasst; wobei bezogen auf den Massenprozentsatz im Gesamtgewicht des Aggregats der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 8-5 mm 5-20 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 5-3 mm 10-25 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 3-1 mm 15-30 Gew.-%, der Massenprozentsatz von kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von 1-0 mm 10-20 Gew.-% und der Massenprozentsatz von feinpulverigem kalziniertem Koks mit einem Partikeldurchmesser von weniger als 0,075 mm 25-45 Gew.-% beträgt.
  15. Kohlenstoffanode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohmaterialien der Kohlenstoffanode 5-15 Teile modifiziertes Phenolharz und 85-95 Teile Aggregat umfasst.
  16. Kohlenstoffanode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Knetbehandlung die Knetzeit 10-100 min und die Knettemperatur 40-60°C beträgt, wobei die Knetzeit bevorzugt 20-60 min beträgt; wobei im Knetbehandlungsschritt das modifizierte Phenolharz innerhalb von 10-30 min kontinuierlich zugegeben wird, bis die Zugabe abgeschlossen ist; und wobei die Fließgeschwindigkeit des modifizierten Phenolharzes während der kontinuierlichen Zugabe 1-3 kg/s beträgt.
  17. Kohlenstoffanode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbehandlung das Formen auf einer elektrischen Spindelpresse oder einer Vibrationspresse annimmt.
  18. Kohlenstoffanode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Härtungsbehandlung die Härtungsbehandlungstemperatur 120-270°C und die Härtungsbehandlungszeit 1-10 h beträgt; wobei die Röstbehandlung Folgendes umfasst: dass unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff die Temperatur von der Raumtemperatur bis 270°C auf 550-1100°C erhöht wird und die Röstbehandlungszeit 20-250 h beträgt; und wobei der Verbrennungsverlust der Kohlenstoffanode im Vergleich mit dem Kohlenstoffanode-Grünkörper-Zwischenprodukt 2-6% beträgt; und wobei die Röstbehandlung unter der Bedingung des Eingrabens von Kohlenstoff oder unter Schutz von Inertgas steht; und wobei die Röstbehandlung eine Mikrowellenröstbehandlung, eine Ofenröstbehandlung, eine Tunnelofenröstbehandlung, eine Umkehrflammenofenröstbehandlung, eine Mehrkammer-Ringröstofenröstbehandlung, eine Muffelofenröstbehandlung oder eine Röstofen-Röstbehandlung ist.
  19. Kohlenstoffanode nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Röstbehandlungsprozess in der Stufe von der Raumtemperatur bis 270°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 270-500°C die Heizrate 3-60°C/h, in der Stufe von 500-800°C die Heizrate 10-50°C/h und in der Stufe von 800-1100°C die Heizrate 10-30°C/h beträgt.
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