一種陽極糊料及其製成的炭素陽極的製作方法
2023-09-21 07:33:05 1
專利名稱：一種陽極糊料及其製成的炭素陽極的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋁電解炭素陽極技術領域，尤其涉及一種陽極糊料及其製成的炭素陽 極。
背景技術：
炭素陽極作為預焙電解槽的「心臟」，要求其具有良好的導電性、較強的抗氧化性 等。若炭素陽極的質量不好，對鋁電解生產過程中的電流效率、電能消耗、甚至產品質量等 技術經濟指標有很大關聯。炭素陽極是以煅後石油焦、殘極、生碎為骨料、以煤浙青為粘結劑經混捏、成型、焙 燒等工序加工而製成的，具有穩定的幾何形狀，也稱預焙陽極碳塊。因此，煤浙青糊料的浸 潤性、流動性、可塑性、滲透性、結焦性等性能的好壞對炭素陽極質量有一定影響。有報導稱，在浙青對焦炭顆粒潤溼較差、浙青分布不均的情況下，焙燒後陽極架橋 結構鬆散，陽極密度、強度都較低，從而在電解生產中，出現陽極掉渣、甚至大塊脫落等非常 嚴重的質量問題。因此，使用對焦炭顆粒潤溼程度高的浙青、可塑性好的糊料，由此製造的結構均 勻、質量穩定的炭素陽極為電解鋁企業的當務之急。
發明內容
本發明實施例提供了一種陽極糊料及其製成的炭素陽極，該陽極糊料中的浙青的 流動性大為改善，對焦炭顆粒潤溼程度明顯提高，使得炭素陽極的導電性能及抗氧化性大 大增強。為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案一種陽極糊料，包含重量比為糊料總重0. 1-1%的油酸。優選地，該陽極糊料包含重量比為糊料總重0. 25-0. 5%的油酸。進一步優選地，該陽極糊料包含重量比為糊料總重0. 3-0. 4%的油酸。另外，本發明陽極糊料還含有中溫浙青和/或改質浙青。本發明還提供一種在製備過程中採用了前述陽極糊料的炭素陽極。與現有的技術相比，本發明炭素陽極糊料包含0. 1-1.0%的增塑劑油酸，使得陽極 中的液體浙青粘度及骨料浙青界面張力有效降低，從而降低浙青與骨料的溼潤角，達到提 高前述陽極糊料的塑性和潤滑性的目的，具體有益效果如下1、陽極炭顆粒孔隙充分被液體浙青浸潤，陽極粘結強度也隨之增強，振動成型時 顆粒分布更合理，更密實，陽極內部結構更均勻；2、經炭化後轉為浙青焦膜的液體浙青，包裹在骨料顆粒外表面及顆粒孔隙內表 面，使骨料顆粒間粘結面積更大，強度更強，接觸電阻更低；3、本發明陽極的CO2反應殘極率高於空白樣品，抗CO2氧化性能有所提升。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施 例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其他的附圖。圖1是本發明實施例陽極的電阻率與油酸添加比例的關係圖；圖2是本發明實施例陽極的CO2反應性殘極率與油酸添加比例的關係圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例的陽極糊料包含一定比例的增塑劑油酸，相比於普通陽極糊料，塑 性更強，陽極生塊內部結構均勻性更佳。油酸的化學式為C18H34O2,分子式=CH3 (CH2) 7CH = CH(CH2)7COOH,化學名 順-9-十八碳烯酸；常溫下為淺黃色透明油狀液體，熔點13.4°C，沸點286°C (100毫米汞 柱)，相對密度0. 8935 (20/40C )，折射率1. 4582，閃點372°C，不溶於水，可溶於乙醇、汽油等 有機溶劑，氫化時轉變為硬脂酸，具有有機羧酸的一般化學性質及不飽和雙鍵的化學性能。 主要用於製備塑料增塑劑環氧油酸丁酯或環氧油酸辛酯。毛紡工業用於製備抗靜電劑和潤 滑柔軟劑。木材工業用於製備抗水劑石蠟乳化液。經氧化製備壬二酸，是聚醯胺樹脂(尼 龍)的原料。以下本發明實施例中使用的油酸含量彡97%，相對密度d42°為0. 891 0. 896，皂 化值(與酸值比較)<2，灼燒殘渣(以硫酸鹽計)為0.05%。本發明實施例採用的陽極配方為行業內常用的物質和含量，是本領域技術人員熟 知技術，在此不再贅述。本發明炭素陽極糊料包含0. 1-1. 0%的增塑劑油酸，使得陽極中的液體浙青粘度 及骨料浙青界面張力有效降低，從而降低浙青與骨料的溼潤角，從而提高陽極糊料塑性和 潤滑性；並進一步降低使用前述炭素陽極糊料製成的炭素陽極的電阻率，提高導電性能。糊料製備方法如下按陽極配方稱取各級骨料3Kg，倒入混捏機中混捏均勻，10分鐘後加入改質浙青 粉，再混捏10分鐘，然後加熱至150-200°C，加入佔骨料重量比0. 1-1 %的油酸，10分鐘後取 出，得到陽極糊料。本領域技術人員應該得知，採用中溫浙青或者採用改質浙青與中溫浙青的混合物 都能實現本發明實施例，而不僅限於前述提到的改質浙青。陽極製備方法如下上述陽極糊料靜置1小時後，烘烤至200°C，同時將壓樣模具升溫烘模，50分鐘後 取出糊料及壓樣模具。1分鐘之內將糊料倒入壓樣模具的凹模腔內搗實並平整表面，置於液 壓機下，按0. 5N/mm2-s的速度壓樣，達到體積密度1. 65g/cm3的刻度線後關閉液壓機油門，保壓至20KN時進行脫模，得到陽極生塊。再將本實施例製得的陽極生塊採用20h焙燒曲線進行焙燒後，終溫1000°C 上述焙燒曲線設置遵循「兩頭快，中間慢」原則，在保證樣品不開裂的前提下，儘量 提高升溫速率，這樣有利於提高炭塊產量，降低炭塊生產能耗。本發明所有實施例採用《YS/T 63. 2-2006 I鋁用炭素材料檢測方法第2部分陰極 炭塊和預焙陽極室溫電阻率的測定》中的方法測量陽極電阻率；採用《YS/T 63. 12-2006鋁 用碳素材料檢測方法第12部分預焙陽極CO2反應性的測定質量損失法》中的方法測量CO2 反應性殘極率。採用各種添加比例製得的陽極性能如下表所示 參見圖1，為各陽極的添加的不同油酸比例與室溫電阻率的曲線關係圖。從圖上看 出隨著油酸添加比例的增加，陽極電阻率整體呈明顯下降趨勢。添加量在0. 2% 0. 5% 區間時，電阻率下降趨勢最顯著，而0. 5% 1. 0%區間及1. 0%以後區域表現的趨勢變緩， 且略有反彈趨勢，但陽極電阻率整體水平還是低於未添加油酸的空白樣品電阻率。未添加油酸的空白樣品電阻率平均值為58. 15 μ Ω ·πι，添加量達到0. 4%時，電阻 率降低到54. 70 μ Ω ·πι，與0%空白樣品相比，電阻率降低值為3. 45 μ Ω · m ；添加量達到 0. 5%時，電阻率降低了 4. 74μ Ω · m。主要是因為油酸作為增塑劑能有效降低液體浙青粘度及骨料浙青界面張力，降低 浙青與骨料的溼潤角，使得炭顆粒孔隙充分浸潤液體浙青，在高溫燒結過程中，液體浙青轉 化為浙青焦，與炭骨料顆粒粘結較好，接觸電阻較未添加油酸的陽極要低。並且，參見圖2，0. 3%與0. 4%兩個點的CO2反應性殘極率較高，分別為79. 50%與 78. 20%，較空白樣品高出8. 55與7. 25個百分點，抗CO2氧化性能有所提升。以上對本發明實施例提供的一種陽極糊料及其製成的炭素陽極進行了詳細介紹， 本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用 於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的 思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上可知，本說明書內容不應理解為 對本發明的限制。
權利要求
一種陽極糊料，其特徵在於，陽極糊料包含重量比為糊料總重0.1 1％的油酸。
2.根據權利要求1所述的陽極糊料，其特徵在於，陽極糊料包含重量比為糊料總重 0. 25-0. 5%的油酸。
3.根據權利要求3所述的陽極糊料，其特徵在於，陽極糊料包含重量比為糊料總重 0. 3-0. 4%的油酸。
4.根據權利要求1或2所述的陽極糊料，其特徵在於，還含有中溫浙青和/或改質浙
5. 一種炭素陽極，其特徵在於，製備過程中採用了權利要求1至4任一項所述的陽極糊料。
全文摘要
本發明公開了一種陽極糊料及其製成的炭素陽極，技術方案為向電解鋁行業使用的炭素陽極糊料包含重量比為糊料總重0.1-1％的油酸，炭素陽極製備過程中採用了前述的陽極糊料。該陽極糊料及其製成的炭素陽極中的液體瀝青粘度及骨料瀝青界面張力有效降低，從而使得瀝青與骨料的溼潤角降低，陽極糊料塑性和潤滑性則大為提高；並且，陽極粘結強度隨之增強，電阻率大大降低，抗CO2氧化性能有所提升，陽極淨耗降低，減少電解生產成本。
文檔編號C25C3/12GK101922021SQ20101024272
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者江林濤, 肖小兵, 高小明 申請人:湖南創元鋁業有限公司