一種鋁用炭素焙燒填充料的製作方法
2023-09-21 07:49:05
專利名稱：一種鋁用炭素焙燒填充料的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋁用炭素焙燒技術領域，尤其涉及一種鋁用炭素焙燒填充料。
背景技術：
鋁用炭素焙燒是鋁用炭素生產過程中的關鍵工藝，焙燒工藝的優劣直接關係到鋁用炭素本身的質量和電解等後續工藝的質量。而影響焙燒工藝優劣的主要因素之一就是鋁用炭素焙燒爐中的填充料。填充料是焙燒過程中覆蓋在鋁用炭素生塊表面的物質，可起到以下主要作用1、隔離空氣，防止生塊與火焰直接接觸，防止高溫下被氧化；2、將火焰的熱量傳導給製品，並減緩揮發速度；3、填充間隙，支撐、固定生塊，防止生塊因浙青軟化發生變形、掉角、掉塊等；4、控制生塊中揮發份排出速率，防止生塊產生裂紋等。因此，要求焙燒填充料具有一定的強度、透氣性和傳熱性。目前最常使用的填充料是煅後石油焦和冶金焦。炭素製品的焙燒在高溫下(最高溫度達1100°C以上)進行，煅後石油焦和冶金焦的氧化燒損率較高，一般為20 40kg/t-C。且由於資源有限，原料供應緊張，價格上漲，不宜廣泛在工業生產中推廣；冶金焦的水分和灰分含量較高，不僅在使用前需要進行烘乾處理，還易粘結在生塊表面，影響鋁用炭素質量。
發明內容
本發明實施例提供了一種粒度適中、導熱性良好、材料易得、損失低的焙燒填充料，滿足鋁用炭素焙燒需求。為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案一種鋁用炭素焙燒填充料，包含有質量百分數不小50%的棕剛玉和/或白剛玉。進一步地，該填充料包含有質量百分數為60-90%的棕剛玉和/或白剛玉。進一步地，所述棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為0. 5-10mm。更進一步地，該種焙燒填充料中棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為l-8mm。更進一步地，該種焙燒填充料包含有煅後焦。更進一步地，該種焙燒填充料還可包含有冶金焦。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、燒損率低棕剛玉和白剛玉都是經2000度高溫冶煉而成，可耐高溫耐腐蝕，抗熱震性能好，在應用過程中具有不起爆、不粉化、不開裂的特點，因此焙燒過程中的燒損率極低，理論值低於0. 01 %，使用該技術可使填充料的燒損率降低10 20kg/t-c，則可反覆循環利用，利於環境保護和節約資源。2、填充料導熱係數高導熱係數(thermal conductivity)是指在穩定傳熱條件下，1秒內通過1平方米麵積傳遞的熱量；對於焙燒填充料來說，導熱係數越高，越能更好地傳導熱量，減少熱量從火道傳至鋁用炭素生塊的時間，提高熱效率，節約焙燒原料的使用量；還可減小鋁用炭素生塊表面的溫差，從而改善鋁用炭素成品表面因溫差過大而開裂的現象。現有技術中使用的填充料的導熱係數基本在0. l-4ff/m · K之間，而剛玉在常溫下的導熱係數λ = 41. 84ff/m ·Κ，以剛玉為主要成分的焙燒填充料，能大大提高填充料整體的導熱係數。3、縮短焙燒成品冷卻時間剛玉導熱係數高的性質同樣在焙燒之後的冷卻中發揮作用，散熱性好，熱量揮發速度快，則縮短焙燒成品冷卻時間；4、不粘結吸附剛玉的粒徑為0. 5-10mm,並且質地緻密、硬度高，粒形成球狀，則出現粘結成團、吸附在鋁用炭素生塊上的機率較小，對鋁用炭素成型質量的負面影響不大。綜上，將棕剛玉和/或白剛玉單獨作為鋁用炭素焙燒爐的填充料，或者將其與現有的焙燒填充料混合使用，都是具有積極作用的。
具體實施例方式下面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。本發明通過將棕剛玉和/或白剛玉做為鋁用炭素焙燒填充料的主要成分，獲得了粒度適中、導熱性良好、損失低的焙燒填充料，提高了熱效率，節約了焙燒原料的使用量，減小對鋁用炭素成型質量的負面影響。棕剛玉(Brown Fused Alumina)俗名又稱金剛砂，是用礬土、碳素材料、鐵屑三種原料在電弧爐內經2000度高溫冶煉，再經自磨機粉碎整形，磁選去鐵而成。主要化學成分為AL203、Ti&環含有少量的SW2和Fe2O3等，顯微硬度為HV1800-2200。由於棕剛玉具有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能，目前主要使用在製造機械零部件、製備研磨材料等領域。白剛玉(White Fused Alumina)以工業氧化鋁粉為原料，於電弧爐中經2000度以上高溫熔煉後冷卻，經粉碎整形，磁選去鐵而成。外觀呈白色尖角狀，硬度比棕剛玉略高，韌性稍低。用其製作的磨具適用於高碳鋼、高速鋼和淬火鋼等的磨削。以下為具體實施例。各實施例的區別在於焙燒填充料的成分和含量不同，在相同的工藝條件下製得的鋁用炭素樣品的室溫電阻率與採用現有焙燒填充料製得的鋁用炭素樣品基本無差別，但焙燒耗費時間有所縮短，焙燒填充料的燒損率有所降低。現有焙燒填充料採用煅後焦和冶金焦的混合物，棕剛玉和/或白剛玉按比例添加後，經混料機混勻後使用。實施例一、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量50%、粒徑為0. 5-10cm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 23μ Ω · m，體積密度為1. 56g/cm3，耐壓強度為42mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短151分鐘，焙燒填充料燒損率降低11. 5kg/t-C0實施例二、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量55%、粒徑為0. 5-7cm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為
54.02 μ Ω ·πι，體積密度為1.57g/cm3，耐壓強度為46mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短157分鐘，焙燒填充料燒損率降低11. 2kg/t-C0實施例三、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量60%、粒徑為I-IOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為
55.45 μ Ω ·πι，體積密度為1.56g/cm3，耐壓強度為41mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短169分鐘，焙燒填充料燒損率降低12. 9kg/t-C。實施例四、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量65%、粒徑為2-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為
56.11 μ Ω · m，體積密度為1. 56g/cm3，耐壓強度為44mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短182分鐘，焙燒填充料燒損率降低14. 5kg/t-C0實施例五、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量70%、粒徑為5-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 54. 67 μ Ω ·πι，體積密度為1.57g/cm3，耐壓強度為45mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短196分鐘，焙燒填充料燒損率降低15. 3kg/t-C。實施例六、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量75%、粒徑為0. 5-10cm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 56μ Ω · m，體積密度為1. 56g/cm3，耐壓強度為44mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短207分鐘，焙燒填充料燒損率降低16. lkg/t-C。實施例七、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量80%、粒徑為0. 5-6cm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 07 μ Ω ·πι，體積密度為1.56g/cm3，耐壓強度為40mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短223分鐘，焙燒填充料燒損率降低16. 5kg/t-C0實施例八、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量85%、粒徑為0. 5-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 91 μ Ω ·πι，體積密度為1.58g/cm3，耐壓強度為42mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短241分鐘，焙燒填充料燒損率降低17. 7kg/t-C0實施例九、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量90%、粒徑為0. 5-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 54. 80 μ Ω ·πι，體積密度為1.56g/cm3，耐壓強度為42mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短248分鐘，焙燒填充料燒損率降低16. 9kg/t-C。實施例十、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量95%、粒徑為1.5-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 31 μ Ω · m，體積密度為1. 56g/cm3，耐壓強度為43mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短257分鐘，焙燒填充料燒損率降低18. 4kg/t-C。實施例十一、將生鋁用炭素糊料在實驗室中以200kg/cm2的力壓製成樣品，用佔填充料總質量100%、粒徑為1.5-lOcm的棕剛玉/或白剛玉作為焙燒填充料，在實驗室用焙燒爐中進行焙燒。得到的鋁用炭素樣品表面光滑無粘結、無氧化開裂現象，測得的室溫電阻率為 53. 45 μ Ω ·πι，體積密度為1.56g/cm3，耐壓強度為43mPa，焙燒成品冷卻時間較之使用現有填充料時縮短266分鐘，焙燒填充料燒損率降低19. 2kg/t-C0以上對本發明實施例提供的一種鋁用炭素焙燒填充料進行了詳細介紹，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
1.一種鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，包含有質量百分數不小於50%的棕剛玉和 /或白剛玉。
2.根據權利要求1所述的鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，包含有質量百分數為 60-90%的棕剛玉和/或白剛玉。
3.根據權利要求1所述的鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，所述棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為0. 5-10mm。
4.根據權利要求1所述的鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，所述棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為l_8mm。
5.根據權利要求1所述的鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，還包含有煅後焦。
6.根據權利要求1至5任一項所述的鋁用炭素焙燒填充料，其特徵在於，還包含有冶金焦ο
全文摘要
本發明公開了一種鋁用炭素焙燒過程中使用的焙燒填充料，包含有質量百分數不小於50％的棕剛玉和/或白剛玉。該種鋁用炭素焙燒填充料導熱係數高，能減少熱量從火道傳至炭素生塊的時間，提高熱效率，節約焙燒原料的使用量，縮短焙燒成品冷卻時間；並且燒損率低，不易出現粘結成團、吸附在炭素生塊表面的情況。
文檔編號C01B31/02GK102167306SQ20101056065
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者唐劍, 夏春福, 高小明, 龔克成 申請人:湖南晟通科技集團有限公司