鋁電解槽用石墨化陰極炭塊及其製造方法
2023-06-04 13:45:01 1
專利名稱：鋁電解槽用石墨化陰極炭塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及鋁電解槽用石墨化陰極炭塊。
背景技術：
鋁電解槽是鋁煉製工業中的主體設備，其槽底陰極部位通常用炭塊砌築。目前市場上流行的陰極炭塊品種主要有普通陰極炭塊和半石墨質陰極炭塊。普通陰極炭塊是以普煅無煙煤(迴轉窯或罐式爐煅燒，煅燒溫度為1300℃左右)為主要原料生產的，由於其煅燒溫度低，由此製成的普通陰極炭塊電阻率偏高，電解膨脹率很高，容易受電解質侵蝕，發生電解槽的早期破損，目前除少數小型電解槽尚在使用外，大中型電解槽已不再使用普通陰極炭塊。半石墨質陰極炭塊是以電煅煤(電煅爐煅燒，煅燒溫度在1200～2000℃之間，平均煅燒溫度為1700℃)為主要原料生產的，與普煅煤相比，電煅煤的煅燒深度有所提高，與此對應，半石墨質陰極炭塊的性能也相應提高，但由於電煅爐內存在著沿徑向的溫度梯度，電煅煤煅燒質地不夠均勻，影響了炭塊使用性能。為了解決此類問題，許多廠家在半石墨質陰極炭塊配料中加入了石墨，由此更進一步的提高了半石墨質陰極炭塊的性能。但當石墨添加量超過50％時，炭塊在焙燒過程中會產生大量的分層廢品，從經濟的角度講是不可行的。普通陰極炭塊和半石墨質陰極炭塊都不經過石墨化，由於這種工藝過程上的限制，炭塊性能不可能得到突破性的提高。另外，隨著電解槽的日益大型化，電流密度和強度不斷提高，電解槽內容易蓄積熱量，為了加強散熱，電解槽內襯材料要求具有很高的導熱係數，需要用石墨化的炭素材料砌築。
發明內容
本發明的目的在於避免現有技術的不足之處而提供一種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊及其製造方法。提供的這種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其電阻率＜14μΩ.m，導熱係數＞80W/m.K(室溫)，電解膨脹率＜0.15％。該炭塊特別適合大型電解槽的陰極內襯。
本發明的目的可以通過採用以下技術方案來實現一種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)包括有粘結劑21～25％、石油焦或\和瀝青焦73～77％、Fe2O3粉0.5～1.5％、硬脂酸0.5～1.5％。
本發明中使用Fe2O3粉是為了防止製品在石墨化過程中發生氣脹；使用硬脂酸是為了提高糊料的塑性。
所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，乾料粒度組成(重量百分比)為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm是13～19％；≤0.15mm是35～45％。
乾料為不包括粘結劑的其它原料。
所述的粘結劑為煤瀝青。
本發明鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，包括有(1).粉碎；(2).篩分按其粒度篩分；(3).配料B.按其原料配比(重量百分比)粘結劑21～25％、石油焦或\和瀝青焦73～77％、Fe2O3粉0.5～1.5％、硬脂酸0.5～1.5％。
B.按其乾料粒度組成(重量百分比)為為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm是13～19％；≤0.15mm是35～45％。
(4).混捏；主要設備使用混捏機。
(5).涼料；(6).擠壓成型；(7).焙燒在保溫段，溫度達到1350-1410℃，保溫時間為10-20小時；(8).浸漬；在浸漬灌中，加煤瀝青；壓力為1.2-1.8MP，保持1-4小時，充氮。
(9).二燒；二次焙燒，溫度達到800-900℃，保溫時間為8-13小時。
(10).內串石墨化；在內串石墨化爐中完成。
(11).機械加工。
所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，還包括有(8).內串石墨化；(9).浸漬；在浸漬灌中，加煤瀝青；壓力為1.2-1.8MP，保持1-4小時，充氮。
(10).二燒。二次焙燒，溫度達到800-900℃，保溫時間為8-13小時。
在已有的製造陰極炭塊工藝中，是不包括內串石墨化、浸漬、二燒等工序。本發明為提高炭塊的密度和強度，採用了浸漬、二燒工藝。其中浸漬液主要為煤瀝青。內串石墨化為內熱式串接石墨化工藝。
本發明的有益效果是，1，由於主要原料使用了石油焦或瀝青焦，並經石墨化處理，石墨化陰極炭塊導熱係數高達80W/m.K以上，有利於槽底散熱，特別適合大型電解槽的陰極內襯。
2，石墨化陰極炭塊電阻率＜14μΩ.m，比普通陰極炭塊和半石墨質陰極炭塊低得多，有利於降低陰極壓降，達到節能降耗的目的。
3，石墨化陰極炭塊電解膨脹率低、抗電解質侵蝕性能好，有利於延長電解槽的壽命。
具體實施例方式結合以下所示之實施例作進一步詳述實施例1鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)煤瀝青23％，石油焦75％，Fe2O3粉0.5％，硬脂酸1.5％。
乾料粒度組成(重量百分比)為6～4mm是20％；4～1mm是25％；1～0.15mm是15％；≤0.15mm是40％。
實施例2鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)煤瀝青25％，瀝青焦73％，Fe2O3粉1.5％，硬脂酸0.5％。
乾料粒度組成(重量百分比)為6～4mm是10％；4～1mm是26％；1～0.15mm是19％；≤0.15mm是45％。
實施例3鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)煤瀝青21％，石油焦和瀝青焦(1∶1)77％，Fe2O3粉1％，硬脂酸1％。
乾料粒度組成(重量百分比)為6～4mm是32％；4～1mm是20％；1～0.15mm是13％；≤0.15mm是35％。
實施例4所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，包括有(1).粉碎；
(2).篩分按其粒度篩分；(3).配料A.按其原料配比(重量百分比)粘結劑21～25％、石油焦或瀝青焦73～77％、Fe2O3粉0.5～1.5％、硬脂酸為0.5～1.5％。
B.按其乾料粒度組成(重量百分比)為為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm是13～19％；≤0.15mm是35～45％。
(4).混捏；主要設備使用混捏機。
(5).涼料；(6).擠壓成型；(7).焙燒在保溫段，溫度達到1350-1410℃，保溫時間為10-20小時；(8).浸漬；在浸漬灌中，加煤瀝青；壓力為1.2-1.8MP，保持1-4小時，充氮。
(9).二燒；二次焙燒，溫度達到800-900℃，保溫時間為8-13小時。
(10).內串石墨化；(11).機械加工。
實施例5所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，包括有(1).粉碎；(2).篩分按其粒度篩分；(3).配料A.按其原料配比(重量百分比)粘結劑21～25％、石油焦或瀝青焦73～77％、Fe2O3粉0.5～1.5％、硬脂酸0.5～1.5％。
B.按其乾料粒度組成(重量百分比)為為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm是13～19％；≤0.15mm是35～45％。
(4).混捏；主要設備使用混捏機。
(5).涼料；(6).擠壓成型；(7).焙燒在保溫段，溫度達到1350-1410℃，保溫時間為10-20小時；(8).內串石墨化；(9).浸漬；在浸漬灌中，加煤瀝青；壓力為1.2-1.8MP，保持4小時，充氮。
(10).二燒；二次焙燒，溫度達到800-900℃，保溫時間為8小時。
(11).機械加工。
通過上述實施其檢測指標如下表本發明經過實施其理化指標與同類產品對比情況列表
從表中可看出比電阻＜14μΩ.m；導熱係數高達80W/m.K以上，效果極為顯著。
權利要求
1.一種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)包括有粘結劑21～25％、石油焦或\和瀝青焦73～77％、Fe2O3粉0.5～1.5％、硬脂酸0.5～1.5％。
2.如權利要求1所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其特徵是還包括有乾料粒度組成(重量百分比)為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm13～19％；≤0.15mm是35～45％。
3.如權利要求1和2所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其特徵是粘結劑為煤瀝青。
4.如權利要求1和2所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，包括有(1).粉碎；(2).篩分按其粒度篩分；(3).配料A.按其原料配比(重量百分比)粘結劑21～25％、石油焦或瀝青焦73～77％、Fe2O3粉為0.5～1.5％、硬脂酸為0.5～1.5％。B.按其乾料粒度組成(重量百分比)為為6～4mm是10～32％；4～1mm是20～26％；1～0.15mm是13～19％；≤0.15mm是35～45％。(4).混捏；主要設備使用混捏機。(5).涼料；(6).擠壓成型；(7).焙燒在保溫段，溫度達到1350-1410℃，保溫時間為10-20小時；(8).浸漬；在浸漬灌中，加煤瀝青；壓力為1.2-1.8MP，保持1-4小時，充氮。(9).二燒；二次焙燒，溫度達到800-900℃，保溫時間為8-13小時。(10).內串石墨化；在內串石墨化爐中完成。(11).機械加工。
5.如權利要求4所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的製造方法，還包括有其中為(8).內串石墨化；(9).浸漬；(10).二燒。
全文摘要
本發明涉及鋁電解槽用石墨化陰極炭塊。一種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其原料配比(重量百分比)包括有粘結劑21～25％、石油焦或\和瀝青焦73～77％、Fe
文檔編號C25C3/00GK1683597SQ200410026089
公開日2005年10月19日 申請日期2004年4月15日 優先權日2004年4月15日
發明者齊仲輝, 陳杰 申請人:蘭州海龍新材料科技股份有限公司