一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法

2023-09-20 00:14:35 1

專利名稱：：一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法
技術領域：
一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法，涉及一種鋁電解槽用的基體為高石墨質可溼潤陰極炭塊及其生產方法。技術背景傳統的鋁電解槽所用內襯材料為炭質材料，炭質內襯材料砌築在鋁電解槽的最內層，由它組成鋁電解生產的反應熔池，它直接與高溫熔體接觸，工作溫度930970°C，最高達1000105(TC，並直接參與導電和電化學反應，其性能和質量直接影響著鋁電解槽的技術經濟指標和使用壽命。電解槽陰極炭塊是炭質內襯材料的重要組成部分，直接參與電解反應，在其表面生成鋁液。一臺鋁電解槽，陰極炭塊的用量約為陰極部分總重量的7075%，它的面積約為整個槽底面積的四分之三。因此，無論是作用還是需要數量，陰極炭塊在鋁電解槽用內襯材料上都有舉足輕重的作用。鋁電解槽使用的陰極炭塊曾經歷了從無定型炭塊、半石墨質炭塊、石墨化炭塊、可溼潤陰極等多次改進和變遷，由於組成和工藝制度的不同導致其在電解槽中的表現和使用性能有很大差異，無定型、半石墨質炭塊導電能力和抗熱震性較差，石墨化炭塊抗電解質磨損性能較差。近些年，陰極材料的品種發展很快，石墨含量較高的高石墨質陰極炭塊開始逐步採用，可以大大降低電解槽陰極電阻，節省電耗。含TiB2的陰極材料，對鋁液具有較好的溼潤性，可以對電解質具有較好的耐腐蝕性能，被稱為可溼潤陰極。但由於TiB2非常昂貴，一般只用在陰極炭塊的表層。TiB2層與陰極炭塊的結合方法有塗抹法、等離子噴塗法和一體化成型法。塗抹法和等離子噴塗法與炭塊基體接合併不很牢固，而且造價高，在電解槽啟動初期很容易被電解質衝刷掉。一體化成型法是在陰極炭塊成型時，在其表面壓制一層含TiB2的糊料，得到可溼潤陰極炭塊。但目前的一體化成型可溼潤陰極炭塊的基體是普通陰極炭塊或半石墨陰極炭塊，基體中石墨含量不超過30%，電阻率高，不能滿足電解槽日益大型化的需要；目前沒有基體為高石墨質陰極炭塊可溼潤陰極技術。
發明內容本發明的目的是針對上述已有技術的不足，提供一種能夠改善陰極炭塊與鋁液溼潤性能的、能夠增強陰極炭塊抗電解質侵蝕和抗鋁液衝刷能力的、可以提高陰極炭塊導電性能的可溼潤陰極炭塊，該種陰極炭塊可有效改善電解槽運行指標，從而最終達到延長鋁電解槽使用壽命的基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法。本發明的方法是通過以下技術方案實現的。一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊，其特徵在於其陰極炭塊基體為高石墨質的石墨陰極炭塊。本發明的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在於其基體骨料中的石墨含量為30°/。~100%。本發明的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在於基體骨料中的石墨為人造石墨、天然石墨、石墨化石油焦、石墨化冶金焦的一種或一種以上的混合；其餘骨料為煅燒無煙煤。本發明的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在于振動成型時，在高石墨質的炭塊基體上一體化成型一層含TiB2的可溼潤複合層。本發明的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法L其特徵在於炭塊基體為煤瀝青、煤焦油的一種或其配合。本發明的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法L其特徵在於其可溼潤陰極複合層的糊料中由TiB2、炭質材料、粘結劑組成；其配比TiB2為40%80%，炭質材料15%60%,粘結劑15%30%;炭質材料可為石墨粉、石油焦粉和無煙煤粉的一種或其中幾種的配合；粘結劑為煤瀝青、煤焦油的一種或其混合。本發明的一體化成型可溼潤陰極炭塊的基體中石墨含量超過30%，電阻率低，能夠滿足電解槽日益大型化的需要。具體實施方式一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊，其特徵在於其陰極炭塊基體為高石墨質的石墨陰極炭塊；生產時其基體骨料中的石墨含量為30%~100%。實施例1、高石墨質炭塊基體和可溼潤複合層的物料配比見配比實例表。2、生產工藝過程首先將TiB2和炭質材料加入到能夠自動控溫加熱的容器內，利用攪拌器混合均勻。瀝青在加熱罐內融化，除去水分及沉澱雜質，配入煤焦油。液體粘結劑加入控溫加熱的容器攪拌混捏均勻。乾料在混捏鍋內混合均勻，混捏溫度不低於14(TC;按比例加入配好的瀝青，混捏均勻；晾料35分鐘，保溫備用。高石墨質炭塊基體，按比例使用各種骨料，破碎、篩分、磨粉、配料。瀝青在加熱罐內融化，除去水分及沉澱雜質，配入煤焦油。液體粘結劑加入控溫加熱的容器攪拌混捏均勻，得到基體炭塊糊料。基體糊料加入模具中，落下重錘預壓，然後提起重錘，用耙子將糊料表面把毛；均勻鋪上一層足夠厚度的可溼潤陰極層的炭糊料(其厚度保證成型後15-20mm)，落下重棰，按常規工藝振動成型。放入冷卻水中冷卻；將生坯裝入環式焙燒爐中焙燒1030天。複合層面不加工，其餘面按照產品規格進行成品加工。tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊，其特徵在於其陰極炭塊基體為高石墨質的石墨陰極炭塊。2.根據權利要求1所述的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在於其基體骨料中的石墨含量為30%100%。3.根據權利要求2所述的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在於基體骨料中的石墨為人造石墨、天然石墨、石墨化石油焦、石墨化冶金焦的一種或一種以上的混合；其餘骨料為煅燒無煙煤。4.根據權利要求2所述的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊的生產方法，其特徵在于振動成型時，在高石墨質的炭塊基體上一體化成型一層含TiB2的可溼潤複合層。5.根據權利要求2所述的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法^其特徵在於炭塊基體為煤瀝青、煤焦油的一種或其配合。6.根據權利要求2所述的一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法^其特徵在於其可溼潤陰極複合層的糊料中由TiB2、炭質材料、粘結劑組成；其配比TiB2為40%80%，炭質材料15%60%，粘結劑15%30%;炭質材料可為石墨粉、石油焦粉和無煙煤粉的一種或其中幾種的配合；粘結劑為煤瀝青、煤焦油的一種或其混合。全文摘要本發明涉及一種基體為高石墨質的可溼潤陰極炭塊及其生產方法，其特徵在於其陰極炭塊基體為高石墨質的石墨陰極炭塊；生產時其基體骨料中的石墨含量為30％～100％。本發明的一體化成型可溼潤陰極炭塊的基體中石墨含量超過30％，電阻率低，能夠滿足電解槽日益大型化的需要。文檔編號C25C3/00GK101165217SQ20071012004公開日2008年4月23日申請日期2007年8月8日優先權日2007年8月8日發明者劉風琴,楊宏傑,羅英濤,羅鍾生,陳開斌申請人:中國鋁業股份有限公司