專利名稱：高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于炭電極技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
炭電極廣泛應(yīng)用在工業(yè)硅、黃磷、電石、鐵合金等冶煉礦熱爐上。在工業(yè)硅礦熱爐 上用炭電極替代價(jià)格較高的石墨電極，在同樣容量的埋弧礦熱爐上，炭電極比石墨電極直 徑大，爐內(nèi)弧帶增寬，弧體穩(wěn)定，保證了熱爐效率，降低產(chǎn)品消耗，生產(chǎn)成本下降。炭電極在 電石、鐵合金等冶煉礦熱爐上替代電極糊，在同樣容量的埋弧礦熱爐上，能提高冶煉礦熱爐 的產(chǎn)量，降低電耗，冶煉1噸鐵合金消耗電極糊60公斤，而消耗炭電極僅12公斤，降低了電 極的操作更換次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，減少了自焙電極經(jīng)常發(fā)生的“軟斷” 和“硬斷”事故，改善了工作環(huán)境，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。隨著國家節(jié)能減排工程的推進(jìn)，工業(yè)礦熱爐爐型規(guī)格逐漸加大，礦熱爐變壓器功 率的增大對(duì)工業(yè)礦熱爐用炭電極提出了新的要求，大規(guī)格、高電流載荷炭電極的需求日益 加大。為了制造大規(guī)格、高電流載荷的炭電極，炭素制造業(yè)提高了炭電極的直徑，并增加了 低電阻原料石墨碎的含量，使炭電極的電阻降低。但由于石墨碎電阻低、強(qiáng)度低的特性，使 這種方法降低了炭電極電阻的同時(shí)也降低了炭電極的強(qiáng)度，高石墨含量的炭電極在使用過 程中易出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，對(duì)礦熱爐冶煉生產(chǎn)造成極大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(gè)問題就是提供一種低電阻、高強(qiáng)度的高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電 極。本發(fā)明要解決的第二個(gè)問題就是提供一種高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極的制備方法。為解決上述第一個(gè)問題，本發(fā)明提出的高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極包括下列重量份的組 分石墨碎30——40重量份石油焦30——40重量份電煅煤15——25重量份煤浙青15——30重量份氧化釔0.2——1.0重量份。其附加技術(shù)特征為在所述的組分中加入10——20重量份的生碎、焙燒碎、收塵 粉構(gòu)成的返回料。為解決上述第二個(gè)問題，本發(fā)明高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極的制備方法包括下列步驟第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混
按權(quán)利要求1所述組分用電子配料系統(tǒng)稱出30——40重量份石墨碎、30——40 重量份石油焦、15——25重量份電煅煤，配料后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 2——1. 0 重量份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混20——25分鐘；第三步混捏將溫度為180°C——19015——30重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏 40-45分鐘后，溫度升至160°C——170°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)8——10分鐘振動(dòng)后，靜制保壓30——40 分鐘之后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3——4小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨?，自然冷卻，待 溫度降至400°C以下出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工成炭電極成品。其附加技術(shù)特征為在第二步的配料和干混時(shí)加入10——20重量份的生碎、焙燒 碎、收塵粉構(gòu)成的返回料。本發(fā)明所提供的高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極同現(xiàn)有技術(shù)相比，將煅后的固體原料電煅 煤、石油焦、石墨碎經(jīng)振動(dòng)篩篩分、電子配料系統(tǒng)配料后進(jìn)入混捏鍋同時(shí)加入經(jīng)過處理的添 加劑氧化釔攪拌、干混后，加入煤浙青。由于氧化釔具有聚合作用和增強(qiáng)作用，使各種物料 更加緊密的結(jié)合在一起，可以提高炭電極的密度，使得高石墨質(zhì)炭電極達(dá)到了高強(qiáng)度、低電 阻和較高的導(dǎo)熱性能，解決了低電阻和高強(qiáng)度兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)不能共存問題。高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電 極直徑可達(dá)960mm以上，長度可達(dá)1900mm——2200mm，適應(yīng)了冶煉行業(yè)大型礦熱冶煉爐的 要求。另外，在煅后的固體原料中可加入生碎、焙燒碎、收塵粉構(gòu)成的返回料，生碎即糊料成 型后檢查出的不合格生制品，成型過程中剩余或掉落的糊渣，焙燒碎是焙燒后得到的不合 格廢品和機(jī)加工時(shí)的切削碎，收塵粉是中碎和機(jī)加工時(shí)的除塵設(shè)備回收的粉料?？捎欣?原料的充分利用，降低生產(chǎn)成本。


附圖為本發(fā)明高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所提供的制備高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極的工序 進(jìn)程及其結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖所示，高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極包括電極本體1，電極本體1兩端分別設(shè)置有相匹 配的公扣2、母扣3，公扣2、母扣3帶有相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例1 第一步中碎、篩分、磨粉
將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出30重量份石墨碎、30重量份石油焦、15重量份電煅煤，配料 后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 2重量份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混20分鐘；第三步混捏將溫度為180°C，15重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏40分鐘后，溫度 升至160°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)8分鐘振動(dòng)后，靜制保壓30分鐘之后將電 極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨兀匀焕鋮s，待 溫度降至300°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公 扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例2 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出35重量份石墨碎、35重量份石油焦、20重量份電煅煤，配料 后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理0. 3份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混23分鐘；第三步混捏將溫度為185°C，20重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏42分鐘后，溫度 升至165°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)9分鐘振動(dòng)后，靜制保壓35分鐘之后將電 極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3. 5小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨?，自然冷卻，待 溫度降至350°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例3 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出40重量份石墨碎、40重量份石油焦、25重量份電煅煤，配料 后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 5重量份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混25分鐘；第三步混捏將溫度為190°C，30重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏45分鐘后，溫度 升至170°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)10分鐘振動(dòng)后，靜制保壓40分鐘之后將電 極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷4小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，停火保溫，自然冷卻，待 溫度降至300°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公 扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例4 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出30重量份石墨碎、30重量份石油焦、15重量份電煅煤、5重量 份生碎、4重量份焙燒碎、1重量份收塵粉，配料后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 3重量 份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混20分鐘；第三步混捏將溫度為180°C，20重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏40分鐘后，溫度 升至160°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)振動(dòng)臺(tái)上的模具，經(jīng)8分鐘振動(dòng)后，靜制保壓30分鐘之 后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 0C低溫預(yù)熱、230°C——400 °C揮發(fā)份排出、400 °C——500°C半焦形成、5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨兀匀焕鋮s，待 溫度降至300°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公 扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例5 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出35重量份石墨碎、35重量份石油焦、20重量份電煅煤、10重 量份生碎、5重量份焙燒碎、1. 5重量份收塵粉，配料后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 5 重量份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混23分鐘；第三步混捏將溫度為185°C，25重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏42分鐘后，溫度 升至165°C糊料出鍋；第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，糊料經(jīng)9分鐘振動(dòng)后，靜制保壓35分鐘之后 將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3. 5小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，停火保溫，自然冷卻，待 溫度降至350°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公 扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。實(shí)施例6 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用電子配料系統(tǒng)稱出40重量份石墨碎、40重量份石油焦、25重量份電煅煤、12重 量份生碎、6重量份焙燒碎、2重量份收塵粉，配料后進(jìn)混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的1. 0重量 份氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混25分鐘；第三步混捏將溫度為190°C，30重量份的煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏45分鐘后，溫度 升至170°C糊料出鍋；第四步成型
出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)10分鐘振動(dòng)后，靜制保壓40分鐘之后將電 極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷4小時(shí)；第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品 經(jīng)室溫——230 V低溫預(yù)熱、230°C——400 V揮發(fā)份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨兀匀焕鋮s，待 溫度降至300°C出爐；第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工出兩端帶有公 扣2、母扣3的電極本體1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺紋4、內(nèi)螺紋5。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極，其特征在于包括下列重量份的組分 石墨碎 30——40重量份石油焦 30——40重量份 電煅煤 15——25重量份 煤浙青 15——30重量份 氧化釔 0.2——1.0重量份。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極，其特征在于在所述的組分中加入 10——20重量份的生碎、焙燒碎、收塵粉構(gòu)成的返回料。
3.制備如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極的方法，其特征在于包括下列步驟 第一步中碎、篩分、磨粉將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分磨粉； 第二步配料和干混按權(quán)利要求1所述組分用電子配料系統(tǒng)稱出30——40重量份石墨碎、30——40重量 份石油焦、15——25重量份電煅煤，配料后進(jìn)入混捏鍋，同時(shí)將經(jīng)過處理的0. 2——1. 0重 量份的氧化釔加入混捏鍋，攪拌、干混20——25分鐘；第三步混捏將溫度為180°C——190°C，15——30重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續(xù)攪拌，混捏40-45 分鐘后，溫度升至160°C——170°C糊料出鍋； 第四步成型出鍋糊料進(jìn)入振動(dòng)成型機(jī)上的模具，經(jīng)8——10分鐘振動(dòng)后，靜置保壓30——40分鐘 之后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3——4小時(shí)； 第五步焙燒炭電極生制品被送至焙燒爐，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使炭電極生制品經(jīng)室 溫——230°C低溫預(yù)熱、230°C——400°C揮發(fā)份排出、400°C——500°C半焦形成、500°C—— 700°C高溫焦化、700°C——1250°C性能完善四個(gè)階段后，?；鸨?，自然冷卻，待溫度降至 400°C以下出爐； 第六步機(jī)加工檢驗(yàn)合格的炭電極焙燒品經(jīng)車外圓、車錐孔、加工公母扣工序加工成炭電極成品。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于在第二步的配料和干混時(shí)加入10—— 20重量份的生碎、焙燒碎、收塵粉構(gòu)成的返回料。
全文摘要
本發(fā)明屬于炭電極技術(shù)領(lǐng)域，公開了高強(qiáng)高石墨質(zhì)炭電極及其制備方法。其主要技術(shù)特征為在30-40重量份石墨碎、30-40重量份石油焦、15-25重量份電煅煤、15-30重量份瀝青內(nèi)添加0.2-1.0重量份氧化釔。將煅后的固體原料電煅煤、石油焦、石墨碎經(jīng)振動(dòng)篩篩分、電子配料系統(tǒng)配料后進(jìn)入混捏鍋同時(shí)加入經(jīng)過處理的添加劑氧化釔攪拌、干混后，加入煤瀝青。由于氧化釔具有聚合作用和增強(qiáng)作用，使各種物料更加緊密的結(jié)合在一起，可以提高炭電極的密度，使得炭電極達(dá)到了高強(qiáng)度、低電阻和較高的導(dǎo)熱性能，解決了低電阻和高強(qiáng)度兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)不能共存問題，適應(yīng)了冶煉行業(yè)大型礦熱冶煉爐的要求。
文檔編號(hào)C01B31/00GK102101664SQ20091022781
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者張學(xué)標(biāo), 張玉珠, 李蘭靜, 李長福, 王廣西, 王秋生, 高世友 申請(qǐng)人:河北聯(lián)冠電極股份有限公司