專利名稱：一種鋁用炭素焙燒填充料的添加物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及炭素焙燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁用炭素焙燒填充料的添加物。
背景技術(shù)：
焙燒是鋁用炭素制品生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工藝。焙燒是指制品在填充料的保護下， 按設(shè)定的升溫曲線進行熱處理的過程，最終目的是提高制品的理化性能。焙燒工藝的優(yōu)劣直接關(guān)系到碳素制品本身的質(zhì)量和電解等后續(xù)使用的質(zhì)量。焙燒爐中的填充料是焙燒工藝中不可或缺的原料，是焙燒過程中填充在炭塊間的物質(zhì)，可起到以下主要作用1、隔離空氣，使其不與制品直接接觸，防止生塊高溫下被氧化；2、將火焰的熱量傳導(dǎo)給制品，使炭塊完成熱處理；3、填充間隙，支撐、固定生塊，防止生塊因浙青軟化發(fā)生變形；4、控制生塊中揮發(fā)份排出速率，防止生塊產(chǎn)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后石油焦和冶金焦，部分文獻上提及可使用氧化鋁粉末。由于炭素制品的焙燒在高溫下(最高溫度達1100°C以上)進行，因此煅后石油焦和冶金焦的氧化燒損率較高，一般為20 40kg/t-C。煅后石油焦和冶金焦由于資源有限， 原料供應(yīng)緊張，造成價格上漲，增加了炭素制品的生產(chǎn)成本，并且冶金焦的水分和灰分含量較高，不僅在使用前需要進行烘干處理，還易粘結(jié)在生塊表面，影響鋁用炭素的質(zhì)量；而氧化鋁粉末粒度太細，易在焙燒過程中進入火道，不僅燒損率較高，而且存在堵塞火道的隱
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種可降低填充料的氧化損失，改善填充料熱量傳導(dǎo)能力的焙燒填充料添加物。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案一種鋁用炭素焙燒填充料的添加物，成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為5-45%的棕剛玉和/或白剛玉。進一步地，添加物成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為10-35 %的棕剛玉和/或白剛玉。進一步地，添加物成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為15-25%的棕剛玉和/或白剛玉。進一步地，前述棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為0. 5-10mm。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、燒損率低剛玉是經(jīng)2000度高溫冶煉而成，可耐高溫耐腐蝕，抗熱震性能好，具有不起爆、不粉化、不開裂的特點，因此焙燒過程中剛玉的燒損率極低，理論值低于0. 01%。 使用該技術(shù)可使填充料的燒損率降低10 20kg/t-c，其中填充料添加物可反復(fù)循環(huán)利用， 利于環(huán)境保護和降低能耗；
2、改善填充料導(dǎo)熱能力導(dǎo)熱系數(shù)(thermal conductivity)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1秒內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量；對于焙燒填充料來說，導(dǎo)熱系數(shù)越高，越能更好地傳導(dǎo)熱量，減少熱量從火道傳至炭素制品的時間，提高熱效率，降低焙燒燃料消耗?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的填充料的導(dǎo)熱系數(shù)基本在0. l_4W/m*K之間，而剛玉在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)λ =41. 84ff/m · K。因此，將剛玉作為焙燒填充料的添加物，可大大提高焙燒填充料整體的導(dǎo)熱系數(shù)，從而改善導(dǎo)熱能力；并可縮短炭素制品焙燒周期，提高生產(chǎn)效率；3、不粘結(jié)吸附剛玉的粒徑為0.5-10mm，并且剛玉質(zhì)地致密、硬度高，粒形成球狀，不易出現(xiàn)粘結(jié)成團、吸附在炭素制品表面的現(xiàn)象。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)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(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例通過將棕剛玉和/或白剛玉做為焙燒填充料添加物，改善了填充料的導(dǎo)熱能力，縮短焙燒成品冷卻時間，并且可反復(fù)使用，環(huán)保節(jié)約。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(nèi)經(jīng)2000度高溫冶煉，再經(jīng)自磨機粉碎整形，磁選去鐵而成。主要化學(xué)成分為AL2O3，還含有少量的Ti02、SiO2和1 等，顯微硬度為HV1800-2200。由于棕剛玉具有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能，目前主要使用在制造機械零部件、制備研磨材料等領(lǐng)域。白剛玉(White Fused Alumina)以工業(yè)氧化鋁粉為原料，于電弧爐中經(jīng)2000度以上高溫熔煉后冷卻，經(jīng)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。用其制作的磨具適用于高碳鋼、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(qū)別在于焙燒填充料添加物的含量不同，在相同的工藝條件下制得的炭素制品的理化指標與采用現(xiàn)有焙燒填充料制得的炭素制品基本無差別，但焙燒周期有所縮短，焙燒填充料的燒損率有所降低?，F(xiàn)有焙燒填充料采用煅后焦和冶金焦的混合物，棕剛玉和/或白剛玉按比例添加后，經(jīng)混料機混勻后使用。實施例一、將占填充料質(zhì)量5%、粒徑為0. 5-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，將陽極糊料壓制成Φ50*80πιπι的試樣，共四個，將填充料和試樣裝入實驗室焙燒爐中，在1000°C進行焙燒。得到的炭素制品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的平均理化指標室溫電阻率為53. 15 μ Ω ·πι，體積密度為1. 56g/cm3，耐壓強度為42mPa。焙燒時間較之不添加剛玉時縮短50分鐘，填充料燒損率降低10. 5kg/t-C0實施例二、將占填充料質(zhì)量10%、粒徑為0. 5-8mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為54. 13 μ Ω ·πι，體積密度為1. 55g/cm3，耐壓強度為40mPa。焙燒時間較之不添加剛玉時縮短75分鐘，填充料燒損率降低12. 6kg/t-C0
實施例三、 將占填充料質(zhì)量15%、粒徑為2-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為46 μ Ω ·πι，體積密度為1.57g/cm3，耐壓強度為43mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短93分鐘，填充料燒損率降低13. 2kg/t-C0實施例四、將占填充料質(zhì)量20 %、粒徑為4-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為55. 05 μ Ω ·πι，體積密度為1.54g/cm3，耐壓強度為42mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短110分鐘，填充料燒損率降低13. 7kg/t-C0實施例五、將占填充料質(zhì)量25%、粒徑為l_6mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為55. 71 μ Ω ·πι，體積密度為1. 55g/cm3，耐壓強度為44mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短130分鐘，填充料燒損率降低14. lkg/t-C。實施例六、將占填充料質(zhì)量30%、粒徑為5-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為56. 02 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不添加剛玉時縮短152分鐘，填充料燒損率降低14. 4kg/t-C。實施例七、將占填充料質(zhì)量35 %、粒徑為0. 5-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為55. 37 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不添加剛玉時縮短168分鐘，填充料燒損率降低17. 2kg/t-C0實施例八、 將占填充料質(zhì)量40 %、粒徑為0. 5-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為53. 79 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不添加剛玉時縮短182分鐘，填充料燒損率降低19. 6kg/t-C0實施例九、將占填充料質(zhì)量45 %、粒徑為0. 5-10mm的棕剛玉/或白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為54. 17 μ Ω ·πι，體積密度為1. 57g/cm3，耐壓強度為43mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短204分鐘，燒損率降低16. 5kg/t-C0實施例十、將占填充料質(zhì)量25%、粒徑為0. 5-10mm的棕剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為54. 73μ Ω - m，體積密度為1. 57g/cm3，耐壓強度為42mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短122分鐘，燒損率降低12. 7kg/t-C0實施例i^一、將占填充料質(zhì)量25%、粒徑為0. 5-10mm的白剛玉添加到現(xiàn)有焙燒填充料中，在實施例一描述條件下進行陽極焙燒。得到的陽極樣品表面光滑無粘結(jié)、無氧化開裂現(xiàn)象，測得的室溫電阻率為57. 24μ Ω - m，體積密度為1. 57g/cm3，耐壓強度為42mPa。焙燒成品冷卻時間較之不添加剛玉時縮短125分鐘，燒損率降低13. 4kg/t-C。以上對本發(fā)明實施例提供的一種鋁用炭素焙燒填充料的添加物進行了詳細介紹， 本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)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于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上可知，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種鋁用炭素焙燒填充料的添加物，其特征在于，成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為 5-45%的棕剛玉和/或白剛玉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加物，其特征在于，成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為10-35% 的棕剛玉和/或白剛玉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的添加物，其特征在于，成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為15-25% 的棕剛玉和/或白剛玉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的添加物，其特征在于，所述棕剛玉和/或白剛玉的粒徑為0. 5-10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁用炭素焙燒過程中使用的焙燒填充料的添加物，成分為占填充料質(zhì)量百分數(shù)為5-45％的棕剛玉和/或白剛玉。該種焙燒填充料的添加物可改善填充料導(dǎo)熱能力，縮短熱量從火道傳至炭素生塊的時間，提高熱效率，節(jié)約焙燒燃料的用量；并且降低填充料的燒損率，不易出現(xiàn)填充料粘結(jié)成團、吸附在炭素生塊表面的情況。
文檔編號C01B31/02GK102167307SQ20101056066
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)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