本發(fā)明屬于石墨化爐生產(chǎn)，涉及一種艾奇遜石墨化爐，具體地說是一種艾奇遜石墨化爐用炭磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、石墨化爐是一種通過高溫將無定形炭轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝钜?guī)則排列石墨結(jié)構(gòu)的設(shè)備。艾奇遜石墨化爐為石墨化爐的一種，其雛形是：在耐火材料構(gòu)筑的爐體內(nèi)，裝入被石墨化制品和電阻料，組成導(dǎo)電的爐芯，爐芯四周是絕熱保溫料，爐頭設(shè)置有導(dǎo)電電極，與電源相連接，構(gòu)成通電的回路，當(dāng)電路接通，爐芯由于電阻的作用發(fā)熱升溫，使被石墨化制品在2300℃以上的高溫下石墨化。其中，電阻料的作用是提高爐芯的有效電阻，保證向被石墨化制品均勻供熱。在裝爐過程中，首先將放有被石墨化制品的坩堝分層逐次裝入爐中，然后在坩堝之間填充電阻料，并在頂部覆蓋保溫料，形成一個完整的填充結(jié)構(gòu)。

2、目前常用的電阻料主要有冶金焦、石墨化焦、以及兩者按不同比例的混合焦。實際生產(chǎn)中，隨著爐芯有效電阻的提高，石墨化爐設(shè)備的功率因數(shù)也隨之增大，這樣更有利于提高石墨化爐的生產(chǎn)率和降低電耗。然而傳統(tǒng)的冶金焦、石墨化焦及混合焦等電阻料，尤其是冶金焦，存在不同程度的灰分高、硫分高、真密度低、比電阻高、以及燒損較大(燒損約30％-40％)等問題，需要不斷進行補料，既增加了生產(chǎn)成本，同時也限制了爐芯有效電阻的提高。電阻料的粒度影響石墨化工藝，小粒度的電阻料可以填實空隙，但重復(fù)利用率低，接觸電阻大；而大粒度的電阻料雖然有可循環(huán)使用、接觸電阻小的優(yōu)點，但在石墨化過程中填充不實，加熱不均勻。

3、盡管艾奇遜石墨化爐的技術(shù)路線成熟且可操作性較強，但存在電阻料的成本高、回收利用率低、熱損失大以及不可重復(fù)使用(電阻料在經(jīng)過高溫石墨化后電阻率大大下降，不能再作為電阻料使用，只能作為副產(chǎn)物外售綜合利用)等問題。且在實際生產(chǎn)中需進行多步驟的操作，如鋪底料、圍爐芯、坩堝入爐和填充電阻料等，每個步驟都需要精確控制，增加了操作難度；在裝爐和填充電阻料的過程中會產(chǎn)生大量粉塵和噪聲，雖然有收集系統(tǒng)和布袋除塵器處理這些粉塵，但仍然對環(huán)境和工人健康造成了負(fù)面影響。

4、目前，市面上的炭磚均為高爐適用炭磚，電阻率較低，主要起到保溫隔熱作用，與艾奇遜石墨化爐電阻料的作用及要求完全不同，因此不適用于艾奇遜石墨化爐，目前市面上未出現(xiàn)艾奇遜石墨化爐用炭磚。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的，旨在要提供一種艾奇遜石墨化爐用炭磚及其制備方法，以解決目前電阻料存在的成本高、回收利用率低、熱損失大、環(huán)境污染等問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，制成它的有效成分的原料，以重量份數(shù)計包括0.15-3mm粒徑的煤38-50份，粒徑＜0.15mm的煤15-27份，氧化硼2-8份，炭黑2-8份和粘結(jié)劑15-30份。

4、作為一種限定，所述氧化硼的粒徑為200目，炭黑的粒徑為325目。

5、作為另一種限定，所述煤包括電煅煤和/或普煅煤，所述粘結(jié)劑包括瀝青。

6、作為進一步限定，所述瀝青為中溫瀝青，軟化點為80-95℃，結(jié)焦值≥48％。

7、本發(fā)明還提供了上述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，它是取煤、氧化硼和炭黑進行干混，加入粘結(jié)劑進行濕混，真空模壓成形后焙燒，即可得到所述艾奇遜石墨化爐用炭磚。

8、作為一種限定，所述干混，溫度≥90℃，時間為20-30min；所述濕混，溫度為150-160℃，時間為30-40min。

9、作為另一種限定，所述真空模壓，真空度＜-0.08mpa，壓力為18-25mpa，時間為40-80s。

10、作為第三種限定，所述焙燒，升溫速率≤10℃/min，溫度為800-1300℃，保溫時間為48-72h。

11、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進步在于：

12、①本發(fā)明提供的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，相比于顆粒狀的電阻料，其結(jié)構(gòu)更加密實均勻，因此通過電阻發(fā)熱為被石墨化制品提供的熱量也更均勻和穩(wěn)定；

13、②本發(fā)明提供的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，電阻性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，重復(fù)利用率高，重復(fù)使用次數(shù)≥40次，可代替50％-90％顆粒狀電阻料，相比于全部使用不可循環(huán)利用的顆粒狀電阻料，大大降低了生產(chǎn)成本；

14、③本發(fā)明提供的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，氧化硼使炭磚保持一個較低的各向異性，從而保持炭磚在成型和焙燒過程中的成品率，也會影響炭磚的導(dǎo)電性：當(dāng)氧化硼含量低于2wt％時，比電阻較低，熱膨脹系數(shù)較高，使用時電阻發(fā)熱效率低；氧化硼含量高于8wt％時，成本增加，且電阻率達(dá)不到使用要求；2wt％-8wt％的氧化硼使炭磚的電阻率維持在110-200μω·m；

15、④本發(fā)明提供的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，制備工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，使用炭磚能減少艾奇遜石墨化爐填充電阻料和夯實操作的工序，顯著提高工作效率，且減少粉塵的產(chǎn)生，減少收集系統(tǒng)和布袋除塵器的使用，同時對環(huán)境和工人健康友好。

技術(shù)特征：

1.一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，其特征在于，制成它的有效成分的原料，以重量份數(shù)計包括0.15-3mm粒徑的煤38-50份，粒徑＜0.15mm的煤15-27份，氧化硼2-8份，炭黑2-8份和粘結(jié)劑15-30份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，其特征在于，所述氧化硼的粒徑為200目，炭黑的粒徑為325目。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，其特征在于，所述煤包括電煅煤和/或普煅煤，所述粘結(jié)劑包括瀝青。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚，其特征在于，所述瀝青為中溫瀝青，軟化點為80-95℃，結(jié)焦值≥48%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，其特征在于，它是取煤、氧化硼和炭黑進行干混，加入粘結(jié)劑進行濕混，真空模壓成形后焙燒，即可得到所述艾奇遜石墨化爐用炭磚。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，其特征在于，所述干混，溫度≥90℃，時間為20-30min；所述濕混，溫度為150-160℃，時間為30-40min。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，其特征在于，所述真空模壓，真空度＜-0.08mpa，壓力為18-25mpa，時間為40-80s。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的一種艾奇遜石墨化爐用炭磚的制備方法，其特征在于，所述焙燒，升溫速率≤10℃/min，溫度為800-1300℃，保溫時間為48-72h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種艾奇遜石墨化爐用炭磚及其制備方法，屬于石墨化爐生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。其中，制成該炭磚的有效成分的原料，以重量份數(shù)計包括0.15?3mm粒徑的煤38?50份，粒徑＜0.15mm的煤15?27份，氧化硼2?8份，炭黑2?8份和粘結(jié)劑15?30份。本發(fā)明的炭磚相比于顆粒狀的電阻料，結(jié)構(gòu)更加密實均勻，提供的熱量也更均勻和穩(wěn)定；且電阻性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，重復(fù)利用率高，大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明適用于艾奇遜石墨化爐生產(chǎn)石墨化材料。

技術(shù)研發(fā)人員：付笑哲,朱必?zé)?王同生,李嘯磊,田逸霄,肖建波
受保護的技術(shù)使用者：中冶南方邯鄲武彭爐襯新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9