專利名稱：鋁電解槽用石墨化陰極炭塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁電解槽用石墨化陰極炭塊。
背景技術(shù)：
鋁電解槽是鋁煉制工業(yè)中的主體設(shè)備，其槽底陰極部位通常用炭塊砌筑。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(zhì)陰極炭塊。普通陰極炭塊是以普煅無煙煤(回轉(zhuǎn)窯或罐式爐煅燒，煅燒溫度為1300℃左右)為主要原料生產(chǎn)的，由于其煅燒溫度低，由此制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(zhì)侵蝕，發(fā)生電解槽的早期破損，目前除少數(shù)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(zhì)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(chǎn)的，與普煅煤相比，電煅煤的煅燒深度有所提高，與此對應(yīng)，半石墨質(zhì)陰極炭塊的性能也相應(yīng)提高，但由于電煅爐內(nèi)存在著沿徑向的溫度梯度，電煅煤煅燒質(zhì)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(zhì)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(zhì)陰極炭塊的性能。但當(dāng)石墨添加量超過50％時，炭塊在焙燒過程中會產(chǎn)生大量的分層廢品，從經(jīng)濟的角度講是不可行的。普通陰極炭塊和半石墨質(zhì)陰極炭塊都不經(jīng)過石墨化，由于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(nèi)容易蓄積熱量，為了加強散熱，電解槽內(nèi)襯材料要求具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，需要用石墨化的炭素材料砌筑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊及其制造方法。提供的這種鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其電阻率＜14μΩ.m，導(dǎo)熱系數(shù)＞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(nèi)襯。
本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)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(jié)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(fā)明中使用Fe2O3粉是為了防止制品在石墨化過程中發(fā)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，干料粒度組成(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％。
干料為不包括粘結(jié)劑的其它原料。
所述的粘結(jié)劑為煤瀝青。
本發(fā)明鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的制造方法，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(jié)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.按其干料粒度組成(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(shè)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(nèi)串石墨化；在內(nèi)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制造方法，還包括有(8).內(nèi)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。
在已有的制造陰極炭塊工藝中，是不包括內(nèi)串石墨化、浸漬、二燒等工序。本發(fā)明為提高炭塊的密度和強度，采用了浸漬、二燒工藝。其中浸漬液主要為煤瀝青。內(nèi)串石墨化為內(nèi)熱式串接石墨化工藝。
本發(fā)明的有益效果是，1，由于主要原料使用了石油焦或瀝青焦，并經(jīng)石墨化處理，石墨化陰極炭塊導(dǎo)熱系數(shù)高達80W/m.K以上，有利于槽底散熱，特別適合大型電解槽的陰極內(nèi)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(zhì)陰極炭塊低得多，有利于降低陰極壓降，達到節(jié)能降耗的目的。
3，石墨化陰極炭塊電解膨脹率低、抗電解質(zhì)侵蝕性能好，有利于延長電解槽的壽命。
具體實施例方式結(jié)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％，F(xiàn)e2O3粉0.5％，硬脂酸1.5％。
干料粒度組成(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％，F(xiàn)e2O3粉1.5％，硬脂酸0.5％。
干料粒度組成(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％，F(xiàn)e2O3粉1％，硬脂酸1％。
干料粒度組成(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制造方法，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(jié)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.按其干料粒度組成(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(shè)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(nèi)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制造方法，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(jié)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.按其干料粒度組成(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(shè)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(nèi)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(fā)明經(jīng)過實施其理化指標與同類產(chǎn)品對比情況列表

從表中可看出比電阻＜14μΩ.m；導(dǎo)熱系數(shù)高達80W/m.K以上，效果極為顯著。
權(quán)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(jié)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(quán)利要求1所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其特征是還包括有干料粒度組成(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(quán)利要求1和2所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊，其特征是粘結(jié)劑為煤瀝青。
4.如權(quán)利要求1和2所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的制造方法，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(jié)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.按其干料粒度組成(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(shè)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(nèi)串石墨化；在內(nèi)串石墨化爐中完成。(11).機械加工。
5.如權(quán)利要求4所述的鋁電解槽用石墨化陰極炭塊的制造方法，還包括有其中為(8).內(nèi)串石墨化；(9).浸漬；(10).二燒。
全文摘要
本發(fā)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(jié)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(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)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