專利名稱:一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,涉及鋁電解過(guò)程使用的可濕潤(rùn)陰極炭塊,特別是適用于導(dǎo)流式電解槽用泄流式陰極炭塊的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù):
導(dǎo)流式電解槽技術(shù)是目前在不改變霍爾-埃魯爾電解工藝的前提下,能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度降低噸鋁電耗的最可行的技術(shù)。導(dǎo)流式電解槽最關(guān)鍵的技術(shù)是要研究、開(kāi)發(fā)出與鋁液濕潤(rùn)性更好、長(zhǎng)期抗冰晶石電解質(zhì)侵蝕、不變形的陰極炭塊。
目前,采用一體化振動(dòng)成型技術(shù)生產(chǎn)硼化鈦-石墨復(fù)合層可濕潤(rùn)陰極炭塊的性能,優(yōu)于國(guó)際上普遍采用的硼化鈦涂層技術(shù)生產(chǎn)的性能。采用一體化振動(dòng)成型技術(shù)生產(chǎn)硼化鈦-石墨復(fù)合層可濕潤(rùn)陰極炭塊在不同規(guī)格電解槽上得到了成功應(yīng)用。在電解槽啟動(dòng)初期,冰晶石電解質(zhì)滲入量明顯減少、電解生產(chǎn)過(guò)程中爐底壓降低且運(yùn)行穩(wěn)定,明顯提高了電解槽的壽命。
但是,由于導(dǎo)流式電解槽需要濕潤(rùn)性更好、抗腐蝕能力更強(qiáng)的陰極炭塊,要求硼化鈦-石墨復(fù)合層中硼化鈦含量高,復(fù)合層的厚度能滿足陰極表面開(kāi)溝槽或者使工作面帶有2-15度傾斜角的需求。在目前的一體化振動(dòng)成型技術(shù)生產(chǎn)硼化鈦-石墨復(fù)合層可濕潤(rùn)陰極炭塊的生產(chǎn)過(guò)程中,是采用粒度較細(xì)的硼化鈦粉末作為硼化鈦的來(lái)源,限制了復(fù)合層厚度及復(fù)合層中硼化鈦含量的增加。這是由于粉料過(guò)多,導(dǎo)致復(fù)合層糊料配方的不合理,振動(dòng)成型的炭塊在焙燒后,會(huì)造成復(fù)合層產(chǎn)生大量裂紋。使生產(chǎn)的可濕潤(rùn)陰極炭塊復(fù)合層厚度不理想,復(fù)合層中硼化鈦含量低,不能滿足導(dǎo)流式電解槽的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足,提供一種能夠生產(chǎn)出抗冰晶石電解質(zhì)侵蝕、變形小、工作面上可開(kāi)溝槽或者使工作面帶有2-15度傾斜角,滿足導(dǎo)流式電解槽對(duì)濕潤(rùn)性要求的陰極材料的可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,包括配料、陰極基體振動(dòng)成型、在陰極基體上復(fù)合層料振動(dòng)成型和燒結(jié)過(guò)程;其特征在于制備過(guò)程中在陰極基體上復(fù)合層料的配料時(shí)加入的硼化鈦是以顆粒狀的硼化鈦復(fù)合材料形式加入的。
本發(fā)明的方法一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,其特征在于其顆粒狀硼化鈦復(fù)合材料為硼化鈦重量含量為80%硼化鈦炭塊。
本發(fā)明方法的硼化鈦炭復(fù)合材料的生產(chǎn),是以人造石墨材料、硼化鈦粉為干料,用煤瀝青做粘結(jié)劑,應(yīng)用普通炭素材料的生產(chǎn)方法,通過(guò)混捏、成型、焙燒過(guò)程制得。
本發(fā)明的方法一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,其特征在于其硼化鈦復(fù)合材料層糊料的重量組成為粒度為6-3mm的硼化鈦復(fù)合材料16%-30%;粒度為3-0mm硼化鈦復(fù)合材料10%-20%;粒度為3-0mm石墨碎10%-15%,硼化鈦粉10%-40%;煤瀝青為18%-23%。
本發(fā)明的方法,采用硼化鈦復(fù)合材料作為骨料,復(fù)合層糊料硼化鈦成份以顆粒、細(xì)粉兩種形式加入,克服了使用硼化鈦粉配料產(chǎn)生的振動(dòng)成型的炭塊在焙燒后,復(fù)合層產(chǎn)生大量裂紋的缺陷,有效提高了復(fù)合層的硼化鈦含量,復(fù)合層厚度可達(dá)20-200mm,通過(guò)改變成型模具上壓頭的形狀,實(shí)現(xiàn)陰極表面帶傾斜角、溝槽的異型陰極炭塊的生產(chǎn)。滿足了在炭塊工作面上可開(kāi)溝槽的或者使工作面帶有2-15度傾斜角的要求;具有抗冰晶石電解質(zhì)侵蝕、變形小特點(diǎn),可作為導(dǎo)流式電解槽用泄流式陰極炭塊。
具體實(shí)施例方式
一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,包括配料、陰極基體振動(dòng)成型、在陰極基體上復(fù)合層料振動(dòng)成型和燒結(jié)過(guò)程;制備過(guò)程中的在陰極基體上復(fù)合的層料的配料時(shí)加入的硼化鈦是以顆粒狀的硼化鈦復(fù)合材料形式加入的。其中顆粒狀硼化鈦復(fù)合材料為硼化鈦重量含量為80%硼化鈦炭復(fù)合材料。其硼化鈦復(fù)合材料層糊料的重量組成為粒度為6-3mm的硼化鈦復(fù)合材料16-30%;粒度為3-0mm硼化鈦復(fù)合材料10%-20%;粒度為3-0mm石墨碎為10%-15%,硼化鈦粉10-40%;煤瀝青為18-23%。
實(shí)施例1用100L熱媒(或電加熱)混捏鍋,將占配料總重量硼化鈦50%的復(fù)合材料、33%石墨碎混合,干混時(shí)間20~30min。待干料混勻后,加入溶化為液體的軟化點(diǎn)是105℃改質(zhì)瀝青質(zhì)量比17%,進(jìn)行濕混,混捏溫度160~170℃,時(shí)間40~50min。其中硼化鈦復(fù)合材料質(zhì)量比粒度為6-3mm的硼化鈦復(fù)合材料25%;粒度為0-3mm硼化鈦復(fù)合材料30%;硼化鈦粉40%;石墨碎3-0mm 5%。糊料中煤瀝青用量20%。
基體料為以電煅無(wú)煙煤為骨料(其粉末電阻率為550μΩm)的陰極炭塊生產(chǎn)用糊料。稱取陰極基體糊料1450Kg,在長(zhǎng)3620mm寬560mm的模箱中加重錘并振動(dòng)45sec,提起重錘,用專用工具將表面拉毛,均勻鋪上復(fù)合料80Kg,重新放下重錘并振動(dòng)2min后托模、冷卻。經(jīng)230h加熱焙燒后出爐、加工、檢查,復(fù)合層與基體緊密融為一體,無(wú)明顯界面,其厚度為24mm,無(wú)開(kāi)裂、無(wú)起層,經(jīng)試驗(yàn)可與金屬鋁液完全潤(rùn)濕。
實(shí)施例2其它參數(shù)與例1相同,其中用50L熱媒(或電加熱)混捏鍋,將重總配料重量比為70%的硼化鈦復(fù)合材料、13%的石墨碎配料。其中硼化鈦復(fù)合材料質(zhì)量比粒度為6-3mm的硼化鈦復(fù)合材料16%;粒度為0-3mm硼化鈦復(fù)合材料31%;硼化鈦粉40%;石墨碎3-0mm 13%;糊料中煤瀝青用量22%。
先在3300×545mm的模箱中均勻平鋪已經(jīng)混捏好的基體糊料1320Kg,然后加入復(fù)合層糊料29.5Kg,,覆蓋在基體糊料上,使用新型結(jié)構(gòu)的上壓頭,振動(dòng)3min后脫模,,得到生坯為3300×545×470mm,工作面傾斜角為4度的陰極炭塊,經(jīng)冷卻、焙燒、機(jī)加、檢查。復(fù)合層與基體形成一體,無(wú)明顯界面,工作面平整,復(fù)合層厚度約10mm,經(jīng)試驗(yàn)可與金屬鋁液完全潤(rùn)濕。
權(quán)利要求
1.一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,包括配料、陰極基體振動(dòng)成型、在陰極基體上復(fù)合層料振動(dòng)成型和燒結(jié)過(guò)程;其特征在于制備過(guò)程中的在陰極基體上復(fù)合的層料的配料時(shí)加入的硼化鈦是以顆粒狀的硼化鈦復(fù)合材料形式加入的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,其特征在于其顆粒狀硼化鈦復(fù)合材料為硼化鈦重量含量為80%硼化鈦炭塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,其特征在于硼化鈦炭復(fù)合材料的生產(chǎn),是以人造石墨材料、硼化鈦粉為干料,用煤瀝青做粘結(jié)劑,應(yīng)用普通炭素材料的生產(chǎn)方法,通過(guò)混捏、成型、焙燒過(guò)程制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,其特征在于其硼化鈦復(fù)合材料層糊料的重量組成為粒度為6-3mm的硼化鈦復(fù)合材料16%---30%;粒度為3-0mm硼化鈦復(fù)合材料10%--20%;粒度為3-0mm的石墨碎10%-15%,硼化鈦粉10%-40%;糊料中煤瀝青為18%-23%。
全文摘要
一種可濕潤(rùn)陰極炭塊的制備方法,涉及鋁電解過(guò)程使用的可濕潤(rùn)陰極炭塊,特別是適用于導(dǎo)流式電解槽用泄流式陰極炭塊的生產(chǎn)方法。包括配料、陰極基體振動(dòng)成型、在陰極基體上復(fù)合層料振動(dòng)成型和燒結(jié)過(guò)程;其特征在于制備過(guò)程中的在陰極基體上復(fù)合的層料的配料時(shí)加入的硼化鈦是以顆粒狀的硼化鈦復(fù)合材料形式加入的。本發(fā)明的方法,有效提高了復(fù)合層的硼化鈦含量,復(fù)合層厚度可達(dá)20-200mm,通過(guò)改變成型模具上壓頭的形狀,實(shí)現(xiàn)陰極表面帶傾斜角、溝槽的異型陰極碳?jí)K的生產(chǎn)。滿足了在炭塊工作面上可開(kāi)溝槽的或者使工作面帶有2-15度傾斜角的要求;具有抗冰晶石電解質(zhì)侵蝕、變形小特點(diǎn),可作為導(dǎo)流式電解槽用泄流式陰極炭塊。
文檔編號(hào)C25C3/08GK1958857SQ20061014057
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者劉風(fēng)琴, 楊宏杰, 陳開(kāi)斌, 羅英濤 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司