专利名称：高强高石墨质炭电极及其制备方法
技术领域：
本发明属于炭电极技术领域，尤其涉及一种高强高石墨质炭电极及其制备方法。
背景技术：
炭电极广泛应用在工业硅、黄磷、电石、铁合金等冶炼矿热炉上。在工业硅矿热炉 上用炭电极替代价格较高的石墨电极，在同样容量的埋弧矿热炉上，炭电极比石墨电极直 径大，炉内弧带增宽，弧体稳定，保证了热炉效率，降低产品消耗，生产成本下降。炭电极在 电石、铁合金等冶炼矿热炉上替代电极糊，在同样容量的埋弧矿热炉上，能提高冶炼矿热炉 的产量，降低电耗，冶炼1吨铁合金消耗电极糊60公斤，而消耗炭电极仅12公斤，降低了电 极的操作更换次数，降低了劳动强度，简化了生产工艺，减少了自焙电极经常发生的“软断” 和“硬断”事故，改善了工作环境，节省了运行费用。随着国家节能减排工程的推进，工业矿热炉炉型规格逐渐加大，矿热炉变压器功 率的增大对工业矿热炉用炭电极提出了新的要求，大规格、高电流载荷炭电极的需求日益 加大。为了制造大规格、高电流载荷的炭电极，炭素制造业提高了炭电极的直径，并增加了 低电阻原料石墨碎的含量，使炭电极的电阻降低。但由于石墨碎电阻低、强度低的特性，使 这种方法降低了炭电极电阻的同时也降低了炭电极的强度，高石墨含量的炭电极在使用过 程中易出现折断现象，对矿热炉冶炼生产造成极大影响。
发明内容
本发明要解决的第一个问题就是提供一种低电阻、高强度的高强高石墨质炭电 极。本发明要解决的第二个问题就是提供一种高强高石墨质炭电极的制备方法。为解决上述第一个问题，本发明提出的高强高石墨质炭电极包括下列重量份的组 分石墨碎30——40重量份石油焦30——40重量份电煅煤15——25重量份煤浙青15——30重量份氧化钇0.2——1.0重量份。其附加技术特征为在所述的组分中加入10——20重量份的生碎、焙烧碎、收尘 粉构成的返回料。为解决上述第二个问题，本发明高强高石墨质炭电极的制备方法包括下列步骤第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混
按权利要求1所述组分用电子配料系统称出30——40重量份石墨碎、30——40 重量份石油焦、15——25重量份电煅煤，配料后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 2——1. 0 重量份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混20——25分钟；第三步混捏将温度为180°C——19015——30重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏 40-45分钟后，温度升至160°C——170°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，经8——10分钟振动后，静制保压30——40 分钟之后将电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3——4小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至400°C以下出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工成炭电极成品。其附加技术特征为在第二步的配料和干混时加入10——20重量份的生碎、焙烧 碎、收尘粉构成的返回料。本发明所提供的高强高石墨质炭电极同现有技术相比，将煅后的固体原料电煅 煤、石油焦、石墨碎经振动筛筛分、电子配料系统配料后进入混捏锅同时加入经过处理的添 加剂氧化钇搅拌、干混后，加入煤浙青。由于氧化钇具有聚合作用和增强作用，使各种物料 更加紧密的结合在一起，可以提高炭电极的密度，使得高石墨质炭电极达到了高强度、低电 阻和较高的导热性能，解决了低电阻和高强度两个优点不能共存问题。高强高石墨质炭电 极直径可达960mm以上，长度可达1900mm——2200mm，适应了冶炼行业大型矿热冶炼炉的 要求。另外，在煅后的固体原料中可加入生碎、焙烧碎、收尘粉构成的返回料，生碎即糊料成 型后检查出的不合格生制品，成型过程中剩余或掉落的糊渣，焙烧碎是焙烧后得到的不合 格废品和机加工时的切削碎，收尘粉是中碎和机加工时的除尘设备回收的粉料。可有利于 原料的充分利用，降低生产成本。
附图为本发明高强高石墨质炭电极的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的制备高强高石墨质炭电极的工序 进程及其结构做进一步的详细说明。如图所示，高强高石墨质炭电极包括电极本体1，电极本体1两端分别设置有相匹 配的公扣2、母扣3，公扣2、母扣3带有相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例1 第一步中碎、筛分、磨粉
将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出30重量份石墨碎、30重量份石油焦、15重量份电煅煤，配料 后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 2重量份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混20分钟；第三步混捏将温度为180°C，15重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏40分钟后，温度 升至160°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，经8分钟振动后，静制保压30分钟之后将电 极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至300°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公 扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例2 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出35重量份石墨碎、35重量份石油焦、20重量份电煅煤，配料 后进入混捏锅，同时将经过处理0. 3份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混23分钟；第三步混捏将温度为185°C，20重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏42分钟后，温度 升至165°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，经9分钟振动后，静制保压35分钟之后将电 极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3. 5小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至350°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例3 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出40重量份石墨碎、40重量份石油焦、25重量份电煅煤，配料 后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 5重量份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混25分钟；第三步混捏将温度为190°C，30重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏45分钟后，温度 升至170°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，经10分钟振动后，静制保压40分钟之后将电 极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷4小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至300°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公 扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例4 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出30重量份石墨碎、30重量份石油焦、15重量份电煅煤、5重量 份生碎、4重量份焙烧碎、1重量份收尘粉，配料后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 3重量 份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混20分钟；第三步混捏将温度为180°C，20重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏40分钟后，温度 升至160°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机振动台上的模具，经8分钟振动后，静制保压30分钟之 后将电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 0C低温预热、230°C——400 °C挥发份排出、400 °C——500°C半焦形成、5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至300°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公 扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例5 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出35重量份石墨碎、35重量份石油焦、20重量份电煅煤、10重 量份生碎、5重量份焙烧碎、1. 5重量份收尘粉，配料后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 5 重量份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混23分钟；第三步混捏将温度为185°C，25重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏42分钟后，温度 升至165°C糊料出锅；第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，糊料经9分钟振动后，静制保压35分钟之后 将电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3. 5小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至350°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公 扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。实施例6 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨 粉；第二步配料和干混用电子配料系统称出40重量份石墨碎、40重量份石油焦、25重量份电煅煤、12重 量份生碎、6重量份焙烧碎、2重量份收尘粉，配料后进混捏锅，同时将经过处理的1. 0重量 份氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混25分钟；第三步混捏将温度为190°C，30重量份的煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏45分钟后，温度 升至170°C糊料出锅；第四步成型
出锅糊料进入振动成型机上的模具，经10分钟振动后，静制保压40分钟之后将电 极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷4小时；第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品 经室温——230 V低温预热、230°C——400 V挥发份排出、400 V——500°C半焦形成、 5000C——700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待 温度降至300°C出炉；第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工出两端带有公 扣2、母扣3的电极本体1，并在公扣2、母扣3上削出相匹配的外螺纹4、内螺纹5。
权利要求
1.高强高石墨质炭电极，其特征在于包括下列重量份的组分 石墨碎 30——40重量份石油焦 30——40重量份 电煅煤 15——25重量份 煤浙青 15——30重量份 氧化钇 0.2——1.0重量份。
2.如权利要求1所述的高强高石墨质炭电极，其特征在于在所述的组分中加入 10——20重量份的生碎、焙烧碎、收尘粉构成的返回料。
3.制备如权利要求1所述的高强高石墨质炭电极的方法，其特征在于包括下列步骤 第一步中碎、筛分、磨粉将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分磨粉； 第二步配料和干混按权利要求1所述组分用电子配料系统称出30——40重量份石墨碎、30——40重量 份石油焦、15——25重量份电煅煤，配料后进入混捏锅，同时将经过处理的0. 2——1. 0重 量份的氧化钇加入混捏锅，搅拌、干混20——25分钟；第三步混捏将温度为180°C——190°C，15——30重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏40-45 分钟后，温度升至160°C——170°C糊料出锅； 第四步成型出锅糊料进入振动成型机上的模具，经8——10分钟振动后，静置保压30——40分钟 之后将电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3——4小时； 第五步焙烧炭电极生制品被送至焙烧炉，将温度由室温逐步升至1250°C，使炭电极生制品经室 温——230°C低温预热、230°C——400°C挥发份排出、400°C——500°C半焦形成、500°C—— 700°C高温焦化、700°C——1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷却，待温度降至 400°C以下出炉； 第六步机加工检验合格的炭电极焙烧品经车外圆、车锥孔、加工公母扣工序加工成炭电极成品。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于在第二步的配料和干混时加入10—— 20重量份的生碎、焙烧碎、收尘粉构成的返回料。
全文摘要
本发明属于炭电极技术领域，公开了高强高石墨质炭电极及其制备方法。其主要技术特征为在30-40重量份石墨碎、30-40重量份石油焦、15-25重量份电煅煤、15-30重量份沥青内添加0.2-1.0重量份氧化钇。将煅后的固体原料电煅煤、石油焦、石墨碎经振动筛筛分、电子配料系统配料后进入混捏锅同时加入经过处理的添加剂氧化钇搅拌、干混后，加入煤沥青。由于氧化钇具有聚合作用和增强作用，使各种物料更加紧密的结合在一起，可以提高炭电极的密度，使得炭电极达到了高强度、低电阻和较高的导热性能，解决了低电阻和高强度两个优点不能共存问题，适应了冶炼行业大型矿热冶炼炉的要求。
文档编号C01B31/00GK102101664SQ20091022781
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者张学标, 张玉珠, 李兰静, 李长福, 王广西, 王秋生, 高世友 申请人:河北联冠电极股份有限公司