采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，采用半石墨化无烟煤、石墨碎和改质沥青为原料，石墨碎磨成粉料，半石墨化无烟煤处理为粒度料，按配方用量配料，配合好的干料送入混捏锅加热搅拌后加入熔化的改质沥青搅拌成糊状料，送入晾料设备进行降温、均温、排烟气处理，模具桶内经抽真空、加压、振动成为生坯，生坯冷却后采用专用焙烧曲线焙烧，自然冷却后根据用户要求进行机加工。本发明的制备方法减少了生产原料种类，简化生产配方，提高了产品各项主要性能指标，合格率高达90%以上，满足了大型矿热电炉对大规格高功率炭电极的需求，每吨生产成本比传统配方产品节省直接费用400.00～500.00元。
【专利说明】采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炭电极制造工艺【技术领域】，特别是涉及一种采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法。
【背景技术】
[0002]炭电极主要用于生产工业硅、黄磷或刚玉的矿热电炉中，由于这类产品生产对电极质量要求很高，因此对炭电极所用原料各项性能指标要求也很高。可用于生产炭电极的原料较多，如无烟煤、石油焦、石墨碎、天然石墨等。一般炭电极生产是以电煅无烟煤、石油焦、石墨碎、煤浙青或加入收尘等为生产原料经破碎、筛分、磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、机加工等工序进行生产，主要存在以下缺点:(1)由于原料品种繁多、配方配比复杂，产品生产过程不易控制，产品内部结构不均匀，成品率不超过85%; (2)大规格高功率炭电极主要以煅后石油焦为原料，生产成本高；(3)产品主要有以下一点或几点缺点，分别是灰分高、电阻率高，机械强度差、抗热震性差，抗氧化性差，技术性能指标不能满足使用要求。
[0003]申请公布号CN102101664A的发明专利公开了一种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重量份电锻煤、15-30重量份浙青内添加0.2-1.0重量份氧化钇。将锻后的固体原料电锻煤、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。但此种方法配料过多，生产工艺复杂切不易控制，原料成本高，有其它金属或微量元素带入广品和广品易氧化等缺点。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种配比简单、成品合格率高、生产成本低的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法。
[0005]为实现上述发明目的所采取的技术方案为:
[0006]一种采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，具体工艺步骤如下:
[0007](I)破碎、筛分、磨粉:半石墨化无烟煤经预处理、破碎、振动筛筛分成三级粒度料，石墨碎破碎磨成粉料；
[0008](2)配料:石墨碎作为粉料，半石墨化无烟煤作为骨料，根据配方用量的要求采用电子自动配料系统进行配料；
[0009](3)混合:配合好的干料送入混捏锅加热搅拌一定时间后加入融化的改质浙青搅拌成糊状料；
[0010](4)成型:糊状料输送至晾料设备进行降温、均温、排烟气处理，处理后的糊状料在模具桶内经过抽真空、加压、振动成型，生坯在水中冷却；[0011](5)焙烧:生坯在环式焙烧炉内采用大规格炭电极专用焙烧曲线焙烧，自然冷却后出炉；
[0012](6)机加工:根据用户图纸要求进行机加工，加工螺纹时采用专用多刀头刀具加工；
[0013]所述步骤(1)半石墨化无烟煤是以太西低灰无烟煤为原料，采用高温煅烧工艺，应用高温热融解降灰技术特殊处理制得，处理温度达到2300°C ；
[0014]所述步骤(1)半石墨化无烟煤电阻率达到500±50 μ Ωπι，固定炭成分大于98%，灰分小于2%，硫份小于0.02%，真密度大于1.85g/cm3，石墨化度为50~70% ；
[0015]所述步骤(1)半石墨化无烟煤筛分成O~4mm、4~10mm、10~16mm三级粒度料；
[0016]所述步骤(1)石墨碎破碎磨成200目以下的粉料，纯度控制在70±5% ；
[0017]所述步骤(2)半石墨化无烟煤和石墨碎的配料质量为半石墨化无烟煤30~40重量份，石墨碎粉料40~50重量份；
[0018]所述步骤(3)配合好的干料送入伴热温度为180±20°C的混捏锅进行加热搅拌，搅拌时间为45~60分钟，当混合干料温度达到120~140°C°C时加入改质浙青作为粘接剂；
[0019]所述步骤(3)加入改质浙青15~25重量份，温度为170±10°C ；
[0020]所述步骤(3)加入改质浙青后继续搅拌40~70分钟，当糊状料的温度达到150~170°C时，物料结束混合送入生坯成型工序；
[0021]所述步骤(4)当糊状料温度达125~145°C时排出送入模具桶内，糊料在模具桶内经过抽真空、加压、同时振动8~15分钟，生坯在水中冷却至30°C以下；
[0022]所述步骤(5)生坯在环式焙烧炉内采用756小时大规格炭电极专用焙烧曲线焙烧，烧至1200°C，再自然冷却到300°C以下出炉；
[0023]所述步骤(5) 756小时大规格炭电极专用焙烧曲线如下:
[0024]
【权利要求】
1.一种采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于具体工艺步骤如下: (1)破碎、筛分、磨粉:半石墨化无烟煤经预处理、破碎、振动筛筛分成三级粒度料，石墨碎破碎磨成粉料； (2)配料:石墨碎作为粉料，半石墨化无烟煤作为骨料，根据配方用量的要求采用电子自动配料系统进行配料； (3)混合:配合好的干料送入混捏锅加热搅拌一定时间后加入融化的改质浙青搅拌成糊状料； (4)成型:糊状料输送至晾料设备进行降温、均温、排烟气处理，处理后的糊状料在模具桶内经过抽真空、加压、振动成型，生坯在水中冷却； (5)焙烧:生坯在环式焙烧炉内采用大规格炭电极专用焙烧曲线焙烧，自然冷却后出炉； (6)机加工:根据用户图纸要求进行机加工，加工螺纹时采用专用多刀头刀具加工。
2.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(1)半石墨化无烟煤是以太西低灰无烟煤为原料，采用高温煅烧工艺，应用高温热融解降灰技术特殊处理制得，处理温度达到2300°C。
3.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(1)半石墨化无烟煤电阻率达到500 ± 50 μ Ω m，固定炭成分大于98%，灰分小于2%，硫份小于0.02%，真密度大于1.85g/cm3，石墨化度为50~70%。`
4.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(1)半石墨化无烟煤筛分成O~4mm、4~10mm、10~16mm三级粒度料。
5.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(1)石墨碎破碎磨成200目以下的粉料，纯度控制在70±5%。
6.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(2)半石墨化无烟煤和石墨碎的配料质量为半石墨化无烟煤30~40重量份，石墨碎粉料40~50重量份。
7.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(3)配合好的干料送入伴热温度为180±20°C的混捏锅进行加热搅拌，搅拌时间为45~60分钟，当混合干料温度达到120~140°C时加入改质浙青作为粘接剂。
8.按照权利要求1或7所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(3)加入改质浙青15~25重量份，温度为170±10°C。
9.按照权利要求8所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(3)加入改质浙青后继续搅拌40~70分钟，当糊状料的温度达到150~170°C时，物料结束混合送入生坯成型工序。
10.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(4)当糊状料温度达125~145°C时排出送入模具桶内，糊料在模具桶内经过抽真空、加压、同时振动8~15分钟，生坯在水中冷却至30°C以下。
11.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(5)生坯在环式焙烧炉内采用756小时大规格炭电极专用焙烧曲线焙烧，烧至1200°C，再自然冷却到300°C以下出炉。
12.按照权利要求11所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(5) 756小时大规格炭电极专用焙烧曲线如下:
13.按照权利要求1所述的采用半石墨化无烟煤制备大规格高功率炭电极的方法，其特征在于所述步骤(6)专用多刀头刀具由6个刀头组成，每个刀头镶一个刀片，刀片牙型角度为58°，58°面为接触受力面,0°面为非接触面。
【文档编号】C01B31/02GK103864048SQ201410037552
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】内尔·爱德华·约翰逊, 高文斌, 张晓红 申请人:宁夏永威炭业有限责任公司