一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石墨電極，尤其涉及一種超高功率石墨電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和體制改革的進(jìn)一步深化，經(jīng)濟(jì)增長方式由粗曠型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s 型，調(diào)結(jié)構(gòu)成為主調(diào)，高耗能高污染的經(jīng)濟(jì)增長已經(jīng)不適合中國的國情；提高效率和技術(shù)， 低成本，低耗能，無污染成為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主流。
[0003] 自2008年金融危機(jī)過后，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的矛盾突現(xiàn)，市場竟?fàn)幖觿?，?jié) 能降耗，降低成本成為各鋼企面臨生存的最重要的任務(wù)，而占煉鋼成本較大的一項是石墨 電極，石墨電極在煉鋼過程中因溫度高，氧化較快，使用量較大；石墨電極有普通功率的，高 功率和超高功率的，根據(jù)所煉鋼的種類不同而使用不同的電極。超高功率電極對生產(chǎn)工藝 的每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求都相當(dāng)嚴(yán)格，使用原料要求也高，因此價格更昂貴，所占的生產(chǎn)成 本的比例更大。因此降低超高功率石墨電極的生產(chǎn)成本對提高企業(yè)市場竟?fàn)幜哂惺种?要的意義。
[0004] 超高功率人造石墨電極的生產(chǎn)工藝流程為：原料煅燒、粉碎、篩分、配料、混捏、壓 型、一次焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化、機(jī)加工得到成品?？梢娖涔に囕^復(fù)雜，工序多，生產(chǎn) 成本尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有超高功率石墨電極制備方法的缺陷，提供一種采用天然石墨 制備超高功率石墨電極的方法。本發(fā)明的制備方法簡化了工藝，減少了工序，降低了成本。
[0006] 本發(fā)明一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，它使用一個由三層同心 圓筒構(gòu)成的電極模具，并包括：
[0007] 將經(jīng)過破碎的優(yōu)質(zhì)針狀焦粉料和改質(zhì)瀝青粉末混合，加入三氧化二鐵作為氣脹抑 制劑，攪拌加熱2~5小時，
[0008] 待物料混成糊狀，將混捏好的物料加入電極模具內(nèi)層，經(jīng)預(yù)壓排除空氣，開啟壓力 機(jī)將物料壓成圓柱狀；
[0009] 除去內(nèi)層模具，將含碳量大于99. 9%天然石墨粉和針狀焦混合，加入改質(zhì)瀝青粉 末和三氧化二鐵粉末，加熱并混合2-5小時，加入模具第二層，先預(yù)壓排除空氣，再用壓力 機(jī)將物料和內(nèi)層石墨柱壓在一起，冷卻至室溫；
[0010] 除去第二層模具，將含碳量大于99. 9%的天然石墨和改質(zhì)瀝青粉末、三氧化二鐵 粉末混合均勻，并加熱2-5小時，加入模具最外層，并按先預(yù)壓再加壓的方法將最外層物料 和內(nèi)部形成的石墨柱壓在一起；
[0011] 除去模具，放入冷水中冷卻；
[0012] 將冷卻好的石墨電極裝入高溫爐中進(jìn)行焙燒，再浸漬后送入石墨化爐，先碳化，再 升溫石墨化，冷卻后經(jīng)機(jī)加工得到成品。
[0013] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述電極模具內(nèi)層中， 針狀焦、改質(zhì)瀝青粉末和三氧化二鐵的重量比為3-4 :1 :0. 1。
[0014] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述電極模具中層 中，所述天然石墨粉為-1999石墨，它和針狀焦、改質(zhì)瀝青粉末和三氧化二鐵的重量比為 2. 5_3 ：2~2, 5:1:0. 1.
[0015] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述電極模具外層中， 所述天然石墨為8999鱗片石墨，它和改質(zhì)瀝青分及三氧化二鐵的重量比為3-4:1:0. 1。
[0016] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述的針狀焦碳含碳量 大于99. 5%，粒度為100目以上且最大顆粒小于2mm。
[0017] 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征 在于，混合工序采用的混合設(shè)備為能夠加熱的混合設(shè)備：雙軸攪拌混捏機(jī)、連續(xù)混捏機(jī)、臣卜 式單軸混捏機(jī)中的一種，混合溫度為100-300°C。
[0018] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述的預(yù)壓工序預(yù)壓壓 力均為150~250公斤/cm 2。
[0019] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在于，所述的焙 燒是指在焙燒爐內(nèi)用冶金焦粉或石英砂作為保護(hù)介質(zhì)在隔絕空氣的條件下按一定的升溫 速度進(jìn)行間接加熱，最高溫度1300°C ;升溫焙燒時間210-240小時。
[0020] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述的浸漬是采用優(yōu)質(zhì) 浸漬瀝青對石墨電極浸漬。
[0021] 所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，所述碳化是在溫度為 600~1250度在氮氣保護(hù)不被氧化的條件下進(jìn)行的；石墨化是在保護(hù)氣的作用下溫度大于 2500度條件下進(jìn)行的熱處理。
[0022] 本發(fā)明所述的制備方法包括：為配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、碳化石墨化、機(jī)加工 成品，只有7個工序，省去了原料的煅燒、粉碎、篩分和坯料的二次焙燒等過程。因此其生產(chǎn) 成本更低，生產(chǎn)周期更短，單位產(chǎn)量更大。由于本發(fā)明是將天然石墨和人造石墨針狀焦通過 梯度變化，采用粘結(jié)劑經(jīng)碳化縮聚將二者結(jié)合為一整體，因此，該方法制成的超高功率石墨 電極既具有天然石墨其結(jié)晶度高，強(qiáng)度大，密度大，又具有人造石墨的導(dǎo)電性好，電阻率低 的特點，極大的滿足了鋼企高端煉鋼的需要。
[0023] 兩種石墨電極的質(zhì)量指標(biāo)的性能對比如下表：
[0024] 表：
[0025]
【主權(quán)項】
1. 一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在于，它使用一個由三層 同心圓筒構(gòu)成的電極模具，并包括： 將經(jīng)過破碎的優(yōu)質(zhì)針狀焦粉料和改質(zhì)瀝青粉末混合，加入三氧化二鐵作為氣脹抑制 劑，攪拌加熱2~5小時， 待物料混成糊狀，將混捏好的物料加入電極模具內(nèi)層，經(jīng)預(yù)壓排除空氣，開啟壓力機(jī)將 物料壓成圓柱狀； 除去內(nèi)層模具，將含碳量大于99. 9%天然石墨粉和針狀焦混合，加入改質(zhì)瀝青粉末和 三氧化二鐵粉末，加熱并混合2-5小時，加入模具第二層，先預(yù)壓排除空氣，再用壓力機(jī)將 物料和內(nèi)層石墨柱壓在一起，冷卻至室溫； 除去第二層模具套，將含碳量大于99. 9%的天然石墨和改質(zhì)瀝青粉末、三氧化二鐵粉 末混合均勻，并加熱2-5小時，加入模具最外層，并按先預(yù)壓再加壓的方法將最外層物料和 內(nèi)部形成的石墨柱壓在一起； 除去模具，放入冷水中冷卻； 將冷卻好的石墨電極裝入高溫爐中進(jìn)行焙燒，再浸漬后送入石墨化爐，先碳化，再升溫 石墨化，冷卻后經(jīng)機(jī)加工得到成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述電極模具內(nèi)層中，針狀焦、改質(zhì)瀝青粉末和三氧化二鐵的重量比為3-4 :1 :0. 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述電極模具層中，所述天然石墨粉為-1999石墨，它和針狀焦、改質(zhì)瀝青粉末和三氧 化二鐵的重量比為2. 5-3 :2-2. 5:1:0. 1.
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述電極模具外層中，所述天然石墨為8999鱗片石墨，它和改質(zhì)瀝青分及三氧化二鐵 的重量比為3-4:1:0. 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述的針狀焦碳含碳量大于99. 5%，粒度為100目以上且最大顆粒小于2mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，混合工序采用的混合設(shè)備為能夠加熱的混合設(shè)備：雙軸攪拌混捏機(jī)、連續(xù)混捏機(jī)、臥式 單軸混捏機(jī)中的一種，混合溫度為100-300°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述的預(yù)壓工序預(yù)壓壓力均為150~250公斤/cm 2'
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述的焙燒是指在焙燒爐內(nèi)用冶金焦粉或石英砂作為保護(hù)介質(zhì)在隔絕空氣的條件下按 一定的升溫速度進(jìn)行間接加熱，最高溫度1300°C ;升溫焙燒時間210-240小時。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征在 于，所述的浸漬是采用優(yōu)質(zhì)浸漬瀝青對石墨電極浸漬。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，其特征 在于，所述碳化是在溫度為600~1250度在氮氣保護(hù)不被氧化的條件下進(jìn)行的；石墨化是 在保護(hù)氣的作用下溫度大于2500度條件下進(jìn)行的熱處理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及石墨電極。一種采用天然石墨制備超高功率石墨電極的方法，它使用三層模具并包括：將針狀焦和改質(zhì)瀝青混合加入三氧化二鐵加熱攪拌，物料混成糊狀后加入電極模具內(nèi)層，預(yù)壓，將物料壓成圓柱狀；除去內(nèi)層模具，將天然石墨和針狀焦混合，加入改質(zhì)瀝青和三氧化二鐵，加熱并混合，加入模具第二層，預(yù)壓后加壓將物料和內(nèi)層石墨柱壓在一起，冷卻；除去第二層模具，將天然石墨和改質(zhì)瀝青、三氧化二鐵加熱混合均勻加入模具最外層，先預(yù)壓再加壓將最外層物料和內(nèi)部形成的石墨柱壓在一起；除去模具冷卻；將冷卻好的石墨電極裝入高溫爐中進(jìn)行焙燒，浸漬后送入石墨化爐碳化、升溫石墨化，冷卻后機(jī)加得成品。本發(fā)明的制備方法減少工序，降低成本。
【IPC分類】C04B35-532, C04B35-622
【公開號】CN104860678
【申請?zhí)枴緾N201510208998
【發(fā)明人】陳瑞, 王慶海, 許延民, 韓軍
【申請人】蘿北奧星新材料有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月29日