[发明专利]一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块及其生产方法

说明书

技术领域

一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块及其生产方法，涉及一种铝电解槽用的基体为高石墨质可湿润阴极炭块及其生产方法。

背景技术

传统的铝电解槽所用内衬材料为炭质材料，炭质内衬材料砌筑在铝电解槽的最内层，由它组成铝电解生产的反应熔池，它直接与高温熔体接触，工作温度930～970℃，最高达1000～1050℃，并直接参与导电和电化学反应，其性能和质量直接影响着铝电解槽的技术经济指标和使用寿命。电解槽阴极炭块是炭质内衬材料的重要组成部分，直接参与电解反应，在其表面生成铝液。一台铝电解槽，阴极炭块的用量约为阴极部分总重量的70～75％，它的面积约为整个槽底面积的四分之三。因此，无论是作用还是需要数量，阴极炭块在铝电解槽用内衬材料上都有举足轻重的作用。

铝电解槽使用的阴极炭块曾经历了从无定型炭块、半石墨质炭块、石墨化炭块、可湿润阴极等多次改进和变迁，由于组成和工艺制度的不同导致其在电解槽中的表现和使用性能有很大差异，无定型、半石墨质炭块导电能力和抗热震性较差，石墨化炭块抗电解质磨损性能较差。近些年，阴极材料的品种发展很快，石墨含量较高的高石墨质阴极炭块开始逐步采用，可以大大降低电解槽阴极电阻，节省电耗。含TiB₂的阴极材料，对铝液具有较好的湿润性，可以对电解质具有较好的耐腐蚀性能，被称为可湿润阴极。但由于TiB₂非常昂贵，一般只用在阴极炭块的表层。TiB₂层与阴极炭块的结合方法有涂抹法、等离子喷涂法和一体化成型法。涂抹法和等离子喷涂法与炭块基体接合并不很牢固，而且造价高，在电解槽启动初期很容易被电解质冲刷掉。一体化成型法是在阴极炭块成型时，在其表面压制一层含TiB₂的糊料，得到可湿润阴极炭块。

但目前的一体化成型可湿润阴极炭块的基体是普通阴极炭块或半石墨阴极炭块，基体中石墨含量不超过30％，电阻率高，不能满足电解槽日益大型化的需要；目前没有基体为高石墨质阴极炭块可湿润阴极技术。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种能够改善阴极炭块与铝液湿润性能的、能够增强阴极炭块抗电解质侵蚀和抗铝液冲刷能力的、可以提高阴极炭块导电性能的可湿润阴极炭块，该种阴极炭块可有效改善电解槽运行指标，从而最终达到延长铝电解槽使用寿命的基体为高石墨质的可湿润阴极炭块及其生产方法。

本发明的方法是通过以下技术方案实现的。

一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块，其特征在于其阴极炭块基体为高石墨质的石墨阴极炭块。

本发明的一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于其基体骨料中的石墨含量为30％～100％。

本发明的一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于基体骨料中的石墨为人造石墨、天然石墨、石墨化石油焦、石墨化冶金焦的一种或一种以上的混合；其余骨料为煅烧无烟煤。

本发明的一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块的生产方法，其特征在于振动成型时，在高石墨质的炭块基体上一体化成型一层含TiB₂的可湿润复合层。

本发明的一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块及其生产方法，其特征在于炭块基体为煤沥青、煤焦油的一种或其配合。

本发明的一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块及其生产方法，其特征在于其可湿润阴极复合层的糊料中由TiB₂、炭质材料、粘结剂组成；其配比TiB₂为40％～80％，炭质材料15％～60％，粘结剂15％～30％；炭质材料可为石墨粉、石油焦粉和无烟煤粉的一种或其中几种的配合；粘结剂为煤沥青、煤焦油的一种或其混合。

本发明的一体化成型可湿润阴极炭块的基体中石墨含量超过30％，电阻率低，能够满足电解槽日益大型化的需要。

具体实施方式

一种基体为高石墨质的可湿润阴极炭块，其特征在于其阴极炭块基体为高石墨质的石墨阴极炭块；生产时其基体骨料中的石墨含量为30％～100％。

实施例

1、高石墨质炭块基体和可湿润复合层的物料配比见配比实例表。

2、生产工艺过程：

首先将TiB₂和炭质材料加入到能够自动控温加热的容器内，利用搅拌器混合均匀。沥青在加热罐内融化，除去水分及沉淀杂质，配入煤焦油。液体粘结剂加入控温加热的容器搅拌混捏均匀。干料在混捏锅内混合均匀，混捏温度不低于140℃；按比例加入配好的沥青，混捏均匀；晾料3～5分钟，保温备用。