[发明专利]一种短流程高密度低电阻块状石墨阳极的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及石墨阳极技术领域，具体地说，是一种短流程高密度低电阻块状石墨阳极的制备方法。

【背景技术】

融盐电解专用块状石墨阳极属于非金属领域新型工具材料，要求石墨阳极纯度高，抗氧化性能好，压降低，以便降低能耗等生产成本，提高产能。要求石墨材料密度高，电阻率低，灰分含量低，内部结构细密均匀，有较高的机械强度和抗热震性。

块状石墨阳极传统的制备方法为采用石油焦和中温沥青为原料，经过振动成型或者挤压成型后，再经过焙烧、浸渍、石墨化等工序而成。采用振动成型制备的产品块密度低，为了提高体积密度需要进行多次浸渍焙烧工序。采用挤压成型，石墨阳极的尺寸受到挤压嘴的限制，生产大尺寸的块状石墨阳极非常困难，往往需要先制备截面为正方形石墨块，然后将其加工成薄的石墨阳极，使用时将几块小的石墨阳极拼成一块大的石墨阳极。由于方形石墨块厚度大，在制备过程中，焙烧工序和浸渍工序，石墨化工序都需要严格控制和操作，采用较长的焙烧石墨化升温曲线，并且最后还需要要进行加工拼装处理，提高了生产周期，而且由于石墨块的物化性能不完全均匀，性能差的石墨阳极使用过程容易产生破裂。采用石油焦为原料，制备的石墨阳极电阻率较高，灰分较高，使用过程中导致能耗增加，产品纯度降低。而采用中温沥青为粘接剂，残炭率低，产品强度低，为了提高体积密度需要增加浸渍焙烧次数。用上述办法制成的石墨阳极强度低，电阻率高，抗氧化性能差。由于需要增加浸渍焙烧次数，生产周期长，能耗高，严重制约了我国炭素行业石墨阳极的生产。块状石墨新型的制备工艺为热压成型，如中国专利申请号200410012433.5涉及一种高导热石墨材料的制备方法，其生产周期短，但是一次热压工艺成本高，而且制备材料尺寸受到限制，很难受到普遍应用。

因此，开发出生产周期短，工艺成本较低，材料尺寸不受限制的优质石墨阳极材料，是十分重要的。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种短流程高密度低电阻块状石墨阳极的制备方法；其采用细颗粒配方，捣固-振动-模压成型，焙烧后加浸一次，再经过焙烧石墨化工艺，使产品达到高纯度，高密度，低电阻率，细结构和低消耗的目标。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种短流程高密度低电阻块状石墨阳极的制备方法，其具体步骤为：

(1)将煤系针状焦或者油系针状焦经过筛分，破碎，磨粉制成：2～1mm、1～0.5mm、0.5～0.15mm、0.15～0.076mm四种粒子和0.076mm以下的超细粉料，使其纯度在85％以上；

所述的煤系针状焦或者油系针状焦的真密度2.13g/cm³以上，灰分为0.1％以下；

(2)将上述煤系针状焦或者油系针状焦5个粒级的重量比按照2～1mm占12％～14％、1～0.5mm占22％～24％、0.5～0.15mm占12～37％、0.15～0.076mm占12％～14％、0.076mm以下的超细粉占16％～40％配比，与石墨碎经过15～25min干混，加热到155～165℃成为干料；

(3)干料中石墨碎重量占1％～5％(＜1mm)，煤系针状焦或者油系针状焦重量占95％～99％；再加入干料重量18％～25％，改质沥青，在155～165℃混捏15～25min，得到糊料；

所述的石墨碎灰分在0.2％以下，所述的改质沥青软化点在105～112℃，结焦值在58％以上，灰分在0.25％以下；

(4)糊料经过捣固，振动，再进行温模压成型，得到压制品，保证压制品的体积密度在1.74±0.02g/cm³；

所述的温模压成型的条件为温度为135～150℃，压力为15～30MPa；

(5)第一次焙烧时压制品表面最高温度控制在1100±50℃，焙烧升温曲线根据块状石墨阳极尺寸确定，保证焙烧品不变形，不开裂，并使体积密度为1.63±0.02g/cm³；

所述的焙烧升温曲线，关键温度的升温速率为不大于5℃/h，关键温度为300～550℃；

(6)再采用低喹啉中温沥青或者浸渍沥青进行浸渍，其中浸渍前抽真空，真空度小于1.5kPa，加入沥青后加压，加压压力采用1.0～1.5MPa；

(7)再焙烧压制品表面最高温度控制在1000±50℃，保证二次焙烧品体积密度达到1.74±0.02g/cm³；