[发明专利]一种炭阳极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电解槽炭阳极的制备方法，具体地说是涉及一种炭阳极材料的制备方法。

背景技术

工业制备氟气的重要途径是利用电解熔融的氟化钾、氟化氢（KF、nHF）混合液来进行的，按其电解槽操作温度的不同，可分为高温法、中温法、低温法三种制备工艺。高温法电解制氟由于其工艺控制难度大，制备成本高等原因而受到限制。经过比较，中温电解法生产氟得到了普遍的应用和发展。中温电解法制氟，通常利用熔融氟化钾和氟化氢（KF、nHF）的混合液做为电解质来制备氟气。

电解制氟其操作温度为80-110℃，中温电解制氟电解槽内的阳极材料其性能优劣，直接关系到电解制氟的效率及其使用寿命。一般地，对电解制氟用阳极材料特性的主要要求包括：耐氟和氟化氢腐蚀性能好；电阻率低；电解液对其浸润性好；机械强度高；能长时间在大电流密度下使用；局部破裂时碎块能沉于电解槽槽底；避免极间短路；制造方便，价格低廉。为此，制氟技术工作者在提高阳极材料质量和改进阳极组件结构方面做了大量工作。在美国曾利用钢、铝、镁、铜和锂的合金、镍铬合金等多种金属作阳极材料进行尝试，但由于电化学腐蚀速度较快，阳极极化等原因都未获成功。与其它材料相比，炭材料具有电导率高、在熔融氟化氢、氟化钾中化学稳定性好、兼具有优异的机械强度和高纯度等特性，已成为中温电解制氟首选的阳极材料。石墨化炭材料由于在熔融钾盐中氟化氢浓度达30%以上时不仅易发生溶胀和碎裂，且氟原子对其插层作用明显，极大地降低了其使用寿命，因此，非石墨化炭阳极就成为目前普遍采用的中温电解制氟唯一的阳极材料。近年来，针对在改善非石墨化炭阳极性能方面，各国研究人员也进行了大量的研究工作。美国联合碳化物公司(UCC)对非石墨化炭阳极性进行浸渍铜和氟化锂后，其使用效果得到明显改善；英国则采用高渗透性的炭阳极，可长期运行而不发生极化；此外还采用将炭阳极伸入电解液下面的部分采用高渗透材料，与吊架连接的端部采用低渗透性材料，其使用寿命明显延长，但这些在制作方面不仅难度大且成本高，从而限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种炭阳极材料的制备方法，其生产成本低，而且生产出来的炭阳极材料性能优越。

为实用上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种炭阳极材料的制备方法，包括如下步骤:

    (1)选择S焦，将市售煤沥青焦，挑选其中类似球状结构的焦块做为S焦，破碎成粒度为小于25mm的碎块，再经管式球磨机磨粉，至0.075mm以下后加粘结剂煤沥青，其中S焦与粘结剂煤沥青的质量百分比为78%-82%：18%-22%，在155℃-160℃煤沥青软化点温度+60℃的温度下混捏0.5小时-1.5小时，得混合糊料；

(2) 混合好的糊料，经轧片机轧成厚度为8mm-12mm的片状料块经水冷或自然冷却后凉脱去水份到0.3%以下；

(3)将脱去水份的片状料块再进行磨粉，至0.075mm以下，或经悬辊式磨粉机磨粉，至0.075mm以下；

(4)将步骤(3)的物料进行冷模压成型，其温度为常温；

    (5)将成型的生坯体装入匣钵在焙烧炉中以平均4℃-8℃ /h的升温速率至1050℃-1150℃，进行炭化固化处理得到炭阳极材料毛坯；

    (6)将出炉后的炭阳极焙烧毛坯表面填充料进行清理干净，得炭阳极材料板。

上述炭阳极材料的制备方法，包括如下步骤:

    (1)选择S焦，将市售煤沥青焦，挑选其中类似球状结构的焦块做为S焦，破碎成粒度为小于25mm的碎块，再经管式球磨机磨粉，至0.075mm以下后加粘结剂煤沥青，其中S焦与粘结剂煤沥青的质量百分比为80%：20%，在煤沥青软化点温度+60℃的温度下混捏1小时，得混合糊料；

(2) 混合好的糊料，经轧片机轧成厚度为10mm的片状料块经水冷或自然冷却后凉脱去水份到0.3%以下；

    (5)将成型的生坯体装入匣钵在焙烧炉中以平均6℃ /h的升温速率至1100℃，进行炭化固化处理得到炭阳极材料毛坯。

上述炭阳极材料的制备方法，步骤(3)经轧片冷却后，脱水至0.3%以下，再进行磨粉，至0.075mm以下。

上述炭阳极材料的制备方法，步骤（4）经直立式压机冷模压成型。

上述炭阳极材料的制备方法，步骤（5）装焙烧炉经1100℃高温焙烧后，固化成形为阳极炭板焙烧品，再经铇、铣加工成阳极炭板成品。