[发明专利]一种增强环保型炭电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭电极技术领域，涉及一种增强环保型炭电极及其制备方法，具体涉及一种加有碳纤维材料的增强环保型炭电极及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为23000-43000MPa，亦高于钢。

碳纤维是一种物理性能优异的材料，能够耐受高温而不失强度，对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用，已广泛用于工业、民用、建筑、交通、医疗、航空、航天和国防军工等多领域，被誉为工业界的“黑色黄金。随着科学技术的发展以及碳纤维民用的普及，碳纤维用量日益增大，产生大量的废旧碳纤维产品或边角料，但是在碳纤维使用过程中所产生的边角料以及废品大都含有复杂的有机物和树脂，对其处理始终是一个难题。从全球来看，碳纤维的二次利用很有限，美国将碳纤维废旧边角料用来铺路。在中国，碳纤维废旧边角料的处理主要采用焚烧和填埋。目前普遍采用的方式是焚烧，但会产生大量的有毒废气，如氰化氢、氨气、一氧化碳、焦油等有毒有害物质。直接焚烧不仅污染大气，而且会对人体造成伤害。因此，无论那一种处理方法不仅废旧碳纤维不能充分利用，而且通过焚烧处理还污染环境，产生对人体有害的气体。

本发明人发现，碳纤维废旧边角料含有的有机物和树脂在炭电极隔绝空气焙烧过程中可分解为热值很高的碳氢化合物气体，其可作为焙烧炉子的能源，在密闭的环境下燃烧转化为二氧化碳等气体再通过静电除尘排放不存在二次污染，同时又减少了焙烧炉煤气的用量，节约了大量的煤碳，大大降低了生产成本。本发明人将碳纤维用于制造增强环保型炭电极，不但集中处理了碳纤维废旧边角料，减少了环境污染，而且改善了炭电极的性能和节约能源，对碳纤维废旧边角料这种处理和综合利用尚未见报道，是利国利民的大事情，解决了碳纤维废旧边角料处理的世界性难题。

采用碳纤维或其废旧边角料制造的增强环保型炭电极比普通炭电极的性能指标和质量有较大提高，该产品具有很高的抗拉强度，很好的抗热震性，大大降低矿热炉冶炼的断裂事故，提高了用户的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种增强环保型炭电极。该环保型炭电极具有很高的抗拉强度，很好的抗热震性，大大降低矿热炉冶炼的断裂事故，提高了用户的生产效率。

为实现本发明的目的，提供如下实施方案。

在一实施方案中，本发明的增强环保型炭电极，由以下重量百分比的组分组成（投料百分比）:粒状电煅煤25～35%、煤沥青14～20%、粒状石墨材料10～20%、粉状煅后焦25～35%、碳纤维材料1～10%，所述电煅煤和石墨材料均匀分布在煤沥青和粉状煅后焦形成的胶料中。

在上述实施方案中，本发明的环保型炭电极，所述碳纤维材料包括碳纤维生产、加工或使用过程中产生的边角余料或废旧品，具体包括但不限于碳纤维布、碳纤维丝、碳纤维毡等。

在一优选实施方案中，本发明的环保型炭电极，由以下重量百分比的组分组成:粒状电煅煤30%、煤沥青16%、粒状石墨材料16%，粉状煅后焦28%，碳纤维材料10%，所述电煅煤和石墨材料均匀分布在煤沥青和粉状煅后焦形成的胶料中。

在上述优选实施方案中，本发明的环保型炭电极，所述碳纤维材料包括碳纤维生产、加工或使用过程中产生的边角余料或废旧品，具体包括但不限于碳纤维布、碳纤维丝、碳纤维毡等。

在上述实施方案和优选实施方案中，所述粒状电煅煤的粒径范围为4mm～16mm；所述粉状煅后焦的粒径范围为0.05mm～0.075mm。

需要说明的是，上述本发明的环保型炭电极,所述的“重量百分比的组分组成”应当理解为组分的投料百分比，因为在制造过程中某些组分会损失，如沥青中的有机物等因高温焙烧丢失，因此，所述重量百分比的组分组成不是终产品的百分组成，而是组分的投料重量百分比,这些都是本领域公知的。

本发明还提供了一种制备增强环保型炭电极的方法，包括以下步骤：

1）将煅后焦粉和煤沥青放入混捏锅混合，温度控制在140～160℃，保持15～25分钟，制得胶料；

2)将粒状电煅煤、粒状石墨材料放入混捏锅中，加热至150～185℃，混捏保持15～25分钟，制得干料；

3）将步骤2）的干料加入到步骤1）的胶料中，混合5～15分钟，温度控制在140～160℃，制得糊料；