[发明专利]利用废料制备高强度炭材料的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种利用废料制备高强度炭材料的工艺。

背景技术

焙烧碎：炭素制品在焙烧后产生的废品以及炭块、炭质电极等炭素制品在加工时的切削碎等物料的统称。焙烧碎的机械强度高于各种原料块体的机械强度，因此焙烧碎加入到各类产品的配料中有利于提高各类产品的机械强度。石墨碎，即石墨块，石墨碎产生来源于石墨制品石墨化和机加工过程，是用作添加剂和导电材料在炼钢和铸造工业的石墨废料，石墨碎还被广泛用于电弧炉（炼钢）和电化学炉（冶金和化学工业）。由此，焙烧碎及石墨碎具有优良的性能，但是，现有技术中焙烧碎及石墨碎仍没有得到很好的利用，很多企业没有看到该宝贵资源，考虑到加工成本等因素，多数被丢弃掉，不仅造成了资源的严重浪费，而且造成很大的环境压力，部分企业也尝试了将其作为碳材料制作，但是多存在所制产品合格率底下、产品体积密度低、结构不均匀、强度低，各向同向性差等问题。

技术方案

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种利用废料制备高强度炭材料的工艺，该工艺将焙烧余料和石墨加工余料合理利用，变废为宝，即解决了环保问题，加工出的炭材料体积密度均匀，产品强度高，各向同性，产品内部结构更均匀，实现了废品的最大价值。

本发明采用如下技术方案：一种利用废料制备高强度炭材料的工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一：制备原料：将焙烧后的废品以及石墨化的废品分别先用破碎机进行破碎，再用球磨机进行磨粉，制成焙烧碎、石墨碎备用；

步骤二，选取原料：焙烧碎60～75%，石墨碎20～30%，碳纤维5～10%；

步骤三，混捏：将步骤二所选原料加入到混捏锅内，首先干混，干混时间80～120分钟，干混温度控制在120～130℃，然后加入煤沥青，煤沥青占步骤一原料总计的20～30%，然后再进行30～60分钟的混捏，混捏温度控制在150～160℃；

步骤四，磨粉、成型：把步骤三混捏出来的料再进行磨粉，首先用磨粉机进行磨粉，粒径控制在D10≥30微米，D50=48～60微米，D90≤85微米，然后将磨出的粉子通过模压成型，模压成型压力为：20～40Mpa。控制压出来的制品体积密度为1.48～1.51g/cm3，制成压型粉；

步骤五，再次磨粉：将步骤四制出的压型粉破碎，把破碎的压型粉再通过球磨机磨粉，并控制压型粉的粒径为：D10≥12微米，D50=25～30微米，D90≤45微米；

步骤六，静压成型：将步骤五磨好的压型粉再通过静压机成型，首先把压型粉装到模具袋里，排除模具袋里的气体，把模具袋口密封好，然后把模具袋吊到一个空架子里，然后把架子吊到等待加压机的缸体里进行压制，控制压制压力：180～200Mpa，压制后制成的生坯体积密度控制在1.55～1.58g/cm3；

步骤七：焙烧：把步骤六压制出来的生坯装到带盖的环式炉内进行焙烧，当焙烧至炉内温度达到1200～1300℃，焙烧制品温度达到900～1000℃时即可停止焙烧，然后降温冷却，降温冷却7～10天，待炉内温度降至300℃以下，焙烧制品即可出炉，出炉后直接石墨化即可。

基于上述技术方案，所述步骤一制备原料中：破碎机破碎粒径小于3mm，球磨机磨粉粒径为：D10≥8微米，D50=20～25微米，D90≤35微米 。

基于上述技术方案，步骤二中原料用料用量为：焙烧碎70%，石墨碎22%，碳纤维8%。

基于上述技术方案，步骤三混捏中，煤沥青占步骤二原料总计的25%。

本发明具有如下有益效果：本发明将焙烧后的废品以及石墨化的废品的合理回收利用，变废为宝，即解决了环保问题，又能制出优质的炭材料。本发明结合焙烧碎及石墨碎的性能特点，设计一套特有的制备工艺，该工艺操作简便、环环相扣、使原料在逐步加工中一步步优化，制备出优质碳材料，充分的把生产过程中的废品给利用起来，实现了废品的最大价值。所得制品具有如下特点：1、体积密度均匀，2、产品强度高，3、各向同性，4、产品内部结构更均匀，成品合格率高。

实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便更好的理解本发明技术方案。

实施例1：一种利用废料制备高强度炭材料的工艺，该工艺包括以下步骤：