[发明专利]一种矿热炉用高功率炭电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种矿热炉用高功率炭电极，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。本发明还涉及上述电极的制备方法。本发明电极的消耗低、允许的电流密度大。

技术领域

本发明属于炭电极技术领域，具体涉及一种矿热炉用高功率炭电极及其制备方法。

背景技术

近年来，随着金属硅在国际市场上的需求量不断增大，刺激了我国金属硅生产行业的迅速发展，同时带动其相应的生产工艺技术和装备水平的提高。作为高新技术领域和重要基础产业广泛应用的结构和功能材料，金属硅消费量迅速增长，特别对高品位硅的需求量与日俱增，为迎合市场需求，炭素企业生产的石墨/炭电极作为工业硅冶炼用矿热炉的核心部件，具体为一种导电消耗材料，其电热转换率、做功能力以及含杂质量有了更高的要求。

当前，石墨/炭电极在我国主要应用于工业硅冶炼，其原理是依靠电极把经过炉用变压器输送来的低压大电流送到炉内，通过电极端部电弧、炉料电阻以及熔体，把电能转化成热能而进行高温冶炼，电极在矿热炉冶炼中是不断消耗的导电体。

随着高品质硅的质量要求，石墨/炭电极在使用冶炼过程中出现了新的问题：1、石墨电极可以降低冶炼能耗并提高金属硅品位但采购成本高；2、炭电极虽有价格优势但使用时能耗高，且难以冶炼高品位金属硅。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于矿热炉的质量高、性能好的高功率炭电极及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种矿热炉用高功率炭电极，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。

进一步的，所述煅后石油焦为经煅烧处理得到的低硫石油焦。

进一步的，所述石墨化无烟煤为经高温石墨化处理的无烟煤。

一种上述矿热炉用高功率炭电极的制备方法，其包括如下步骤：

（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，得到颗粒料；将针状焦磨粉，得到粒径小于1mm的粉料；颗粒料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%；

（2）配料：固体混合料的各原料按粒度以及比例精确配料；

（3）干混：将配合好的固体混合料输送到干料电加热箱中进行加热混合，干混时间35～40min，干混最终温度170～200℃；

（4）湿混：将经步骤（3）混合加热好的固体混合料输送至混捏锅内，加入液体煤沥青，液体煤沥青使用温度165~175℃，湿混时间35～40min，出锅糊料温度165~170℃；

（5）成型：将糊料送入凉料机冷却至130~140℃后入模成型，模具内冷却时间0.5~2h，脱模后，生制品入水池冷却2~3h；

（6）焙烧：将生制品送入环式焙烧炉进行热处理，最高热处理温度950～1000℃，在最高温度下保温时间为48~72h，出炉温度不高于350℃。焙烧曲线为：室温～230℃，预热；230～500℃，排出挥发分并形成半焦；500～700℃，高温焦化；700～1000℃，性能完善；

（7）机加工、成品：按产品规格进行后续加工，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的要求进行对接试验，合格后包装入库。

制备方法中，所述步骤（5）中，采用抽真空振动成型，模具上下加压，成型后模具内通水冷却50~70min。