[发明专利]一种柔性石墨浸渍剂配方及其制备与应用工艺有效

专利信息
申请号: 202111260445.X 申请日: 2021-10-28
公开(公告)号: CN113912421B 公开(公告)日: 2022-08-02
发明(设计)人: 黄强;卢丰玉;黄治齐 申请(专利权)人: 湖南国发控股有限公司
主分类号: C04B41/85 分类号: C04B41/85
代理公司: 长沙市标致专利代理事务所(普通合伙) 43218 代理人: 徐邵华
地址: 410011 湖南省长沙市雨*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 柔性 石墨 浸渍 配方 及其 制备 应用 工艺
【说明书】:

发明公开了一种柔性石墨浸渍剂配方及其制备与应用工艺,浸渍剂是由不同粒径不同浓度的可膨胀石墨加入溶有处理剂的水中形成的胶液。通过先负压后正压配合超声波的方式使浸渍剂浸入阳极孔隙,不同粒径的柔性石墨能够有效填充相应粒径的孔隙,通过不同膨胀温度不同膨胀倍率的柔性石墨的组合配比,使得浸渍后经过多次梯度升温,各次升温膨胀效果起到不同作用,不同孔隙和孔隙通道进行不同效果的膨胀填充和封堵,不仅增加了阳极炭块密度和重量,同时因为浸渍剂主要成分为处理后的柔性石墨,能够与炭块内部紧密结合防止掉渣,提高电流密度,孔隙内填充阻隔氧化反应通道,降低了无效氧化,延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及对以石墨、碳粉、石油焦、沥青焦中的一种或多种原料混合压制成型后并经烧结成型的碳素或石墨材料的浸渍剂技术领域,尤其是一种电解铝用阳极炭块用浸渍剂,具体涉及一种柔性石墨浸渍剂配方及其制备与应用工艺。

背景技术

电解铝炭阳极一般采用各种焦炭作为主原料,焦炭本身呈蜂窝状或纤维宏观结构,表面和内部均存在不同孔径的气孔间隙,在生产过程中,采用的沥青黏结剂在焙烧时一部分会发生热解而挥发逸出,也导致了阳极内部会形成不规则的出气孔。总之,在预焙阳极炭块生产完成后,炭块内部会存在大量气孔,为提高预焙阳极炭块的使用寿命,一般要进行浸渍处理,其基本思路是以单一的或多元的组分胶液为浸渍剂, 将预焙阳极炭块置于浸溃剂中一定时间后,取出再做热处理,或多次重复浸渍及热处理,最后形成的预焙阳极炭块中的孔隙被填充,使得预焙阳极炭块的密度和重量增加,或者在阳极炭块的表面及内部气孔表面形成一层保护膜以隔绝空气,从而实现延长阳极炭块使用寿命的目的。现有的电解铝炭阳极浸渍工艺中,一般采用改性沥青作为浸渍剂,浸渍后会再次进行焙烧,由于焙烧后又会挥发份逸出,又生成了新的气孔,因此沥青浸渍剂对于阳极炭块的改造效果不理想,且其增加了炭阳极焙烧的次数,使得时间、原料、装置等方面的成本居高不下,难于产业化。

柔性石墨,作为一种功能性碳素材料,一般用作密封、阻燃防火、吸附材料,利用柔性石墨的导电性也可用于电池的生产,但目前利用柔性石墨作为浸渍剂来处理预焙阳极的技术材料的研究很少,因此,本申请旨在提供一种高效柔性石墨型浸渍剂,该浸渍剂的浸渍效率高,浸渍效果好,可以有效延长阳极炭块的使用寿命。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种柔性石墨型浸渍剂,可以通过控制不同指标柔性石墨的不同粒径分布有组织的在常温环境下将浸渍剂浸入到阳极炭块内部不同孔径的孔隙中去,并采取多次加热膨胀以起到增大密实度和结构强度作用。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是:一种柔性石墨浸渍剂配方,按质量分数计,由以下组分组成:柔性石墨 1-40wt%;处理剂 不大于10wt%,剩余组分为水;其中处理剂由氧化剂、偶联剂、分散剂、增稠剂组成。

进一步的,柔性石墨为颗粒膨胀石墨、高起始膨胀温度可膨胀石墨、表面改性石墨、低起始膨胀温度可膨胀石墨、低温膨胀石墨中的一种或多种。

进一步的,氧化剂为过氧化物、过硫酸盐中的一种或多种;所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种;所述分散剂为阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂中的一种或多种;所述增稠剂为无机盐类增稠剂和无机凝胶矿物类增稠剂中的一种或多种。

进一步的,浸渍剂配方中,按质量分数计,由以下组分组成:可膨胀石墨 1- 40wt%;氧化剂 0.01-5 wt%;偶联剂 0.01-5wt%;分散剂 0.01-5 wt%;增稠剂0.01-5 wt%;剩余组分为水。

进一步的,柔性石墨由不同膨胀温度、不同膨胀倍率的多种可膨胀石墨组合而成,其中膨胀温度在60℃-100℃之间的可膨胀石墨占0%-40%,膨胀温度在100℃-300℃之间的可膨胀石墨占0%-40%,膨胀温度在300℃以上的可膨胀石墨占0%-40%。

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