[发明专利]天然石墨阴极炭块的制造方法

说明书

本发明为一种铝电解槽用石墨阴极炭块的制造方法。

目前，铝电解槽用的阴极炭块有四种：普通无烟煤阴极炭块、半石墨质阴极炭块、半石墨化阴极炭块和石墨化阴极炭块。该四种阴极炭块的骨料都是由煅烧后的无烟煤或煅烧后的石油焦制成的，只不过是煤种炭块所用骨料的煅烧温度和配比不同而已。煅烧工序目的是除掉无烟煤和石油焦的挥发分和附着水，改变它们的理化指标使之适于生产阴极炭块的要求。但要消耗一定的能源;而且目前生产上应用的阴极炭块的比电阻较大。为此，人们又设法进行改进。比如，阴极炭块焙烧后又将其置于2500～3000℃的高温环境下使碳结晶，变成石墨化或半石墨化。然而制造2500～3000℃的高温环境并非易事，同时在此环境中使阴极炭块石墨化或半石墨化，将耗电3000～6000度/吨阴极炭块，消耗的电能较大。

使用特定的工艺流程，制造天然石墨阴极炭块，并力求使该种炭块的比电阻较现有各种类的阴极炭块的比电阻有所降低，以减少铝电解时的电耗，收到综合效益。经过多次试验，获得了成功，使发明的目的得以满足。

现将本发明的具体内容如下：

1，本发明制造出的产品为一种石墨阴极炭块，该石墨阴极炭块的主要成份是碳，还含有少量的灰分等，其特征在于石墨阴极炭块的骨料是由天然石墨加工制作而成。

2，以天然石墨为骨料制作新发明的石墨阴极炭块需要一整套的生产方法，该方法中包括有：骨料制备、配料、混捏、凉料、成型、焙烧和机加等工序。

制备骨料工序的特征如下：

（1）将含碳量（重量百分数）大于80%的天然石墨粉碎至100～200目（0.127mm～0.254mm）;

（2）按重量百分数取30%的中温沥青（用环球法测量，其软化点为65℃～75℃）和70%粉碎后的天然石墨，置于混捏锅中混捏20～50分钟，混捏温度为130～145℃。

（3）将混捏后的糊料装入凉料机中或人工凉料，使糊料冷却至90～110℃，用千吨以上压力机将糊料压制成生炭块;

（4）将生炭块置于1150～1350℃的环境中焙烧，焙烧时间为320～480小时。破碎焙烧炭块即可作为骨料。

骨料获得后，可依照常规制造阴极炭块工艺方法进行生产，如：

混捏。

把72～74%（重量百分数）的骨料预热到100℃左右，搅拌25～30分钟，加入26～28%的中温液体沥青（温度在130～140℃），然后，混捏20分钟，制得糊料。

凉料。

从混捏机出来的糊料进入到凉料机进行凉料，凉料温度为90℃ ～160℃。

成型。

将100℃的糊料装入卧式振动成型机或千吨以上的压力机压制成生阴极炭块。

焙烧。

生阴极炭块在敞开式或带盖式环式焙烧炉经1150～1350℃焙烧。

机加工，使之成为一定规格的产品。

本项发明已经试验实施。制造出的天然石墨阴极炭块和其他同类产品的理化指标对比如下：

各种阴极炭块的理化指标

阴极炭块    普通无烟煤    半石墨质    半石墨化    石墨化    天然石墨

名称    阴极炭块    阴极炭块    阴极炭块    阴极炭块    阴极炭块

理化指标

灰分，（%）    ≯8    5.63    8.43    0.30    7.81

孔度，（%）    ≯23    19.10    25.30    25.10    22

抗压强度（kg/cm²） ≮300 277 235 252 ＞300

比电阻Ω·mm³/m ≯60 44 36 11 25

破损系数    ≯1.5    -    -    -    0.8

实施时制造天然石墨阴极炭块所采用的方法与前述方法相同。

从实施例子可以看出，本项发明以天然石墨为制取阴极炭块的骨料，其方法及产品的主要优点是：

1、制取骨料的原料省去了煅烧工序，节省了能源。

2、以天然石墨代替煅后的无烟煤或石油焦使资源得到了合理利用。

3、产品的某些理化指标（如孔度和抗压强度等）优于半石墨化阴极炭块和石墨化阴极炭块。比电阻较普通无烟煤阴极炭块低35Ω·mm²/m，较半石墨质阴极炭块低19Ω·mm²/m。在制作过程中并不需进行石墨化处理，节约了大量的电能。

4、由于该天然石墨阴极炭块比日常生产中广泛使用的普通无烟煤阴极炭块或半石墨质阴极炭块的孔度小、强度大、比电阻低，所以会延长电解槽的使用寿命，提高电能利用率，降低了铝的生产成本，收到综合的经济效益。