【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨电极，具体是一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着太阳能和光伏产业的发展，对单晶硅、多晶硅等硅类原料的需求和应用与日俱增；极大地促进了硅类原料在生产等方面的发展。目前，金属硅的冶炼中，电极规格对电炉容量的限制约束了其快速发展；故而，基于满足大型工业硅冶炼炉用的石墨电极的直径需求和应用性能，提高工业硅炉的容量、增加硅炉电极坩埚半径，制造运用大型工业硅炉的大规格电极迫切需要。
2、现有技术中，石墨电极通常由石墨碎、石焦油、黏结剂混捏，然后经过焙烧、石墨化得到。由于大规模石墨电极尺寸较大，引入原料较多，存在混捏分散差、界面作用低等问题；导致石墨化后电极的相关性能不过关。其中，黏结剂是该问题的关键之一；一般需要黏结剂具有良好的捏合流动性、高界面作用性以及高残碳性。常见的黏结剂为沥青；但是目前的高温沥青存在黏结剂性差、挥发分较高的缺陷；会导致制备得到的大规格石墨电极存在空气渗透率较高的问题，使得电极的电阻率较高、力学性能和热性能等较差。
3、综上所述，解决上述问题，制备一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：将煅烧石油焦、
5、步骤2：将糊料降温至130～140℃，采用立振卧挤成型工艺，在上下垂直压力为17～22公斤/cm2下先压后振，冷水池冷却6～8小时，出水静置48小时，得到电极前提；
6、步骤3：将电极前提进行焙烧处理、石墨化处理，得到大规格石墨电极。
7、较为优化地，所述焙烧处理的过程中，设置1100～1250小时升温曲线加热至880～900℃，焙烧200～300小时，自然冷却出炉，得到焙烧品；所述石墨化处理的过程中，设置升温速率为10～15℃/min加热至2400～2800℃，送电50～80小时，停电、冷却，得到大规格石墨电极。
8、较为优化地，所述糊料的原料包括以下组分：按重量分数计，75～80份煅烧石油焦、20～25份电极石墨碎、20～30份高温改质沥青；
9、所述煅烧石油焦包括以下粒度的物料：40～50份1-10mm的煅烧石油焦a、30～35份0.1-0.15mm的煅烧石油焦b；所述电极石墨碎包括以下粒度的物料：9～12份0.1-4mm的电极石墨碎a、5～7份4-8mm的电极石墨碎b、4～6份8-15mm的电极石墨碎c。
10、较为优化地，所述高温改质沥青的制备方法为：
11、步骤1：(1)将纳米材料、环氧基大分子硅烷偶联剂加入至无水甲苯中，滴加三乙胺；氮气氛围下，110～115℃下回流2～3小时；洗涤，干燥，得到改性纳米材料；(2)将改性纳米材料加入至0.1～0.12mol/l的硫酸溶液中，升温至50～55℃搅拌6～8小时，过滤、洗涤，得到预活化纳米材料；(3)将预活化纳米材料分散在去离子水中，加入0.1～0.12mol/l的高碘酸钠溶液，室温搅拌4～6小时；洗涤、干燥，得到醛基化纳米材料；
12、步骤2：将高温沥青、蒽油、三聚甲醛、醛基化纳米材料、对甲苯磺酸混合均匀；氮气氛围下，升温至140～160℃搅拌18～24小时，停止加热，得到高温改质沥青。
13、较为优化地，所述纳米材料包括质量比为0.5～0.6:0.2～0.3:0.1的石墨烯、碳纳米管、二硅化钼。
14、较为优化地，所述高温改质沥青的原料包括以下组分：按质量份数计，55份高温沥青、15～20份蒽油、5～8份三聚甲醛、12～15份醛基化纳米材料、10～12份对甲苯磺酸。
15、较为优化地，所述改性纳米材料的原料中，纳米材料、环氧基大分子硅烷偶联剂、三乙胺的比例为1g：6～8ml：0.15～0.18ml；所述预活化纳米材料的原料中，改性纳米材料、硫酸溶液的比例为1g：18～20ml；所述醛基化纳米材料的原料中，预活化纳米材料、去离子水、高碘酸钠溶液的比例为1g：18～20ml：4～4.5ml。
16、较为优化地，所述环氧基大分子硅烷偶联剂的制备方法为：
17、s1-1：将钠砂、1,2-二甲基-1,1,2,2-四氯二硅烷、二乙二醇二甲醚依次加入至四氢呋喃中，氮气氛围下，室温搅拌5～8分钟；升温至40～50℃；滴加甲基乙烯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二溴甲烷；滴加结束后，继续反应3～4小时；依次加入氯二甲基硅烷硼酸酯、三甲基氯硅烷，继续搅拌0.5～1小时；抽滤、洗涤、减压蒸馏，得到液态乙烯基聚碳硅烷；
18、s1-2：将液态乙烯基聚碳硅烷、甲酸加入甲苯中，滴加浓硫酸；升温至30～35℃，滴加双氧水；升温至60～70℃反应4～6小时；洗涤至中性，蒸除溶剂，得到环氧基聚碳硅烷；
19、s1-3：将环氧基聚碳硅烷、氨基硅烷偶联剂、二茂铁胺依次加入甲苯中，升温至60～65℃反应6～8小时，蒸除溶剂，得到环氧基大分子硅烷偶联剂。
20、较为优化地，所述液态乙烯基聚碳硅烷的原料包括以下组分：按质量分数计，3～4份钠砂、3～5份1,2-二甲基-1,1,2,2-四氯二硅烷、14～17份甲基乙烯基二氯硅烷、12～15份甲基苯基二氯硅烷、34～38份二溴甲烷、6～8份氯二甲基硅烷硼酸酯、4～6份三甲基氯硅烷、5～10份二乙二醇二甲醚、125～130份四氢呋喃；
21、所述环氧基聚碳硅烷的原料包括以下组分：按质量分数计，10份液态乙烯基聚碳硅烷、1.5～1.8份甲酸、0.2～0.5份浓硫酸、6～7份双氧水；环氧基大分子硅烷偶联剂的原料中，10份环氧基聚碳硅烷、0.3～0.5份氨基硅烷偶联剂、0.05～0.08份二茂铁胺。
22、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果如下：
23、(1)方案中以高质量的煅烧石油焦，并添加一定比例的电极石墨碎，以高温改质沥青为黏结剂；优化比例、两段混捏，保证混捏糊料的均质性和良好的塑性；采用立振卧挤成型工艺，保证电极的致密性和均质性；并在成型后使用冷水池冷却、出水静置，有效使得电极前体压力成分释放；通过控制焙烧和石墨化工艺的升温曲线或速率、控制温度和时间，保持加工过程中石墨电极产品性能的均；使得制备得到的大规模电极的电阻率＜12μω.m、热膨胀系数在2.6～2.9×10-6；使得电极加工公母扣尺寸及公母扣断面间隙0.1～0.4mm热膨胀缝隙，保证两根电极对接紧密均匀通信，达到电极在工业硅炉上使用安全，不断裂。
24、(2)本申请中，通过将纳米材料用于改性高温沥青，得到高温改质沥青；将其作为黏结剂，有效提高电极前提的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述焙烧处理的过程中，设置1100～1250小时升温曲线加热至880～900℃，焙烧200～300小时，自然冷却出炉，得到焙烧品；所述石墨化处理的过程中，设置升温速率为10～15℃/min加热至2400～2800℃，送电50～80小时，停电、冷却，得到大规格石墨电极。
3.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述糊料的原料包括以下组分：按重量分数计，75～80份煅烧石油焦、20～25份电极石墨碎、20～30份高温改质沥青；
4.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述高温改质沥青的制备方法为：
5.根据权利要求4所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述纳米材料包括质量比为0.5～0.6:0.2～0.3:0.1的石墨烯、碳纳米管、二硅化钼。
6.根据权利要求4所述的
7.根据权利要求4所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述改性纳米材料的原料中，纳米材料、环氧基大分子硅烷偶联剂、三乙胺的比例为1g：6～8mL：0.15～0.18mL；所述预活化纳米材料的原料中，改性纳米材料、硫酸溶液的比例为1g：18～20mL；所述醛基化纳米材料的原料中，预活化纳米材料、去离子水、高碘酸钠溶液的比例为1g：18～20mL：4～4.5mL。
8.根据权利要求4所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述环氧基大分子硅烷偶联剂的制备方法为：
9.根据权利要求8所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述液态乙烯基聚碳硅烷的原料包括以下组分：按质量分数计，3～4份钠砂、3～5份1,2-二甲基-1,1,2,2-四氯二硅烷、14～17份甲基乙烯基二氯硅烷、12～15份甲基苯基二氯硅烷、34～38份二溴甲烷、6～8份氯二甲基硅烷硼酸酯、4～6份三甲基氯硅烷、5～10份二乙二醇二甲醚、125～130份四氢呋喃；
10.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法制备得到的大规格石墨电极。
...【技术特征摘要】
1.一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述焙烧处理的过程中，设置1100～1250小时升温曲线加热至880～900℃，焙烧200～300小时，自然冷却出炉，得到焙烧品；所述石墨化处理的过程中，设置升温速率为10～15℃/min加热至2400～2800℃，送电50～80小时，停电、冷却，得到大规格石墨电极。
3.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述糊料的原料包括以下组分：按重量分数计，75～80份煅烧石油焦、20～25份电极石墨碎、20～30份高温改质沥青；
4.根据权利要求1所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述高温改质沥青的制备方法为：
5.根据权利要求4所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述纳米材料包括质量比为0.5～0.6:0.2～0.3:0.1的石墨烯、碳纳米管、二硅化钼。
6.根据权利要求4所述的一种金属硅冶炼专用大规格石墨电极的制备方法，其特征在于：所述高温改质沥青的原料包括以下组分：按质量份数计，55份高温沥青、15～20...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴禄，吴秋娜，张立兴，贾哲，薛彦杰，王嘉珺，李洪亮，李圣琴，潘书磊，
申请(专利权)人：河北联晶炭素新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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