一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法技术

本发明专利技术涉及一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征是：炭素制品包括预焙阳极、石墨化电极、炭电极、砌筑炭块、电极糊、半石墨质炭糊、冷捣糊、普通炭糊、阴极糊，生产工艺按下列步骤：原料选择、采用压球工艺生产压球焦技术、配料、混捏；成型、焙烧、浸渍、石墨化按常规炭素制品生产方法。采用颗粒大于10mm的高密度压球焦加入量大于20％，使预焙阳极煤沥青加入量降至11％；石墨化电极煤沥青加入量降至17％；不定形炭素糊料煤沥青加入量降至20％，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于1.62g／cm3，炭素糊料经捣打、1000℃焙烧后体积密度大于1.50g／cm3。本发明专利技术是一种可降低煤沥青含量，节能减排，高效生产炭素制品的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工
，炭素材料及其制品的生产工艺，特别涉及一种预焙阳极、石墨化电极、炭电极、炭块、炭糊等炭素制品，降低煤浙青含量、节能、减排的生产工艺。
技术介绍
采用石油焦、浙青焦为原料，煤浙青为结合剂，经过破粉碎、配料、混捏、成型、焙烧、浸溃、石墨化工艺，实现炭素制品生产过程。评价炭素制品质量主要从二个方面1、炭素制品本身特性炭素制品纯度、晶体网格结构、颗粒和气孔分布、煤浙青结焦状态；2、炭素制品使用特性炭素制品抗侵蚀、抗氧化、抗热震、抗机械强度、导电性。把这些特性反馈到炭素制品的性能指标上就是体积密度和电阻率。其中，炭素制品配料工艺的煤浙青加入量直接影响体积密度，间接影响电阻率。生产炭素制品加入的结合剂煤浙青，经1050°C焙烧后，结焦50%，其余50%作为煤浙青烟气排出。也就是说生产炭素制品过程中每增加1%结合剂煤浙青用量，就要为炭素制品留下O. 5%气孔、减少约O. 8%体积密度，从而增加了 空气接触、氧化炭素制品机会，降低炭素制品导电面积，增加炭素制品电阻率。煤浙青加入量还与炭素制品配料过程中粉料加入量有关，配料原料中粉料加入量越多，煤浙青加入量提高比例越大，这就是比表面积等量原则。配料中原料粉料加入量越多，炭素制品体积密度越大，耐压强度和电阻率同时增大，导电性降低，抗氧化性变差。由于焦炭原料海绵、蜂窝状结构和O. 80 I. 30 g/cm3体积密度，用传统工艺大颗粒配料、低煤浙青加入量生产的炭素焙烧品体积密度只能达到I. 50 I. 55 g/cm3,而采用大量细粉和煤浙青加入量生产的炭素焙烧品体积密度可达I. 60g/cm3，但是导电性不好，抗氧化能力、抗热震稳定性、抗侵蚀性变差，严重影响炭素制品使用寿命，同时也增加炭素制品使用过程中的炭排放和能量消耗，由此困扰了炭素工业的发展。
技术实现思路
本专利技术克服了上述存在缺陷，目的是通过在炭素制品生产的原料选择与配料方法工艺步骤之间，增加采用压球工艺生产压球焦技术，该技术选择炭素制品生产用原料，在实施配料工艺中进一步增大颗粒尺寸，提高大颗粒原料加入数量，减少粉料和煤浙青加入量，经过混合，采用压球机压制成大颗粒的球形或三维尺寸不相等椭圆球形坯体，并对压制炭素球形坯体进行热处理。热处理后的压球焦作为炭素制品最重要原料回配到炭素制品配料工艺中。通过开发、创新炭素制品配料、混合新工艺，达到改进炭素制品颗粒结构状态，使预焙阳极煤浙青加入量降至11% ;石墨化电极煤浙青加入量降至17% ;不定形炭素糊料煤浙青加入量降至20%，生产炭素焙烧品体积密度大于I. 62g / cm3 ;炭素糊料经捣打、1000°C焙烧后体积密度大于I. 50 g / cm3，提供一种降低煤浙青含量，节能减排生产炭素制品的方法。本专利技术一种降低煤浙青含量生产炭素制品的方法内容简述本专利技术一种降低煤浙青含量生产炭素制品的方法，其特征在于炭素制品包括预焙阳极、或石墨化电极、或炭电极、或砌筑炭块、或电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、阴极糊； 降低煤浙青含量生产炭素制品的方法的生产工艺按下列步骤 I、生产炭素制品原料选择 采用石油焦、或浙青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物以及用上述原料生产的炭素制品为原料。2、米用压球工艺生产压球焦 A、压球焦原料选择 采用石油焦、或浙青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生 产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物为原料； B、压球焦颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量 按质量份数100%计算，颗粒级配料+结合剂=100% ； 颗粒级配有2种方法 筛下料自然粒度法取方形或圆形筛孔，筛孔尺寸18 8mm，破碎、筛分后筛下自然粒度原料即为合格颗粒级配料，适合炭素生产厂场地改造紧张企业； 粒度级配法原料最大粒度18 8mm,其中大于5mm的颗粒料大于20%,小于O. I mm的粉料量小于25% ； 结合剂选择选择煤浙青为结合剂； 结合剂加入量控制 颗粒级配原料中结合剂加入量控制在5 12%之间。米用炭素制品混合废料和成型废料为原料或采用含有挥发分的石油焦、浙青焦为原料计算结合剂加入量时，计算原料中已含有结合剂量，其中，挥发分含量等同于该原料结合剂加入量进行计算； C、压球焦混合 采用热态混料，根据不同温度下结合剂粘度变化，将配料后的原料加热到100 200 0C，与结合剂一起混合5 40min ； D、压球焦工艺 混合后原料在保持100 20(TC温度条件下送入压球机压球，压球机正常工作线压比大于 O. 8 t/mm ； 压球焦是球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于40 mm ； 压球辊皮线速度根据煤浙青的软化点温度、挥发温度、气化温度、燃点温度变化控制在O.8 10m/min，压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在整球三维最小尺寸的4 / 5 I / 2之间，筛下料保温100 200°C返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球后压球焦还体体积密度大于I. 64 g / cm3; E、压球焦热处理技术 根据生产成本和炭素制品使用要求，采用3种热处理方法 ①、压球焦连续热处理法压球焦坯体通过不密闭加热设备上端或一端进料、下端或另一端出料，压球焦坯体在加热设备加热过程是连续进行的，属连续式加热处理工艺；适用于每年I万吨以上炭素制品产量生产线进行热处理压球焦，其特点热处理后比热处理前压球焦质量要增加； ②、压球焦密闭热处理法压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行热处理，热处理结束后一次性排出全部压球焦坯体，再进行下一循环压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，压球焦坯体在封闭容器内热处理过程中，结合剂煤浙青产生的挥发分气体通过自身气压可以排出到容器外，但空气不能进入压球焦加热容器内。适用于预焙阳极、石墨电极、炭块、炭糊等炭素制品的压球焦坯体热处理，其特点热处理后比热处理前压球焦质量要减少； ③、压球焦负压热处理法压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行真空热处理，热处理结束后，去掉真空气压，排出全部压球焦坯体，再进行下一循环真空压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺。在密封的容器中、在绝对真空压力小于50 Kpa真空负压条件下加热，可加快压球焦结合剂煤浙青中易挥发、低熔点成分快速排出，适合炭素制品提高体积密度、石墨化需要，其特点缩短热处理所用时间，热处理后比热处理前压球焦质量要减少； 热处理温度130 400°C ； 热处理时间1 48小时，温度低时，压球焦热处理时间长，温度高时，压球焦热处理时间短。3、生产炭素制品颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量 按质量份数100%计算，颗粒级配料+结合剂=100% ； 颗粒级配 根据炭素制品的品种选择对应材质的炭素原料和压球焦，其中压球焦加入量大于20%，小于O. Imm粉料加入量小于30% ； 结合剂选择、结合剂加入量控制 选择煤浙青为结合剂； 结合剂加入量 模压成型或等静压成型结合剂加入量小于10% ； 振动成型结合剂加入量小于12% ； 挤压成型结合剂加入量小于20% ； 不定形炭素制品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：炭素制品包括：预焙阳极、或石墨化电极、或炭电极、或砌筑炭块、或电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊；降低煤沥青含量生产炭素制品的方法的生产工艺按下列步骤：（1）、生产炭素制品原料选择采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物以及用上述原料生产的炭素制品为原料；（2）、采用压球工艺生产压球焦A、压球焦原料选择采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物为原料；B、压球焦颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；颗粒级配：有2种方法筛下料自然粒度法：取方形或圆形筛孔，筛孔尺寸18～8mm，破碎、筛分后筛下自然粒度原料即为合格颗粒级配料，适合炭素生产厂场地改造紧张企业；粒度级配法：原料最大粒度18～8mm，其中大于5mm的颗粒料大于20％，小于0.1？mm的粉料量小于25％；结合剂选择：选择煤沥青为结合剂；结合剂加入量控制：颗粒级配原料中结合剂加入量控制在5～12％之间；采用炭素制品混合废料和成型废料为原料或采用含有挥发分的石油焦、沥青焦为原料计算结合剂加入量时，计算原料中已含有结合剂量，其中，挥发分含量等同于该原料结合剂加入量进行计算；C、压球焦混合采用热态混料，根据不同温度下结合剂粘度变化，将配料后的原料加热到100～200℃，与结合剂一起混合5～40min；D、压球焦工艺混合后原料在保持100～200℃温度条件下送入压球机压球，压球机正常工作线压比大于0.8？t/mm；压球焦是球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于40？mm；压球辊皮线速度根据煤沥青的软化点温度、挥发温度、气化温度、燃点温度变化控制在0.8～10m/min，压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在整球三维最小尺寸的4／5～1／2之间，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球后压球焦坯体体积密度大于1.64？g／cm3；E、压球焦热处理技术根据生产成本和炭素制品使用要求，采用3种热处理方法：①、压球焦连续热处理法：压球焦坯体通过不密闭加热设备上端或一端进料、下端或另一端出料，压球焦坯体在加热设备加热过程是连续进行的，属连续式加热处理工艺；适用于每年1万吨以上炭素制品产量生产线进行热处理压球焦，热处理后比热处理前压球焦质量要增加；②、压球焦密闭热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行热处理，热处理结束后一次性排出全部压球焦坯体，再进行下一循环压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，压球焦坯体在封闭容器内热处理过程中，结合剂煤沥青产生的挥发分气体通过自身气压排出到容器外，空气不能进入压球焦加热容器内；适用于预焙阳极、石墨电极、炭块、炭糊等炭素制品的压球焦坯体热处理，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；③、压球焦负压热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行真空热处理，热处理结束后，去掉真空气压，排出全部压球焦坯体，再进行下一循环真空压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，在密封的容器中、在绝对真空压力小于50？Kpa真空负压条件下加热，加快压球焦结合剂煤沥青中易挥发、低熔点成分快速排出，适合炭素制品提高体积密度、石墨化需要，缩短热处理所用时间，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；热处理温度：130～400℃；热处理时间：1～48小时，温度低时，压球焦热处理时间长，温度高时，压球焦热处理时间短；（3）、生产炭素制品颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；颗粒级配：根据炭素制品的品种选择对应材质的炭素原料和压球焦，其中压球焦加入量大于20％，小于0.1mm粉料加入量小于30％；结合剂选择、结合剂加入量控制：选择煤沥青为结合剂；结合剂加入量：模压成型或等静压成型结合剂加入量小于10％；振动成型结合剂加入量小于12％；挤压成型结合剂加入量小于20％；不定形炭素制品电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊结合剂加入量小于22％；（4）、生产炭素制品混合混捏工艺将颗粒级配后的原料加热到110～200℃，再加入煤沥青结合剂混捏5～60min后，不定形电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊炭素制品经热捣固，在温度1000℃时，经过焙烧后体积密度...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯，任利华，
申请(专利权)人：任利华，
类型：发明
国别省市：