專利名稱：一種高密度炭素制品的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于化工技術領域，炭素材料及其制品的生產工藝，特別涉及一種高體積
密度預焙陽極、石墨電極、炭塊、炭糊等高密度炭素制品的生產工藝。
背景技術：
炭素制品是以石油焦、瀝青焦、電煅煤、冶金焦、石墨為原料，經過破粉碎、配料、混 捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化等工藝生產出的制品。炭素焦炭原料呈蜂窩狀結構，體積密度 普遍小于1. 3g/cm 在混捏、成型過程中需要加入14 27%煤瀝青結合劑，而煤瀝青結焦 值只有50X左右，造成焙燒后炭素制品體積密度普遍低于1.6g/cm3。特別是炭素制品中 使用量最大的石油焦原料，體積密度波動在0. 9 1. 2g/cm3之間，用國產煅后石油焦原料 生產鋁用預焙陽極體積密度雖然大于1. 5g/cm3，但明顯低于國際鋁用預焙陽極體積密度 1.6g/cm3指標，在產品質量、使用壽命和節能、減排、降耗等方面與國際先進水平存在一定 的差距。
發明內容
本發明克服了上述存在缺陷，目的是通過采用體積密度大于1. 6g/cm3高密度型焦 炭為主要原料，采用大顆粒高密度型焦炭整球加入方式，達到降低粉料和結合劑煤瀝青加 入量，改變炭素制品顆粒結構，生產出體積密度大于1. 6g/cm3炭素焙燒品，提供一種高密度 炭素制品的生產工藝。 本發明高密度炭素制品的生產工藝內容簡述 本發明高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于高密度炭素制品包括高密度 預焙陽極、或高密度石墨化電極、或砌筑炭塊用高密度半石墨質炭糊及半石墨質陰極糊，其 生產工藝按下列步驟 [OOOS] (1)原料選擇 采用石油焦、或瀝青焦、或電煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制
品生產返回料、或炭素制品回收料，其中一種或上述一種以上混合物以及用上述原料生產
的體積密度大于1. 6g/cm3高密度型焦炭為原料； (2)顆粒級配、結合劑選擇、結合劑含有量控制 按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100% ; 顆粒級配 根據炭素制品的品種選擇對應材質的炭素原料和高密度型焦炭，顆粒大于lmm采
用體積密度大于1.6g/cm3原料，加入量大于30X，其中顆粒大于10mm加入量大于10% ;顆
粒小于0. lmm加入量小于32% ; 結合劑選擇、結合劑含有量控制 選擇煤瀝青為結合劑； 結合劑含有量
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模壓成型或等靜壓成型結合劑含有量小于10% ; 振動成型結合劑含有量小于12% ;
擠壓成型結合劑含有量小于17% ; 不定形炭素制品炭糊或陰極糊結合劑含有量小于19% ;
(3)混捏 將顆粒級配后的原料加熱到110 200°C ，再加入煤瀝青結合劑混捏10 60min 后，不定形炭糊或陰極糊炭素制品經熱搗固，在溫度IOO(TC時，經過煅燒后體積密度大于 1. 5g/cm3 ;定型炭素制品在溫度110 20(TC條件下按炭素制品常規方法進行成型；
(4)成型、焙燒、浸漬、石墨化 成型、焙燒、浸漬、石墨化按常規炭素制品生產方法進行，焙燒后炭素定型制品的 體積密度大于1. 6g/cm3。 利用本發明生產高密度炭素制品，焙燒后炭素定型制品的體積密度大于1.6g/ cm 可實現節能、減排、高效，低投入、高產出。
具體實施例方式
本發明一種高密度炭素制品的生產工藝是這樣實現的，下面按不同制品做具體說 明。 發明一種高密度炭素制品的生產工藝中的大顆粒原料是采用本發明人在《一種高 密度型焦炭的生產方法》發明專利中公開的"球形或三維尺寸不相等的橢圓球體形狀；體積 密度1. 6 1. 8g/cm3 ;球體受壓平行面氣孔率小于受壓垂直面氣孔率；具有石墨化各向異 性特性的高密度型焦炭"為原料，進行試驗研究的，高密度炭素制品的生產工藝，按下列步 驟 (1)原料選擇 采用石油焦、或瀝青焦、或電煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制
品生產返回料、或炭素制品回收料，其中一種或上述一種以上混合物以及用上述原料生產
的體積密度大于1. 6g/cm3高密度型焦炭為原料。
(2)顆粒級配、結合劑選擇、結合劑含有量控制 按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100%。
顆粒級配 根據炭素制品的品種選擇對應材質的炭素原料和高密度型焦炭，顆粒大于lmm采
用體積密度大于1.6g/cm3原料，加入量大于30X，其中顆粒大于10mm加入量大于10% ;顆
粒小于O. lmm加入量小于32%。 結合劑選擇、結合劑含有量控制 選擇煤瀝青為結合劑。 結合劑含有量 模壓成型或等靜壓成型結合劑含有量小于10% ;
振動成型結合劑含有量小于12% ;
擠壓成型結合劑含有量小于17% ; 不定形炭素制品炭糊或陰極糊結合劑含有量小于19%。
(3)混捏 將顆粒級配后的原料加熱到110 200°C ，再加入煤瀝青結合劑混捏10 60min 后，不定形炭糊或陰極糊炭素制品經熱搗固，在溫度IOO(TC時，經過煅燒后體積密度大于 1. 5g/cm3 ;定型炭素制品在溫度110 20(TC條件下按炭素制品常規方法進行成型。
(4)成型、焙燒、浸漬、石墨化 成型、焙燒、浸漬、石墨化按常規炭素制品生產方法進行，焙燒后炭素定型制品的 體積密度大于1. 6g/cm3。
實施例一 高密度預焙陽極的生產工藝是采用預焙陽極生產用煅后石油焦和用該石油焦煅 前焦生產的32X25X 15mm橢園形體積密度達到1. 60g/cm3高密度型焦炭、預焙陽極殘極、 預焙陽極焙燒后廢品四種原料。 按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100%。
顆粒級配 32X25X 15mm橢園形高密度型焦炭整球加入量50X ;
5 Omm高密度型焦炭破碎料10 % ; 1 Omm預焙陽極殘極、或預焙陽極焙燒后廢品、或高密度型焦炭，其中一種或上
述一種以上混合物11.5% ; 小于0. 09mm煅后石油焦粉20% 。 結合劑選擇、結合劑含有量控制 選擇軟化點92t:煤瀝青為結合劑； 結合劑加入量是8. 5%。 將顆粒級配后的原料加熱到180°C ，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏40min，混捏 后原料按預焙陽極成型溫度要求進行溫度調整，按常規預焙陽極生產工藝進行振動成型、 焙燒處理。 焙燒后生產出來的預焙陽極體積密度大于1. 60g/cm3。
實施例二 高密度石墨化電極的生產工藝是采用石墨化電極生產用煅后石油焦；用該 石油焦煅前焦55%與含有43%石墨化電極生產返回料及石墨化電極回收料生產的 25X15X10mm橢園形體積密度達到1. 62g/cm3高密度型焦炭；石墨化電極成型廢坯料；石 墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極，其中一種或上述一種以 上混合物為原料。 按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100%。
顆粒級配 25X15X10mm橢園形高密度型焦炭整球加入量35X ;
5 Omm高密度型焦炭破碎料10 % ; 1 Omm石墨化電極成型廢坯料15% ，在石墨化電極成型廢坯料中含有結合劑煤
瀝青23% ; 小于0. lmm煅后石油焦、或高密度型焦炭13% ; 小于0. lmm石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極、或高密度型焦炭，其中一種或上述一種以上混合物15%。
結合劑選擇、結合劑加入量
選擇軟化點89t:煤瀝青為結合劑；
結合劑加入量為12%。 將顆粒級配后的原料加熱到170°C ，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏50min，混捏 后原料按石墨化電極擠壓成型溫度要求進行溫度調整，按常規石墨化電極生產工藝進行擠 壓成型、焙燒、浸漬、石墨化處理。 焙燒后生產出來的電極焙燒品體積密度大于1. 62g/cm3。
實施例三 砌筑炭塊用高密度半石墨質炭糊及半石墨質陰極糊的生產工藝是采用半石墨質 炭糊生產用煅后石油焦；用該石油焦煅前焦55%與含有43%石墨化電極生產返回料及石 墨化電極回收料生產的25X15X10mm橢園形體積密度達到1. 62g/cm3高密度型焦炭；石墨 化電極成型廢坯料；石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極， 其中一種或上述一種以上混合物為原料；當炭素制品要求灰分小于8%時，用電煅煤代替 石油焦、或石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極。
按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100%。
顆粒級配 25X15X10mm橢園形高密度型焦炭整球加入量37X ; 5 0mm石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極、或高密度型焦炭，其中一種 或上述一種以上混合物15% ; 1 Omm石墨化電極成型廢坯料10% ，在石墨化電極成型廢坯料中含有結合劑煤
瀝青23% ; 小于0.09mm煅后石油焦、或高密度型焦炭11% ; 小于0.09mm石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘 極、或高密度型焦炭，其中一種或上述一種以上混合物13%。
結合劑選擇、結合劑加入量
選擇軟化點6『C煤瀝青為結合劑；
結合劑加入量為14%。 將顆粒級配后的原料加熱到150°C ，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏40min，從成
型機出來成為炭糊、陰極糊不定形炭素制品。 熱搗固后加熱到IOO(TC體積密度大于1. 50g/cm3。
權利要求
一種高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于高密度炭素制品包括高密度預焙陽極、或高密度石墨化電極、或砌筑炭塊用高密度半石墨質炭糊及半石墨質陰極糊，其生產工藝按下列步驟(1)原料選擇采用石油焦、或瀝青焦、或電煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生產返回料、或炭素制品回收料，其中一種或上述一種以上混合物以及用上述原料生產的體積密度大于1.6g/cm3高密度型焦炭為原料；(2)顆粒級配、結合劑選擇、結合劑含有量控制按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑＝100％；顆粒級配根據炭素制品的品種選擇對應材質的炭素原料和高密度型焦炭，顆粒大于1mm采用體積密度大于1.6g/cm3原料，加入量大于30％，其中顆粒大于10mm加入量大于10％；顆粒小于0.1mm加入量小于32％；結合劑選擇、結合劑含有量控制選擇煤瀝青為結合劑；結合劑含有量模壓成型或等靜壓成型結合劑含有量小于10％；振動成型結合劑含有量小于12％；擠壓成型結合劑含有量小于17％；不定形炭素制品炭糊或陰極糊結合劑含有量小于19％；(3)混捏將顆粒級配后的原料加熱到110～200℃，再加入煤瀝青結合劑混捏10～60min后，不定形炭糊或陰極糊炭素制品經熱搗固，在溫度1000℃時，經過煅燒后體積密度大于1.5g/cm3；定型炭素制品在溫度110～200℃條件下按炭素制品常規方法進行成型；(4)成型、焙燒、浸漬、石墨化成型、焙燒、浸漬、石墨化按常規炭素制品生產方法進行，焙燒后炭素定型制品的體積密度大于1.6g/cm3。
2. 根據權利要求l所述的高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于高密度預焙陽極的生產工藝是采用預焙陽極生產用煅后石油焦和用該石油焦煅前焦生產的32X25X 15mm橢園形體積密度達到1. 60g/cm3高密度型焦炭、預焙陽極殘極、預焙陽極焙燒 后廢品四種原料；按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100% ;顆粒級配32X25X 15mm橢園形高密度型焦炭整球加入量50X ; 5 Omm高密度型焦炭破碎料10% ;1 Omm預焙陽極殘極、或預焙陽極焙燒后廢品、或高密度型焦炭，其中一種或上述一 種以上混合物11.5% ;小于0. 09mm煅后石油焦粉20% ; 結合劑選擇、結合劑含有量控制選擇軟化點92t:煤瀝青為結合劑；結合劑加入量是8.5% ;將顆粒級配后的原料加熱到180°C ，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏40min，混捏后原 料按預焙陽極成型溫度要求進行溫度調整，按常規預焙陽極生產工藝進行振動成型、焙燒 處理；焙燒后生產出來的預焙陽極體積密度大于1. 60g/cm3。
3. 根據權利要求1所述的高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于高密度石墨化電 極的生產工藝是采用石墨化電極生產用煅后石油焦；用該石油焦煅前焦55%與含有43% 石墨化電極生產返回料及石墨化電極回收料生產的25X15X10mm橢園形體積密度達到 1. 62g/cm3高密度型焦炭；石墨化電極成型廢坯料；石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石 墨化廢品、或石墨化電極殘極，其中一種或上述一種以上混合物為原料；按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100% ; 顆粒級配25X15X10mm橢園形高密度型焦炭整球加入量35X ; 5 Omm高密度型焦炭破碎料10% ;1 Omm石墨化電極成型廢坯料15%，在石墨化電極成型廢坯料中含有結合劑煤瀝青23% ;小于O. lmm煅后石油焦、或高密度型焦炭13% ;小于0. lmm石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極、或高 密度型焦炭，其中一種或上述一種以上混合物15% ;結合劑選擇、結合劑加入量選擇軟化點89t:煤瀝青為結合劑；結合劑加入量為12% ;將顆粒級配后的原料加熱到17(TC，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏50min，混捏后原 料按石墨化電極擠壓成型溫度要求進行溫度調整，按常規石墨化電極生產工藝進行擠壓成 型、焙燒、浸漬、石墨化處理；焙燒后生產出來的電極焙燒品體積密度大于1. 62g/cm3。
4. 根據權利要求1所述的高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于砌筑炭塊用高密 度半石墨質炭糊及半石墨質陰極糊的生產工藝是采用半石墨質炭糊生產用煅后石油焦； 用該石油焦煅前焦55%與含有43%石墨化電極生產返回料及石墨化電極回收料生產的 25X15X10mm橢園形體積密度達到1. 62g/cm3高密度型焦炭；石墨化電極成型廢坯料；石 墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極，其中一種或上述一種以 上混合物為原料；當炭素制品要求灰分小于8%時，用電煅煤代替石油焦、或石墨化電極焙 燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極；按質量份數計算，顆粒級配料+結合劑=100% ; 顆粒級配25X15X10mm橢園形高密度型焦炭整球加入量37X ;5 0mm石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極、或高密度型焦炭，其中一種或上 述一種以上混合物15% ;1 Omm石墨化電極成型廢坯料10%，在石墨化電極成型廢坯料中含有結合劑煤瀝青23% ;小于O. 09mm煅后石油焦、或高密度型焦炭11% ;小于O. 09mm石墨化電極焙燒廢品、或石墨化電極石墨化廢品、或石墨化電極殘極、或 高密度型焦炭，其中一種或上述一種以上混合物13% ;結合劑選擇、結合劑加入量 選擇軟化點6『C煤瀝青為結合劑； 結合劑加入量為14% ;將顆粒級配后的原料加熱到150°C ，再加入結合劑煤瀝青，恒溫混捏40min，從成型機 出來成為炭糊、陰極糊不定形炭素制品；熱搗固后加熱到IOO(TC體積密度大于1. 50g/cm3。
全文摘要
本發明涉及一種高密度炭素制品的生產工藝，其特征在于高密度炭素制品包括高密度預焙陽極、或高密度石墨化電極、或砌筑炭塊用高密度半石墨質炭糊及半石墨質陰極糊，通過采用體積密度大于1.6g/cm3高密度型焦炭為主要原料，采用大顆粒高密度型焦炭整球加入方式，達到降低粉料和結合劑煤瀝青加入量，改變炭素制品顆粒結構，生產出體積密度大于1.6g/cm3炭素焙燒品，其生產工藝按下列步驟原料選擇；顆粒級配、結合劑選擇、結合劑含有量控制；混捏；成型、焙燒、浸漬、石墨化按常規炭素制品生產方法進行。利用本發明生產的高密度炭素制品，焙燒后炭素定型制品的體積密度大于1.6g/cm3，可實現節能、減排、高效，低投入、高產出。
文檔編號C01B31/00GK101723357SQ20091021998
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者任利華, 李純 申請人:任利華