專利名稱：高石墨陰極炭塊及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁電解槽用陰極炭塊，特別是高石墨陰極炭塊及其生產方法。
背景技術：
鋁電解槽中與鋁液和電解質接觸的部分是用陰極炭塊砌筑而成，在電解過程中，陰極炭塊既是陰極，同時也是直接與鋁液、電解質接觸，陰極炭塊的壽命將直接影響到鋁電解槽的壽命，陰極炭塊必須具備耐高溫、耐熔鹽鋟蝕和導電、導熱性能好的特性，同時還需要有高的機械強度，抗熱震性好、抗鈉侵蝕性強的特點。
目前，工業界將陰極炭塊分為三類無煙煤陰極炭塊、石墨質陰極炭塊、石墨化陰極炭塊。而無煙煤陰極炭塊根據其石墨化程度又分為無定形和半石墨質炭塊兩大類，由于無定形類的導電性能和抗納侵蝕性能都較差，造成電解過程中電能消耗大，電解槽壽命短。
目前陰極炭塊的發展趨勢是提高石墨含量，以提高陰極炭塊的綜合性能，如中國專利局1991年10月2日公開的名為《鋁電解槽用陰極炭塊的制造方法》(專利號91100789.X)的專利申請，它是以煅燒后的無煙煤、治金焦、少灰焦、石墨碎或磷片石墨為骨料，粘結劑為瀝青，混捏成型后，進行半石墨化而形成的陰極炭塊。利用該方所生產的陰極炭塊具有電阻率低的特點，但由于其耐壓強度較低，使用壽命短，就會造成鋁電解槽的使用壽命相對較低。
發明內容
本發明提供了一種具有較高導電率和較高抗鈉侵蝕性能，并且機械強度和耐高溫性較好的陰極炭塊及其制造方法。
本發明的技術方案是一種高石墨陰極炭塊，包括骨料、瀝青粘結劑，其特征在于陰極炭塊是由粒度小于8毫米的30-60％電煅無煙煤，15-30％焙燒碎，10-50％石墨和15-25％瀝青組成。
上述石墨的粒度優選小于6毫米。
上述電煅無煙煤和焙燒碎的粒度分布為小于1毫米20-50％；4-1毫米20-40％，4-8毫米20-40％。
一種生產高石墨陰極炭塊的方法，包括配料、混捏、成型、焙燒，其特征在于a、配料及混捏按比例將電煅無煙煤、焙燒碎、石墨混合后，加入15-25％的瀝青，在100-160℃混捏60-120分鐘；b、成型采用擠壓成型，成型時溫度保持在100-180℃。
C、焙燒將成型的陰極炭塊，放入焙燒爐中進行焙燒，升溫和保溫時間360-400小時，最高溫度1200-1300℃。
本發明的特點是1.導電率較高本發明的陰極炭塊石墨含量較高，所以其導電率較高，可有效的降低電解鋁過程的電能消耗。
2.抗鈉侵蝕性好由于炭塊中各種成分的粒度較小，特別是石墨的粒度較低，并且對各種成分的粒度進行了科學的配比，使炭塊的壓實密度較大，從而可有效的降低電解過程中鈉對炭塊的侵蝕作用，延長了炭塊的使用壽命。
3.由于對骨料粒度和骨料與瀝青的配比關系選擇合理，并配以科學的加工方法，從而使炭塊的機械強度和耐高溫性有了較大的提高。
附圖1為本發明生產工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例一如圖1所示，將43％電煅無煙煤、15％的焙燒碎、25％石墨混合后與17％瀝青進行混捏，混捏溫度為128±5℃，混捏時間110分鐘。其中，電煅無煙煤、焙燒碎、石墨的粒度分布如下表
將混捏好的配料加入擠壓機中擠壓成型，成型時溫度保持在100℃。將成型的陰極炭塊，放入焙燒爐中進行焙燒，通過300小時將溫度升到1300℃，保溫50小時后，逐漸到室溫后即為成品。
實施例二如圖1所示，將30％電煅無煙煤、18％的焙燒碎、32％石墨混合后與20％瀝青進行混捏，混捏溫度為155±5℃，混捏時間60分鐘。其中，電煅無煙煤、焙燒碎、石墨的粒度分布如下表
將混捏好的配料加入擠壓機中擠壓成型，成型時溫度保持在180℃。將成型的陰極炭塊，放入焙燒爐中進行焙燒，通過350小時將溫度升到1200℃，保溫50小時后，逐漸到室溫后即為成品。
通過以上方法生產的陰極炭塊，其主要性能指標可達灰分＜3％，體積密度1.5-1.8g/cm3，電阻率30-35μΩ·m，耐壓強度＞30Mpa。
權利要求
1.一種高石墨陰極炭塊，包括骨料、瀝青粘結劑，其特征在于陰極炭塊是由粒度小于8毫米的30-60％電煅無煙煤，15-30％焙燒碎，10-50％石墨和15-25％瀝青組成。
2.根據權利要求1所述的一種高石墨陰極炭塊，其特征在于石墨的粒度優選小于6毫米。
3.根據權利要求1所述的一種高石墨陰極炭塊，其特征在于電煅無煙煤的粒度分布為小于1毫米15-40％；4-1毫米10-30％，4-8毫米20-40％。
4.根據權利要求1所述的一種高石墨陰極炭塊，其特征在于電煅無煙煤的粒度分布為小于1毫米20-50％；4-1毫米20-40％， 4-8毫米20-40％。
5.一種生產高石墨陰極炭塊的方法，包括配料、混捏、成型、焙燒，其特征在于a、配料及混捏按比例將電煅無煙煤、焙燒碎、石墨混合后，加入15-25％的瀝青，在100-160℃混捏60-120分鐘；b、成型采用擠壓成型，成型時溫度保持在100-180℃。C、焙燒將成型的陰極炭塊，放入焙燒爐中進行焙燒，升溫和保溫時間360-400小時，最高溫度1200-1300℃。
全文摘要
本發明涉及一種鋁電解槽用陰極炭塊，特別是高石墨陰極炭塊及其生產方法，該陰極炭塊是由粒度小于8毫米的30－60％電煅無煙煤，15－30％焙燒碎，10－50％石墨和15－25％瀝青組成。該高石墨陰極炭塊的生產方法，包括配料、混捏、成型、焙燒。通過該方法生產出的陰極炭塊具有導電率較高、抗鈉侵蝕性、機械強度和耐高溫性好的特點，使用該陰極炭塊可有效地提高鋁電解槽的使用壽命。
文檔編號C04B35/528GK1480562SQ0314409
公開日2004年3月10日 申請日期2003年8月4日 優先權日2003年8月4日
發明者周景琦, 鹿澤理, 張創奇, 王誠忠, 吳克明, 劉宏毅, 楊福光, 蔡永澤, 劉建平, 陸俊義, 侯新, 劉明, 劉仁升, 仲錄善, 楊艷紅 申請人:青銅峽市青鑫炭素有限責任公司