利用廢料制備高強度炭材料的工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及材料加工領域，具體設及一種利用廢料制備高強度炭材料的工藝。
【背景技術】
[0002] 賠燒碎:炭素制品在賠燒后產生的廢品W及炭塊、炭質電極等炭素制品在加工時 的切削碎等物料的統稱。賠燒碎的機械強度高于各種原料塊體的機械強度，因此賠燒碎加 入到各類產品的配料中有利于提高各類產品的機械強度。石墨碎，即石墨塊，石墨碎產生來 源于石墨制品石墨化和機加工過程，是用作添加劑和導電材料在煉鋼和鑄造工業的石墨廢 料，石墨碎還被廣泛用于電弧爐(煉鋼)和電化學爐(冶金和化學工業）。由此，賠燒碎及石墨 碎具有優良的性能，但是，現有技術中賠燒碎及石墨碎仍沒有得到很好的利用，很多企業沒 有看到該寶貴資源，考慮到加工成本等因素，多數被丟棄掉，不僅造成了資源的嚴重浪費， 而且造成很大的環境壓力，部分企業也嘗試了將其作為碳材料制作，但是多存在所制產品 合格率底下、產品體積密度低、結構不均勻、強度低，各向同向性差等問題。
[0003] 技術方案 本發明的目的是針對現有技術的不足提供一種利用廢料制備高強度炭材料的工藝，該 工藝將賠燒余料和石墨加工余料合理利用，變廢為寶，即解決了環保問題，加工出的炭材料 體積密度均勻，產品強度高，各向同性，產品內部結構更均勻，實現了廢品的最大價值。
[0004] 本發明采用如下技術方案：一種利用廢料制備高強度炭材料的工藝，該工藝包括 W下步驟： 步驟一:制備原料:將賠燒后的廢品W及石墨化的廢品分別先用破碎機進行破碎，再用 球磨機進行磨粉，制成賠燒碎、石墨碎備用； 步驟二，選取原料:賠燒碎60~75%，石墨碎20~30%，碳纖維5~10%; 步驟=，混捏:將步驟二所選原料加入到混捏鍋內，首先干混，干混時間80~120分鐘， 干混溫度控制在120~130°C，然后加入煤漸青，煤漸青占步驟一原料總計的20~30%，然后 再進行30~60分鐘的混捏，混捏溫度控制在150~160°C ; 步驟四，磨粉、成型:把步驟=混捏出來的料再進行磨粉，首先用磨粉機進行磨粉，粒徑 控制在DlO含30微米，D50=48~60微米，D90< 85微米，然后將磨出的粉子通過模壓成型，模 壓成型壓力為:20~40Mpa。控制壓出來的制品體積密度為1.48~1.51g/cm3，制成壓型粉； 步驟五，再次磨粉:將步驟四制出的壓型粉破碎，把破碎的壓型粉再通過球磨機磨粉， 并控制壓型粉的粒徑為:DlO含12微米，D50=25~30微米，D90含45微米； 步驟六，靜壓成型:將步驟五磨好的壓型粉再通過靜壓機成型，首先把壓型粉裝到模具 袋里，排除模具袋里的氣體，把模具袋口密封好，然后把模具袋吊到一個空架子里，然后把 架子吊到等待加壓機的缸體里進行壓制，控制壓制壓力：180~200Mpa，壓制后制成的生巧 體積密度控制在1.55~1.58g/cm3; 步驟屯:賠燒:把步驟六壓制出來的生巧裝到帶蓋的環式爐內進行賠燒，當賠燒至爐內 溫度達到1200~1300°C，賠燒制品溫度達到900~1000°C時即可停止賠燒，然后降溫冷卻， 降溫冷卻7~10天，待爐內溫度降至300°C W下，賠燒制品即可出爐，出爐后直接石墨化即 可。
[0005] 基于上述技術方案，所述步驟一制備原料中：破碎機破碎粒徑小于3mm，球磨機磨 粉粒徑為:DlO含8微米，D50=20~25微米，D90微米。
[0006] 基于上述技術方案，步驟二中原料用料用量為:賠燒碎70%，石墨碎22%，碳纖維8%。
[0007] 基于上述技術方案，步驟=混捏中，煤漸青占步驟二原料總計的25%。
[0008] 本發明具有如下有益效果:本發明將賠燒后的廢品W及石墨化的廢品的合理回收 利用，變廢為寶，即解決了環保問題，又能制出優質的炭材料。本發明結合賠燒碎及石墨碎 的性能特點，設計一套特有的制備工藝，該工藝操作簡便、環環相扣、使原料在逐步加工中 一步步優化，制備出優質碳材料，充分的把生產過程中的廢品給利用起來，實現了廢品的最 大價值。所得制品具有如下特點：1、體積密度均勻，2、產品強度高，3、各向同性，4、產品內部 結構更均勻，成品合格率高。
[0009] 實施方式 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，W便更好的理解本發明技術方案。
[0010] 實施例1: 一種利用廢料制備高強度炭材料的工藝，該工藝包括W下步驟： 步驟一，制備原料:將賠燒后的廢品W及石墨化的廢品分別先用破碎機進行破碎，破碎 粒徑小于3mm，再進行磨粉，磨粉機選擇球磨機，選擇球磨機：1、改變粉子的形貌，2、把粉子 的純度要求范圍縮小，通過球磨機可W把磨出來的粉子球形化，粉子球形化后各向同性好， 在混捏過程中減小摩擦力，球磨機磨出來的粉子粒徑控制為:D10含8微米，D50=20~25微 米，090。5微米，把粉子粒徑控制在運個范圍內，W便除去細粉和粗粉，制成賠燒碎、石墨 碎備用，其中，賠燒碎具有強度高、收縮小、灰分低等性能特點，石墨碎具有導熱好、潤滑好、 收縮小、灰分低等性能特點； 步驟二，選取原料:賠燒碎70%，石墨碎22%，碳纖維8%，由于，碳纖維也是中高強度的碳 材料，加入碳纖維有助于提高產品的強度； 步驟=，混捏:將步驟二所選原料加入混捏鍋內，首先干混，干混時間為100分鐘，為了 使運巧巾物料混捏更加均勻，溫度控制在123~127°C，然后加入煤漸青，比例按步驟二總量 的25%加入，然后再進行40分鐘的混捏，溫度控制在153~157°C。當煤漸青加入混捏鍋內，漸 青會通過粉子表面滲入到粉子內部，然后在表面形成一種保護膜，與其他的粉子緊緊的咬 合在一起，因粉子在磨粉時已經把形貌整形為球形，在混捏過程中小球混填補大球之間的 空隙，球形外的煤漸青粘結劑又緊緊咬合在一起，使混捏出來的糊料更加密實，同時在混捏 過程中也提高了糊料各向同性的性能，保證了糊料的穩定性； 步驟四，磨粉、成型:把混捏出來的料再進行磨粉，先用普通磨粉機進行磨粉，粒徑控制 在DlO含30微米，D50=48~60微米，D90含85微米，把粉子磨粗點，然后將磨出的粉子通過模 壓成型，模壓成型壓力為：30Mpa，此時壓出來的制品體積密度為1.49~1.50g/cm3之間，W 使粉子增加強度和密實度，制成壓型粉； 步驟五，再次磨粉:把步驟四制得的壓型粉破碎，把破碎的壓型粉再通過球磨機磨粉， 通過球磨機磨粉原因是：要把壓型粉的粒度形貌也整形為球形，另外還要把壓型粉的純度 要求范圍再縮小，使壓型粉的粒徑控制在DlO含12微米，D50=25~30微米，D90含45微米； 步驟六，靜壓成型:將步驟五磨好的壓型粉再通過靜壓機成型，首先把壓型粉裝到模具 袋里，在振動平臺上搗實排除模具袋里的氣體，把模具袋口密封好，然后把模具袋吊到一個 空架子里，然后把架子吊到等待加壓機的缸體里進行壓制，控制壓制壓力：190Mpa，靜壓后 的生巧制品體積密度均勻、制品的密度、強度提高，制品體積密度在1.56~1.57g/cm3之間， 具有良好的各向同性，制品結構更加均勻； 步驟屯，賠燒:把壓制出來的生巧制品裝到帶蓋的環式爐進行賠燒，當賠燒至爐內溫度 達到1250°C，賠燒制品溫度達到940~950°C時即可停止賠燒，然后降溫冷卻，可每天從爐內 向外挖取部分爐料，W便爐內降溫，如此，降溫冷卻7~10天，待爐內溫度降至300°C W下，賠 燒制品即可出爐，出爐后，清理爐內爐渣，出爐后的賠燒制品直接石墨化即可。本步驟中因 帶蓋的環式爐溫差小，而本實施例采用的材料用的是賠燒碎和石墨碎，在賠燒過程中制品 收縮很小，而石墨碎的導熱效果很好，制品的體積密度均勻，在賠燒過程中能有效的提高產 品的成品率，使制品收縮更加一致，有助于成品率提高。賠燒制品出爐后，直接石墨化即可。
[0011] 本實施例制備工藝:在兩次磨粉中已經把粉子的形貌整形成球形，再次磨粉把粉 子的粒度范圍給捜小，使產品統一成球形，內部結構更均勻，而通常工藝標準是只要粉子的 純度達到工藝要求后就視為合格，但沒有把粉子細分。如：要求粉子過300目的篩網通過率 是90%，雖然純度是達到了，但通過300目的粉子，可能有400目、600目、1000目的細粉，從而 導致了制品結構的不均勻性。而本實施例解決了傳統技術中制品結構的不均勻性。
[0012] 實施例2:-種利用廢料制備高強度炭材料的工藝，該工藝包括W下步驟： 步驟一，制備原料:將賠燒后的廢品W及石墨化的廢品分別先用破碎機進行破碎，破碎 粒徑小于3mm，再進行磨粉，制成賠燒碎、石墨碎備用，磨粉機選擇球磨機，球磨機磨出來的 粉子粒徑控制為:DlO含8微米，D50=20~25微米，D90含35微米，把粉子粒徑控制在運個范圍 內，W便除去細粉和粗粉；