專利名稱：一種炭陽極材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于電解槽炭陽極的制備方法，具體地說是涉及一種炭陽極材料的制備方法。
背景技術：
工業制備氟氣的重要途徑是利用電解熔融的氟化鉀、氟化氫(KF、nHF)混合液來進行的，按其電解槽操作溫度的不同，可分為高溫法、中溫法、低溫法三種制備工藝。高溫法電解制氟由于其工藝控制難度大，制備成本高等原因而受到限制。經過比較，中溫電解法生產氟得到了普遍的應用和發展。中溫電解法制氟，通常利用熔融氟化鉀和氟化氫(KF、nHF)的混合液做為電解質來制備氟氣。電解制氟其操作溫度為80-110°C，中溫電解制氟電解槽內的陽極材料其性能優劣，直接關系到電解制氟的效率及其使用壽命。一般地，對電解制氟用陽極材料特性的主要要求包括耐氟和氟化氫腐蝕性能好；電阻率低；電解液對其浸潤性好；機械強度高；能長時間在大電流密度下使用；局部破裂時碎塊能沉于電解槽槽底；避免極間短路；制造方便，價格低廉。為此，制氟技術工作者在提高陽極材料質量和改進陽極組件結構方面做了大量工作。在美國曾利用鋼、鋁、鎂、銅和鋰的合金、鎳鉻合金等多種金屬作陽極材料進行嘗試，但由于電化學腐蝕速度較快，陽極極化等原因都未獲成功。與其它材料相比，炭材料具有電導率高、在熔融氟化氫、氟化鉀中化學穩定性好、兼具有優異的機械強度和高純度等特性，已成為中溫電解制氟首選的陽極材料。石墨化炭材料由于在熔融鉀鹽中氟化氫濃度達30%以上時不僅易發生溶脹和碎裂，且氟原子對其插層作用明顯，極大地降低了其使用壽命，因此，非石墨化炭陽極就成為目前普遍采用的中溫電解制氟唯一的陽極材料。近年來，針對在改善非石墨化炭陽極性能方面，各國研究人員也進行了大量的研究工作。美國聯合碳化物公司(UCC)對非石墨化炭陽極性進行浸潰銅和氟化鋰后，其使用效果得到明顯改善；英國則采用高滲透性的炭陽極，可長期運行而不發生極化；此外還采用將炭陽極伸入電解液下面的部分采用高滲透材料，與吊架連接的端部采用低滲透性材料，其使用壽命明顯延長，但這些在制作方面不僅難度大且成本高，從而限制了其廣泛應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種炭陽極材料的制備方法，其生產成本低，而且生產出來的炭陽極材料性能優越。為實用上述目的，本發明采用以下技術方案
一種炭陽極材料的制備方法，包括如下步驟
(I)選擇S焦，將市售煤浙青焦，挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊,再經管式球磨機磨粉，至O. 075mm以下后加粘結劑煤浙青，其中S焦與粘結劑煤浙青的質量百分比為78%-82% :18%-22%，在155°C _160°C煤浙青軟化點溫度+60°C的溫度下混捏O. 5小時-I. 5小時，得混合糊料；(2)混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為8mm-12mm的片狀料塊經水冷或自然冷卻后涼脫去水份到O. 3%以下；
(3)將脫去水份的片狀料塊再進行磨粉，至O.075mm以下，或經懸輥式磨粉機磨粉，至O. 075mm 以下； (4)將步驟(3)的物料進行冷模壓成型，其溫度為常溫；
(5)將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均4°C_8°C/h的升溫速率至1050°C -1150°C，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯；
(6)將出爐后的炭陽極焙燒毛坯表面填充料進行清理干凈，得炭陽極材料板。上述炭陽極材料的制備方法，包括如下步驟
(1)選擇S焦，將市售煤浙青焦，挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊,再經管式球磨機磨粉，至O. 075mm以下后加粘結劑煤浙青，其中S焦與粘結劑煤浙青的質量百分比為80% :20%，在煤浙青軟化點溫度+60°C的溫度下混捏I小時，得混合糊料；
(2)混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為10_的片狀料塊經水冷或自然冷卻后涼脫去水份到O. 3%以下；
(5)將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均6°C /h的升溫速率至1100°C，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯。上述炭陽極材料的制備方法，步驟(3)經軋片冷卻后，脫水至O. 3%以下，再進行磨粉，至O. 075mm以下。上述炭陽極材料的制備方法，步驟(4)經直立式壓機冷模壓成型。上述炭陽極材料的制備方法，步驟(5)裝焙燒爐經1100°C高溫焙燒后，固化成形為陽極炭板焙燒品，再經銫、銑加工成陽極炭板成品。本發明的S焦是指在市售煤浙青焦中挑選出的其中類似球狀結構的焦塊。并破碎至粒度為25_及以下的焦塊。市售煤浙青焦都是經過煅燒過的。本發明步驟(I)的S焦必須選擇管式球磨機進行磨粉至O. 075mm以下，不含磨粉時其產生的通風粉。采用上述技術方案，本發明有以下優點
從所用原料角度講，本發明所使用的煤浙青焦，均為市場上普售的原料，(均為煅燒焦)因此原料來源廣泛，成本較低。從制備工藝來講，不需要特殊工藝條件，不需要浸潰工序。混捏工序和焙燒工序與一般碳素企業相同。一般碳素企業均可生產；通過從煤浙青焦中挑選出的具有球狀結構的S焦塊制備陽極材料，既可保證制氟陽極炭板的機械強度氣孔率的提高和非石墨化度；
通過對S焦經管式球磨機磨粉至O. 075_以下，既降低和消除炭板原料的石墨初晶，提高了原料的各項同性度又保證陽極炭板的合理的體積密度又有利于提高陽極炭板的微氣孔率的形成；
通過對O. 075mm以下的S焦粉體和粘結劑煤浙青的配料、混捏、軋片、冷模壓成型既密實坯體又一次保證制品得合理的微氣孔率的形成均勻分布，尤其是是開孔率的形成，有利于陽極在制氟電解槽中，電解質對它的濕潤性，避免發生極化；
通過焙燒工序對冷模壓成型后的毛坯進行高溫焙燒，既固化了陽極毛坯形狀提高了陽極板的制密性和機械強度降低了陽極板的電阻率，保證了氣孔率均勻形成。經過上述諸工序工藝參數的控制不擔優化陽極板的理化性能且適宜進行進行各種尺寸的加工和大批量的生產從而極大地提高了最終陽極材料的抗極化能力既氟氣插層效應。從而大大延長陽極炭板的使用壽命。有利于制氟生產的順利進行。
具體實施例方式實施例I :
一種炭陽極材料的制備方法，包括如下步驟首先挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊，再經管式球磨機磨粉，至O. 075mm以下后加粘結劑煤浙青，其中S焦與粘結劑煤浙青的質量百分比為78%-82% :18%-22%，在155°C -160°C的溫度下混捏O. 5小時-I. 5小時，得混合糊料；再將混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為8mm-12mm的片狀料塊經水冷或自然冷卻后涼脫去水份到O. 3%以下；將脫去水份的片狀料塊再進行磨粉，至O. 075mm以下，或經懸輥式磨粉機磨粉，至O. 075mm以下；將物料經直立式壓機冷模壓成型，其溫度為常溫；將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均4°C -8°C /h的升溫速率至1050°C -1150°C，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯；將出爐后的炭陽極焙燒毛坯表面填充料進行清理干凈，得炭陽極材料板。實施例2
首從煤浙青焦中選擇有球狀結構的焦塊組成S焦1560 kg,用球磨機破碎至O. 075mm以下后，加360kg粘結劑煤浙青，在156°C溫度下混捏O. 5小時，得混合糊料。混合糊料立即進入軋片機擠壓成8mm厚的片狀塊，經軋片冷卻后，脫水至O. 3%以下，再進行磨粉，至O. 075mm以下，將粉體稱量經直立式壓機冷模壓成型，脫模，將成型的生坯體在裝入焙燒爐中以平均40C /h的升溫速率至1050°C，得到炭陽極材料焙燒品，再經銫、銑加工成陽極炭板成品。最終材料的基本理化性能見下表。制氟陽極板理化性能
權利要求
1.一種炭陽極材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)選擇S焦，將市售煤浙青焦，挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊,再經管式球磨機磨粉，至O. 075mm以下后加粘結劑煤浙青，其中S焦與粘結劑煤浙青的質量百分比為78%-82% :18%-22%，在煤浙青軟化點溫度155°C _160°C的溫度下混捏O. 5小時-I. 5小時，得混合糊料；(2)混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為8_-12_的片狀料塊經水冷或自然冷卻后涼脫去水份到O. 3%以下；(3)將脫去水份的片狀料塊再進行磨粉，至O.075mm以下，或經懸輥式磨粉機磨粉，至O. 075mm 以下；(4)將步驟(3)的物料進行冷模壓成型，其溫度為常溫；(5)將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均4°C_8°C/h的升溫速率至1050°C -1150°C，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯；(6)將出爐后的炭陽極焙燒毛坯表面填充料進行清理干凈，得炭陽極材料板。
2.根據權利要求I所述的炭陽極材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)選擇S焦，將市售煤浙青焦，挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊,再經管式球磨機磨粉，至O. 075mm以下后加粘結劑煤浙青，其中S焦與粘結劑煤浙青的質量百分比為80% :20%，在155°C _160°C的溫度下混捏I小時，得混合糊料；(2)混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為10_的片狀料塊經水冷或自然冷卻后涼脫去水份到O. 3%以下；(5)將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均6°C /h的升溫速率至1100°C，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯。
3.根據權利要求I所述的炭陽極材料的制備方法，其特征在于步驟⑶經軋片冷卻后，脫水至O. 3%以下,再進行磨粉,至O. 075mm以下。
4.根據權利要求I所述的炭陽極材料的制備方法其特征在于步驟(4)經直立式壓機冷模壓成型。
5.根據權利要求I所述的炭陽極材料的制備方法，其特征在于步驟(5)裝焙燒爐經1100°C高溫焙燒后，固化成形為陽極炭板焙燒品，再經銫、銑加工成陽極炭板成品。
全文摘要
一種炭陽極材料的制備方法，包括如下步驟:將市售煤瀝青焦，挑選其中類似球狀結構的焦塊做為S焦，破碎成粒度為小于25mm的碎塊，再經管式球磨機磨粉，至0.075mm以下后加粘結劑煤瀝青，在155℃-160℃煤瀝青軟化點溫度+60℃的溫度下混捏0.5小時-1.5小時，得混合糊料；混合好的糊料，經軋片機軋成厚度為8mm-12mm的片狀料塊經水冷后涼脫去水份到0.3%以下；將脫去水份的片狀料塊再進行磨粉，至0.075mm以下，將物料進行冷模壓成型；將成型的生坯體裝入匣缽在焙燒爐中以平均4℃-8℃/h的升溫速率至1050℃-1150℃，進行炭化固化處理得到炭陽極材料毛坯；將出爐后的炭陽極焙燒毛坯進行清理干凈，得炭陽極材料板。
文檔編號C25B1/24GK102943283SQ20121045849
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者黨永德 申請人:黨永德