一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石墨电极，尤其涉及一种超高功率石墨电极的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着中国经济结构和体制改革的进一步深化，经济增长方式由粗旷型转变为集约 型，调结构成为主调，高耗能高污染的经济增长已经不适合中国的国情；提高效率和技术， 低成本，低耗能，无污染成为发展经济的主流。
[0003] 自2008年金融危机过后，中国钢铁产业产能过剩的矛盾突现，市场竟争加剧，节 能降耗，降低成本成为各钢企面临生存的最重要的任务，而占炼钢成本较大的一项是石墨 电极，石墨电极在炼钢过程中因温度高，氧化较快，使用量较大；石墨电极有普通功率的，高 功率和超高功率的，根据所炼钢的种类不同而使用不同的电极。超高功率电极对生产工艺 的每一个环节的质量要求都相当严格，使用原料要求也高，因此价格更昂贵，所占的生产成 本的比例更大。因此降低超高功率石墨电极的生产成本对提高企业市场竟争力具有十分重 要的意义。
[0004] 超高功率人造石墨电极的生产工艺流程为：原料煅烧、粉碎、筛分、配料、混捏、压 型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机加工得到成品。可见其工艺较复杂，工序多，生产 成本尚。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在克服现有超高功率石墨电极制备方法的缺陷，提供一种采用天然石墨 制备超高功率石墨电极的方法。本发明的制备方法简化了工艺，减少了工序，降低了成本。
[0006] 本发明一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，它使用一个由三层同心 圆筒构成的电极模具，并包括：
[0007] 将经过破碎的优质针状焦粉料和改质沥青粉末混合，加入三氧化二铁作为气胀抑 制剂，搅拌加热2~5小时，
[0008] 待物料混成糊状，将混捏好的物料加入电极模具内层，经预压排除空气，开启压力 机将物料压成圆柱状；
[0009] 除去内层模具，将含碳量大于99. 9%天然石墨粉和针状焦混合，加入改质沥青粉 末和三氧化二铁粉末，加热并混合2-5小时，加入模具第二层，先预压排除空气，再用压力 机将物料和内层石墨柱压在一起，冷却至室温；
[0010] 除去第二层模具，将含碳量大于99. 9%的天然石墨和改质沥青粉末、三氧化二铁 粉末混合均匀，并加热2-5小时，加入模具最外层，并按先预压再加压的方法将最外层物料 和内部形成的石墨柱压在一起；
[0011] 除去模具，放入冷水中冷却；
[0012] 将冷却好的石墨电极装入高温炉中进行焙烧，再浸渍后送入石墨化炉，先碳化，再 升温石墨化，冷却后经机加工得到成品。
[0013] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述电极模具内层中， 针状焦、改质沥青粉末和三氧化二铁的重量比为3-4 :1 :0. 1。
[0014] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述电极模具中层 中，所述天然石墨粉为-1999石墨，它和针状焦、改质沥青粉末和三氧化二铁的重量比为 2. 5_3 ：2~2, 5:1:0. 1.
[0015] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述电极模具外层中， 所述天然石墨为8999鳞片石墨，它和改质沥青分及三氧化二铁的重量比为3-4:1:0. 1。
[0016] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述的针状焦碳含碳量 大于99. 5%，粒度为100目以上且最大颗粒小于2mm。
[0017] 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征 在于，混合工序采用的混合设备为能够加热的混合设备：双轴搅拌混捏机、连续混捏机、臣卜 式单轴混捏机中的一种，混合温度为100-300°C。
[0018] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述的预压工序预压压 力均为150~250公斤/cm 2。
[0019] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在于，所述的焙 烧是指在焙烧炉内用冶金焦粉或石英砂作为保护介质在隔绝空气的条件下按一定的升温 速度进行间接加热，最高温度1300°C ;升温焙烧时间210-240小时。
[0020] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述的浸渍是采用优质 浸渍沥青对石墨电极浸渍。
[0021] 所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，所述碳化是在温度为 600~1250度在氮气保护不被氧化的条件下进行的；石墨化是在保护气的作用下温度大于 2500度条件下进行的热处理。
[0022] 本发明所述的制备方法包括：为配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、碳化石墨化、机加工 成品，只有7个工序，省去了原料的煅烧、粉碎、筛分和坯料的二次焙烧等过程。因此其生产 成本更低，生产周期更短，单位产量更大。由于本发明是将天然石墨和人造石墨针状焦通过 梯度变化，采用粘结剂经碳化缩聚将二者结合为一整体，因此，该方法制成的超高功率石墨 电极既具有天然石墨其结晶度高，强度大，密度大，又具有人造石墨的导电性好，电阻率低 的特点，极大的满足了钢企高端炼钢的需要。
[0023] 两种石墨电极的质量指标的性能对比如下表：
[0024] 表：
[0025]
【主权项】
1. 一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在于，它使用一个由三层 同心圆筒构成的电极模具，并包括： 将经过破碎的优质针状焦粉料和改质沥青粉末混合，加入三氧化二铁作为气胀抑制 剂，搅拌加热2~5小时， 待物料混成糊状，将混捏好的物料加入电极模具内层，经预压排除空气，开启压力机将 物料压成圆柱状； 除去内层模具，将含碳量大于99. 9%天然石墨粉和针状焦混合，加入改质沥青粉末和 三氧化二铁粉末，加热并混合2-5小时，加入模具第二层，先预压排除空气，再用压力机将 物料和内层石墨柱压在一起，冷却至室温； 除去第二层模具套，将含碳量大于99. 9%的天然石墨和改质沥青粉末、三氧化二铁粉 末混合均匀，并加热2-5小时，加入模具最外层，并按先预压再加压的方法将最外层物料和 内部形成的石墨柱压在一起； 除去模具，放入冷水中冷却； 将冷却好的石墨电极装入高温炉中进行焙烧，再浸渍后送入石墨化炉，先碳化，再升温 石墨化，冷却后经机加工得到成品。
2. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述电极模具内层中，针状焦、改质沥青粉末和三氧化二铁的重量比为3-4 :1 :0. 1。
3. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述电极模具层中，所述天然石墨粉为-1999石墨，它和针状焦、改质沥青粉末和三氧 化二铁的重量比为2. 5-3 :2-2. 5:1:0. 1.
4. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述电极模具外层中，所述天然石墨为8999鳞片石墨，它和改质沥青分及三氧化二铁 的重量比为3-4:1:0. 1。
5. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述的针状焦碳含碳量大于99. 5%，粒度为100目以上且最大颗粒小于2mm。
6. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，混合工序采用的混合设备为能够加热的混合设备：双轴搅拌混捏机、连续混捏机、卧式 单轴混捏机中的一种，混合温度为100-300°C。
7. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述的预压工序预压压力均为150~250公斤/cm 2'
8. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述的焙烧是指在焙烧炉内用冶金焦粉或石英砂作为保护介质在隔绝空气的条件下按 一定的升温速度进行间接加热，最高温度1300°C ;升温焙烧时间210-240小时。
9. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征在 于，所述的浸渍是采用优质浸渍沥青对石墨电极浸渍。
10. 根据权利要求1所述的一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，其特征 在于，所述碳化是在温度为600~1250度在氮气保护不被氧化的条件下进行的；石墨化是 在保护气的作用下温度大于2500度条件下进行的热处理。
【专利摘要】本发明涉及石墨电极。一种采用天然石墨制备超高功率石墨电极的方法，它使用三层模具并包括：将针状焦和改质沥青混合加入三氧化二铁加热搅拌，物料混成糊状后加入电极模具内层，预压，将物料压成圆柱状；除去内层模具，将天然石墨和针状焦混合，加入改质沥青和三氧化二铁，加热并混合，加入模具第二层，预压后加压将物料和内层石墨柱压在一起，冷却；除去第二层模具，将天然石墨和改质沥青、三氧化二铁加热混合均匀加入模具最外层，先预压再加压将最外层物料和内部形成的石墨柱压在一起；除去模具冷却；将冷却好的石墨电极装入高温炉中进行焙烧，浸渍后送入石墨化炉碳化、升温石墨化，冷却后机加得成品。本发明的制备方法减少工序，降低成本。
【IPC分类】C04B35-532, C04B35-622
【公开号】CN104860678
【申请号】CN201510208998
【发明人】陈瑞, 王庆海, 许延民, 韩军
【申请人】萝北奥星新材料有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月29日