一种铝电解全石墨化阳极及其制备方法与流程

本发明属于铝电解用预焙炭阳极的技术领域，具体地说，涉及一种铝电解全石墨化阳极及其制备方法。

背景技术：

电解铝生产过程中所使用的阳极现在均为预焙炭阳极，是以煅后石油焦和破碎后的阳极残极为骨料，以沥青为粘结剂成型，在1200℃左右温度下焙烧而成。预焙碳阳极被誉为电解槽的心脏，阳极质量直接关系到电解槽的运行与维护。预焙阳极在使用中将会造成阳极裂纹、脱落的情况，影响其正常使用；减少其使用周期。

在现有技术中，为了提高预焙炭阳极的使用效果，预焙炭阳极的生产标准随之产生，在q/wrzl020-2017中提供了一种生阳极、预焙炭阳极内控标准，在该标准中对预焙炭阳极的掉角、掉棱给出了明确规定：

预焙炭阳极掉角界面近似周长不大于450mm，在100～450mm之间的不得多于两处，掉棱长度不大于400mm。

因此，掉角以及掉棱的出现大大降低了预焙炭阳极的使用效果，为此，本申请中提出一种有效避免掉角、掉棱问题发生的预焙炭阳极是十分有必要的，具备较广的使用前景和较大的经济价值。

技术实现要素：

针对现有的背景技术中提出的问题，本发明提供了一种铝电解全石墨化阳极及其制备方法，该一种铝电解全石墨化阳极及其制备方法可以有效解决背景技术中提出的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种铝电解全石墨化阳极，包括阳极块，安装稳固槽，所述安装稳固槽是由安装槽和固定孔组成。

所述安装槽开设于所述阳极块的相对两侧，所述固定孔开设于所述安装槽的底部且贯穿与所述阳极块。

其中，所述阳极块为放入石墨化炉中进行石墨化处理后形成的石墨材质的块状固体。

优选的，所述安装稳固槽开设不少于三个，且安装稳固槽的棱角处均开设有弧形倒角，所述弧形倒角为45°倒角。

优选的，所述固定孔的内壁等距离开设有数量为五组的凹槽且在竖直方向均匀排列，每组凹槽不少于六个且成圆周阵列形式设置，所述凹槽的一侧端部与所述固定孔相连通。

优选的，所述凹槽的内部中间且位于所述阳极块上均开设有空腔，所述空腔与所述凹槽相连通，且所述空腔中心轴与所述凹槽中心轴之间互相垂直。

本发明还提供了上述阳极的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将煅后石油焦和破碎后的阳极残极为骨料，并将其放入粉碎机中对其进行粉碎，粉碎后的颗粒粉末将其通过震动筛选网，对其进行筛选，得到筛选物料；

对所得的筛选物料投入到混合搅拌机进行搅拌，搅拌的过程中加入粘结剂沥青，使其进行混合搅拌即可得到混合物料；

再将，所得的混合物料倒入成型模具中使其成型，并将装有混合物料的模具放入1200℃的焙烧炉中对其进行焙烧处理，即可得到阳极块；

第二步，将第一步所制得的阳极块放入到石墨化炉内部经2200～2700℃石墨化处理，该处理可以使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重迭转变为三维空间的有序重迭，高温处理使其具有六角形规则排列的结构，使阳极块成为的石墨材质的阳极块；

第三步，再将第二步所制得的石墨材质的阳极块放入到3000℃中进行热处理，使其导热性和导电性达到最优，即可实现阳极块的阳极压降，提高电流效率，降低电能消耗。

有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明中提供的预焙炭阳极在生产加工成型以后，形成石墨材质的阳极块，预焙炭阳极全部为石墨材质，大大提高了阳极块整体的稳定性，避免了掉角以及掉棱等问题的发生，提高了预焙炭阳极的生产质量。

附图说明

图1为本发明阳极的结构示意图；

图2为本发明阳极的剖视图；

图3为本发明另一实施方式的阳极块的剖视图；

图4为本发明中阳极制备的流程图。

图中各附图标注与部件名称之间的对应关系如下：

1、阳极块；2、固定孔；4、凹槽；5、空腔；6、安装槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明公开了一种铝电解全石墨化阳极，本实施例中的全石墨化阳极，包括阳极块1，在所述的阳极块1上开设有固定孔2，阳极块1在使用过程中需要配合导杆使用，导杆插接进入到所述的固定孔2内与所述的阳极块1固定安装，本实施例中，所述的阳极块1放入到石墨化炉内部经2200～2700℃石墨化处理后，阳极块1成为放入石墨化炉中进行石墨化处理后形成的石墨材质的块状固体。石墨材质的块状固体能够紧密贴合在一起，避免了阳极块1出现掉角以及掉棱的问题。

为了进一步提高阳极块1的紧密程度，在所述的固定孔2内开设有凹槽4，当阳极块1进入到石墨化炉内部焙烧形成石墨材质时，所述的凹槽4内壁上也形成有石墨材质，凹槽4内的石墨材质与固定孔2以及阳极块1表面的石墨材质一体成型，因此，石墨的分子之间形成相互作用力，并且配合一体成型的固定孔2内壁以及凹槽4内壁上的石墨材质，进一步提高了阳极块的牢固性，避免了现有技术中掉角以及掉棱问题的发生。

为了进一步提高阳极块的紧密程度，在阳极块1的表面位于固定孔2的外缘开设有安装槽6，当阳极块1在石墨炉石墨化处理的时候形成的全石墨材质在安装槽6内壁上也形成一定的分子力，且阳极块1表面以及凹槽4和固定孔2内壁上的全石墨材质一体成型，进一步提高了阳极块1的牢固性。

安装稳固槽是由安装槽6和固定孔2组成，安装稳固槽开设不少于三个，且安装稳固槽均开设有弧形倒角，弧形倒角为45°倒角。

在图3：安装槽6开设于阳极块1的相对两侧，固定孔2开设于安装槽6的底部且贯穿与阳极块1，固定孔2的内壁等距离开设有数量为五组的凹槽4且在竖直方向均匀排列，每组凹槽4不少于六个且成圆周阵列形式设置，凹槽4的一侧端部与固定孔2相连通。

在图2和图3：凹槽4的内部中间且位于阳极块1上均开设有空腔5，空腔5与凹槽4相连通，且空腔5中心轴与凹槽4中心轴之间互相垂直。

如图4所示，其为本发明中铝电解全石墨化阳极的制备流程结构示意图，本实施例中铝电解全石墨化阳极的制备方法，包括以下步骤：

s101第一步，将煅后石油焦和破碎后的阳极残极为骨料，并将其放入粉碎机中对其进行粉碎，粉碎后的颗粒粉末将其通过震动筛选网，对其进行筛选，得到筛选物料；

对所得的筛选物料投入到混合搅拌机进行搅拌，搅拌的过程中加入粘结剂沥青，使其进行混合搅拌即可得到混合物料；

再将，所得的混合物料倒入成型模具中使其成型，并将装有混合物料的模具放入1200℃的焙烧炉中对其进行焙烧处理，即可得到阳极块1；

s103第二步，将第一步所制得的阳极块1放入到石墨化炉内部经2200～2700℃石墨化处理，该处理可以使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重迭转变为三维空间的有序重迭，高温处理使其具有六角形规则排列的结构，具有转化成石墨结构的基础，最终形成石墨晶体，即可提高阳极块1的热、电传导性，在石墨化处理的过程中，阳极块中富含的杂质会挥发，能够提高阳极块的热稳定性和化学稳定性，排除杂质，提高纯度，；

s105第三步，再将第二步所制得的石墨化的阳极块放入到3000℃中进行热处理，使其导热性和导电性达到最优，即可实现阳极块1的阳极压降，提高电流效率，降低电能消耗。

本申请所形成的全石墨化阳极，能够使电解槽压降降低50mv以上；电流效率提高1％以上；能使阳极的换极周期延长；吨铝直流电耗降低200kwh/t-al；由于在石墨化过程中，所含硫份已被排除，全石墨化阳极中含硫量极低，在电解铝系统无需配置脱硫装置；由于全石墨化阳极的消耗减小，碳排放量相应减小。

本发明的工作原理是：该装置结构简单，通过将阳极块放入到石墨化炉的内部进行2200～2700℃石墨化处理，使其形成石墨材质的块状固体，由于全石墨具有优异的电学和力学性能，即可实现阳极块1的阳极压降，提高电流效率，降低电能消耗，从而能够增加阳极块1的实用性和安全性，实现延长换极周期，减少成本的投入；棱角处设有圆弧倒角能够实现减少阳极块1棱角处的开裂掉落，有效的增加了使用的安全性，减少阳极块断裂、掉块、掉渣的问题。

以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。