用于制备用于高密度电极生产的碳糊的方法技术

根据本发明专利技术的方法提出，以电极生产(6)所需数量，混合固态干燥颗粒状混合物和液态沥青粘合剂，固态干燥颗粒状混合物是两部分成分的混合物，其中一部分是所谓的粗粒部分(1a,2a)，包括集料，另一部分是亚毫米细粒(1b,2b)部分，混合至少包括两个连续混合步骤，其中一个是所谓的集料‑预浸步骤(102a)，包括将颗粒状混合物粗粒部分(2a)和沥青粘合剂部分(3a)混合，数量至少足够涂布集料并且至少部分填充集料孔隙，随后实施第二个所谓遮盖混合步骤(102b)，包括将来自第一个混合步骤(102a)的沥青粘合剂的预浸渍粗粒部分(4a)与电极生产(6)所需的沥青粘合剂的剩余部分(3b)和所述颗粒状混合物的细粒部分(2b)混合。本发明专利技术方法可通过包含连续或非连续模式的两个混合机步骤的施舍来实施，采用两个混合机或单个混合机，如采用两个混合机，每个混合机分别实施两个混合步骤中的一个混合步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备用于高密度电极生产的碳糊的方法
本专利技术涉及用于制备用于高密度电极生产的碳糊的方法，更准确地说，用于获得碳糊的有序混合方法，用于高密度电极生产，特别是用于铝电解的阳极，还涉及用于实施所述方法的装置。
技术介绍
众所周知，特别是根据FR992508和FR1073696，碳电极，尤其是用于铝电解的阳极，是由按照明确比例混合以下两方面物质所构成的糊剂制成的，一方面为固态干燥碳质颗粒状混合物，其中颗粒分布已知且受控，并且含有尺寸可达到10至30mm的集料，以及一定比例且尺寸一般小于100μm的亚毫米细粒(通常这些细粒含有按重量达18至22％的尺寸<74微米的细粒和12至18％的尺寸<32微米的细粒，尤其是在铝电解阳极生产时)，另一方面为液态沥青粘合剂，其中所述术语“沥青粘合剂”表示源于石油工业、煤炭工业、尤其是煤焦油沥青，或者还有源于生物工业的重烃类残留物。液态沥青粘合剂的使用，需要在高于软化点(以下简称SP)温度下使用，可采用不同标准方法表征，可参见ISO5940-2梅特勒(Mettler)方法。一方面，为了泵送和流速要求，另一方面，为了能够改进如下所述“涂布”和“渗透”性质而充分降低粘合剂的黏性，通常情况下，实施温度至少应比通过梅特勒方法获得的SP高30℃，通常情况下，最好比SP高60至70℃，在电解铝阳极生产领域的最新应用中，实施温度甚至比SP高90℃。因此，沥青粘合剂采用固态冷藏方式交付，随后在使用现场融化，或直接采用热液态方式交付。在这两种情况下，都可将待用原料置于加热恒温罐中，保持粘合剂温度与其终端使用温度接近。如图1a所示，可通过如下步骤确保均质糊剂的生产：预热颗粒状混合物1，向预热器101中供应，以确保粘合剂不会在集料冷表面上立即凝固，随后在混合机102中混合和揉合预热颗粒状混合物2，离开预热器101，与液态沥青粘合剂3一起投入混合机102中。离开混合机102时，可获得碳糊5，供应成型，压力机或振动压实机104中确保供应，在成型出料口输送电极块6。碳糊同质，一方面，是指在颗粒状混合物的集料周围实现粘合剂均匀分布，即定义为粘合剂的“涂布”性质，和在粒间孔隙的均匀分布，即定义为粘合剂的“遮盖”性质，另一方面，是颗粒状混合物集料在孔隙中最大限度均匀填入，即定义为粘合剂的“渗透”性质。这两种性质共同有助于提高电极的密度，该参数是关键质量标准，与电极在电解过程中的耐久性和导电性直接相关。可通过如下方式实施混合步骤：-非连续地混合，采用配置水平轴的混合机，其中最著名的是“曲臂”混合机，或采用水平或倾斜旋转罐的混合机，其中，混合和揉合工具像混合机一样旋转，在这两种情况下，都需要向预热干颗粒状混合物原料上提供沥青粘合剂，-或连续地混合，使用配置有横向螺钉的管式混合机，其往复轴向移动与螺钉的旋转移动叠加，其中，在螺钉一端上引入预热颗粒状混合物，随后是沥青粘合剂，混合物在螺钉叶片和装置主体之间、在被从装置另一端排放前的继续进行过程中，受到大量剪切循环，或使用配置倾斜旋转罐的混合机，其中混合和揉合工具像混合机一样旋转，沥青粘合剂在制备过程中在混合物上沉淀，即在干燥颗粒状混合物引入点的下游沉淀。在某些最近连续过程应用中，例如：20世纪90年代以来的铝阳极生产，将水注入最终混合机-冷却器中，冷却糊剂的最后一步，有可能在下游步骤中将混合温度与电极成型温度分离。因此，有可能在比最高成型温度高的温度条件下混合，其中所述最高成型温度通常通过从模具上移除的电极的流动初始温度来定义，从而从沥青粘合剂的较低粘性中获益，以促进其渗透到集料的孔隙中。在用于铝电解的阳极的生产过程中，可将混合温度调节为高于成型温度25至30℃左右。不幸得是，注水和与热碳糊接触时的蒸发，会造成沥青粘合剂中较轻有机化合物的大量蒸发，必须对其进行收集并进行处理，以保护环境。图1b示意性地描述了该方法，包括与图1a方法至混合机102的相同步骤。离开混合机102时，可将水10a注入使混合机102和混合机-冷却器103相连的导管，冷却供应至混合机-冷却器103的碳糊4，负载烃蒸气的冷却水流10c会从中逸出。作为一种变型，水10b直接注入混合机-冷却器103中。离开混合机-冷却器103时，通过压机或振动压实机104，可确保图1a中方法的碳糊5供应至成型位置，其中所述压机或振动压实机104在成型出料口处传送电极块6。最近，专利申请WO2011/064461描述了一种具有水平轴的连续混合机的新设计，描述为能够在单个装置中实现混合步骤和冷却碳糊的步骤。重要得是应注意，上述非连续或连续方法中，以及不同实施例中的混合步骤，总是涉及所有颗粒状混合物，没有对任何特定颗粒部分进行不同处理，还应注意：它使用同一种质量的粘合剂，且电极生产最终所需的所有粘合剂。同样，应注意：到目前为止，将原料引入混合机的顺序总是相同的，以避免混合机壁上粘附粘合剂：首先是单流中的颗粒状混合物，其次是单流中的液态沥青粘合剂。此外，应注意，在目前已知的混合-冷却步骤中，糊剂的组成成分在冷却和较轻有机化合物部分除气后并没有明显变化，特别是没有新增任何干燥品、或任何粘合剂。为了大致保持粘合剂的相同渗透率，而不必在高温下混合，并通过注水方式冷却糊剂，而仅仅通过在接近成型温度条件下简单混合，可以设想使用较低SP的沥青粘合剂(在铝电解用阳极生产情况下，通常情况下，而不是目前常用的)，作为沿温度轴平移的温度函数的粘合剂黏性曲线，与SP变化值中的数值基本相同。但是，通常情况下SP的降低表示天然碳氢化合物焦油的真空蒸馏量较少，沥青粘合剂中中间型原油的含量增加。现在，这些油的C/H摩尔比通常比含有较重粘合剂的长链分子的C/H摩尔比低。因此，粘合剂中含有这些油，会导致在电极焙烧过程中粘合剂焦化值的下降，在焙烧工艺预热的含氢化合物除气过程中，会产生全新的微孔隙，甚至是微裂隙，最终可能会导致电极最终密度的退化，因此可能是导电性和耐久性方面退化，这当然是不合需要的。FR992508描述了通过以电极生产所需数量，混合固态干燥颗粒状混合物和液态沥青粘合剂，制备碳糊的方法，所述碳糊用于铝电解用的电极生产，固态干燥颗粒状混合物是两部分成分的混合物，其中一部分是所谓的粗粒部分，包括集料，另一个部分是亚毫米细粒部分，包含至少两个连续混合步骤，第一个称为集料预浸步骤，包括将颗粒状混合物的粗粒部分与所述沥青粘合剂部分进行混合，数量至少足够涂布集料，至少部分可以填入所述集料的孔隙，随后实施第二个称为遮盖步骤，包括将源于第一个混合步骤且采用沥青粘合剂预浸渍的所述粗粒部分与电极生产所需的所述沥青粘合剂的剩余部分揉合，以及与所述颗粒状混合物的细粒部分揉合。解决的技术问题首先可通过低电阻率以及最长寿命来判断碳电极的质量。上述两个标准基本上取决于电极在其生产过程中的密化，更具体地说，取决于残留粒间孔隙和粘合剂未填入的孔隙。事实上，两者都会对电极的导电性，以及进入外部化合物的电极芯的接入路线产生不利影响，从而会有损电极寿命，例如：空气中的氧气、二氧化碳、电解酸盐等。因此，碳糊制备、成型、和电极焙烧的目标，是获得有几乎为零的内部孔隙率的焙烧阳极，通过最高密度对其进行量化。有一套有助于最大化电极最终密度的措施：-选择制备干燥颗粒状混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备用于高密度电极(6)生产的碳糊(5)的方法，通过以电极(6)生产所需数量，混合固态干燥颗粒状混合物(1a,1b)和液态沥青粘合剂(3a,3b)，所述固态干燥颗粒状混合物是两部分成分的混合物，其中一部分是所谓的粗粒部分(1a；2a)，包括集料，另一部分是亚毫米细粒(1b,2b)部分，包括至少两个连续混合步骤，第一个混合步骤(102a)，其中所谓集料‑预浸步骤包括混合所述颗粒状混合物的所述粗粒部分(2a)和所述沥青粘合剂的一部分(3a)，数量至少应足够涂布所述集料并且至少部分填充所述集料的孔隙，随后实施第二个混合步骤(102b)，称为遮盖步骤，其包括混合来自所述第一个混合步骤(102a)的所述沥青粘合剂的预浸渍粗粒部分(4a)、电极(6)生产所需的所述沥青粘合剂的剩余部分(3b)，以及所述颗粒状混合物的所述细粒(2b)部分，其特征在于，所述第一个混合步骤(102a)中使用的沥青粘合剂(3a)与所述第二个混合步骤(102b)中使用的沥青粘合剂(3b)粒级不同，且其中，所述第一个混合步骤(102a)中采用的沥青粘合剂(3a)的软化点比所述第二个混合步骤(102b)中所用沥青粘合剂(3b)的软化点低。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 FR 14634221.用于制备用于高密度电极(6)生产的碳糊(5)的方法，通过以电极(6)生产所需数量，混合固态干燥颗粒状混合物(1a,1b)和液态沥青粘合剂(3a,3b)，所述固态干燥颗粒状混合物是两部分成分的混合物，其中一部分是所谓的粗粒部分(1a；2a)，包括集料，另一部分是亚毫米细粒(1b,2b)部分，包括至少两个连续混合步骤，第一个混合步骤(102a)，其中所谓集料-预浸步骤包括混合所述颗粒状混合物的所述粗粒部分(2a)和所述沥青粘合剂的一部分(3a)，数量至少应足够涂布所述集料并且至少部分填充所述集料的孔隙，随后实施第二个混合步骤(102b)，称为遮盖步骤，其包括混合来自所述第一个混合步骤(102a)的所述沥青粘合剂的预浸渍粗粒部分(4a)、电极(6)生产所需的所述沥青粘合剂的剩余部分(3b)，以及所述颗粒状混合物的所述细粒(2b)部分，其特征在于，所述第一个混合步骤(102a)中使用的沥青粘合剂(3a)与所述第二个混合步骤(102b)中使用的沥青粘合剂(3b)粒级不同，且其中，所述第一个混合步骤(102a)中采用的沥青粘合剂(3a)的软化点比所述第二个混合步骤(102b)中所用沥青粘合剂(3b)的软化点低。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二个混合步骤(102b)中，在引入来自所述第一个混合步骤(102a)的预浸渍粗粒部分(4a)的同时或之后，引入所述沥青粘合剂的剩余部分(3b)，并且，在引入所述沥青粘合剂的剩余部分(3b)的同时或之后，引入细粒(2b)部分。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥颗粒状混合物的细粒(2b)与所述沥青粘合剂的所有或部分剩余部分(3b)预混合(105)，随后将所得预混合物(4b)引入所述第二个混合步骤(102b)。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨利马·贝尔巴奇，金弗朗索斯·安德雷，克里斯托菲·鲍切，奥利维厄·菲力克斯，克里斯汀·冈扎莱兹，安德雷·皮农塞利，伯特兰德·索姆纳德，
申请(专利权)人：法孚斯索里斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR