本发明专利技术涉及一种矿热炉用高功率炭电极，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。本发明专利技术还涉及上述电极的制备方法。本发明专利技术电极的消耗低、允许的电流密度大。
A high power carbon electrode for ore heating furnace and its preparation method
The invention relates to a high power carbon electrode in a furnace, a solid and liquid mixture of coal tar pitch is made, the solid mixture comprises the following components: the mass percentage of calcined petroleum coke, anthracite 5~21%, 5~21% graphite 10~39%, 51~61% graphite broken needle coke; the liquid solid mixing coal tar for the material and liquid coal asphalt total quality 19%~21%. The invention also relates to a preparation method of the electrode. The consumption of the electrode is low and the permissible current density is large.
【技术实现步骤摘要】
一种矿热炉用高功率炭电极及其制备方法
本专利技术属于炭电极
，具体涉及一种矿热炉用高功率炭电极及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着金属硅在国际市场上的需求量不断增大，刺激了我国金属硅生产行业的迅速发展，同时带动其相应的生产工艺技术和装备水平的提高。作为高新
和重要基础产业广泛应用的结构和功能材料，金属硅消费量迅速增长，特别对高品位硅的需求量与日俱增，为迎合市场需求，炭素企业生产的石墨/炭电极作为工业硅冶炼用矿热炉的核心部件，具体为一种导电消耗材料，其电热转换率、做功能力以及含杂质量有了更高的要求。当前，石墨/炭电极在我国主要应用于工业硅冶炼，其原理是依靠电极把经过炉用变压器输送来的低压大电流送到炉内，通过电极端部电弧、炉料电阻以及熔体，把电能转化成热能而进行高温冶炼，电极在矿热炉冶炼中是不断消耗的导电体。随着高品质硅的质量要求，石墨/炭电极在使用冶炼过程中出现了新的问题：1、石墨电极可以降低冶炼能耗并提高金属硅品位但采购成本高；2、炭电极虽有价格优势但使用时能耗高，且难以冶炼高品位金属硅。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于矿热炉的质量高、性能好的高功率炭电极及其制备方法。本专利技术采用如下技术方案：一种矿热炉用高功率炭电极，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。进一步的，所述煅后石油焦为经煅烧处理得到的低硫石油焦。进一步的，所述石墨化无烟煤为经高温石墨化处理的无烟煤。一种上述矿热炉用高功率炭电极的制备方法，其包括如下步骤：（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，得到颗粒料；将针状焦磨粉，得到粒径小于1mm的粉料；颗粒料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%；（2）配料：固体混合料的各原料按粒度以及比例精确配料；（3）干混：将配合好的固体混合料输送到干料电加热箱中进行加热混合，干混时间35～40min，干混最终温度170～200℃；（4）湿混：将经步骤（3）混合加热好的固体混合料输送至混捏锅内，加入液体煤沥青，液体煤沥青使用温度165~175℃，湿混时间35～40min，出锅糊料温度165~170℃；（5）成型：将糊料送入凉料机冷却至130~140℃后入模成型，模具内冷却时间0.5~2h，脱模后，生制品入水池冷却2~3h；（6）焙烧：将生制品送入环式焙烧炉进行热处理，最高热处理温度950～1000℃，在最高温度下保温时间为48~72h，出炉温度不高于350℃。焙烧曲线为：室温～230℃，预热；230～500℃，排出挥发分并形成半焦；500～700℃，高温焦化；700～1000℃，性能完善；（7）机加工、成品：按产品规格进行后续加工，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的要求进行对接试验，合格后包装入库。制备方法中，所述步骤（5）中，采用抽真空振动成型，模具上下加压，成型后模具内通水冷却50~70min。制备方法中，所述步骤（6）中，排出挥发分形成半焦阶段升温速率为0.7~1.2℃/h。优选的，所述步骤（6）中，排出挥发分形成半焦阶段升温速率为1.1℃/h。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的高功率炭电极，利用针状焦耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点，在炭素电极配料中添加一定量的优质针状焦，经压型工艺后，利用针状焦的各向异性，大大降低炭素电极的使用电阻，有效抵抗大电流扰动力及生产操作侧压力，大幅降低电极断裂风险，提高成品电极的理学性能。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面结合实施例对本专利技术进行详细的描述，该实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，并不对保护范围构成限定。实施例1~4中，石墨化无烟煤粒径为：0~4mm和4~10mm；石墨碎粒径为：1~4mm（不含4mm）、4~10mm（不含10mm）、10~16mm（不含16mm）和16~30mm；煅后石油焦粒径为：1~4mm和10~16mm；针状焦为小于1mm的粉料，优选小于0.075mm粉料；上述料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%。实施例1~4中，小于1mm粉料量占固体料总质量的43%，1～4mm（不含4mm）和4～10mm（不含10mm）两种粒度占固体料总质量的22%；10～16mm粒度占固体料总质量的20%；16～30mm粒度占固体料总质量的15%。实施例1（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，得到颗粒料；将针状焦磨粉，得到粒径小于1mm的粉料；颗粒料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%；（2）配料：煅后石油焦10重量份、石墨化无烟煤21重量份、针状焦14重量份、石墨碎55重量份；（3）干混：将配合好的固体混合料输送到干料电加热箱中进行加热混合，干混时间35min，干混最终温度175℃；（4）湿混：将经步骤（3）混合加热好的固体混合料输送至混捏锅内，加入液体煤沥青23.5重量份，液体煤沥青使用温度165℃，湿混时间35min，出锅糊料温度165℃；（5）成型：将糊料送入凉料机冷却至130℃后入模成型，模具内冷却时间50min，脱模后，生制品入水池冷却2h，至30℃以下；（6）焙烧：将生制品送入环式焙烧炉进行热处理，最高热处理温度950℃，在最高温度下保温时间为48h，出炉温度为350℃以下；焙烧曲线为：室温～230℃，预热；230～500℃，排出挥发分并形成半焦；500～700℃，高温焦化；700～1000℃，性能完善；排出挥发分形成半焦阶段升温速率为0.9℃/h。（7）机加工、成品：按产品规格进行后续加工，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的要求进行对接试验，合格后包装入库。实施例2（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，得到颗粒料；将针状焦磨粉，得到粒径小于1mm的粉料；颗粒料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%；（2）配料：煅后石油焦21重量份、石墨化无烟煤10重量份、针状焦10重量份、石墨碎59重量份；（3）干混：将配合好的固体混合料输送到干料电加热箱中进行加热混合，干混时间40min，干混最终温度170℃；（4）湿混：将经步骤（3）混合加热好的固体混合料输送至混捏锅内，加入液体煤沥青24.5重量份，液体煤沥青使用温度175℃，湿混时间40min，出锅糊料温度170℃；（5）成型：将糊料送入凉料机冷却至140℃后入模成型，模具内冷却时间70min，脱模后，生制品入水池冷却3h，至30℃以下；（6）焙烧：将生制品送入环式焙烧炉进行热处理，最高热处理温度1000℃，在最高温度下保温时间为72h，出炉温度为350℃以下；焙烧曲线为：室温～230℃，预热；230～500℃，排出挥发分并形成半焦；500～700℃，高温焦化；700～1000℃，性能完善；排出挥发分形成半焦阶段升温速率为0.7℃/h。（7）机加工、成品：按产品规格进行后续加工，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的要求进行对接试验，合格后包装入库。实施例3（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿热炉用高功率炭电极，其特征在于，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。
【技术特征摘要】
1.一种矿热炉用高功率炭电极，其特征在于，由固体混合料与液体煤沥青制成，所述固体混合料包括如下质量百分比的组分：煅后石油焦5~21%、石墨化无烟煤5~21%、针状焦10~39%、石墨碎51~61%；所述液体煤沥青占固体混合料与液体煤沥青总质量的19%~21%。2.根据权利要求1所述的一种矿热炉用高功率炭电极，其特征在于，所述煅后石油焦为经煅烧处理得到的低硫石油焦。3.根据权利要求1所述的一种矿热炉用高功率炭电极，其特征在于，所述石墨化无烟煤为经高温石墨化处理的无烟煤。4.根据权利要求1所述的一种矿热炉用高功率炭电极，其特征在于，所述针状焦为0.075mm粉料。5.一种如权利要求1~4任一项所述矿热炉用高功率炭电极的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：（1）破碎、筛分、磨粉：分别将石墨化无烟煤、石墨碎和煅烧石油焦破碎、筛分，得到颗粒料；将针状焦磨粉，得到粒径小于1mm的粉料；颗粒料中0.075mm以下颗粒制粉纯度不低于50%；（2）配料：固体混合料的各原料按粒度以及比例精确配料；（3）干混：将配合好的固体混合料输送到干料电加热箱中进行加热混合，干混时间35～40min，干混最终温度170～200℃；（4）湿混：将经...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金铎，杨海春，陶国新，李童，姜艳华，
申请(专利权)人：河北顺天电极有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13
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