【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铝电解用炭阳极材料的制备方法，尤其涉及一种抗氧化铝电解用炭阳极材料的制备方法，属于炭素制备与铝电解。
技术介绍
1、炭阳极是电解槽最主要的组成部分，它肩负着向高温熔盐电解槽内部输送强大电流以及参与铝电解电化学反应的两方面重任。理论上，每生产1吨铝的炭阳极电化学消耗量将是334kg，但工业中炭阳极毛耗会达到500～550kg，引起理论炭耗与实际炭耗巨大差距的主要原因为炭阳极在电解过程中除了必须发生的电化学消耗外，还会与炭阳极顶部的空气以及底侧部的co2气体发生反应，产生额外消耗。
2、目前，为了提高炭阳极的抗氧化性，既降低炭阳极与空气、co2反应活性，降低炭阳极的额外消耗，现有专利中采用的方法主要有以下几类：第一类为通过在阳极表面涂敷一层涂层来提高阳极抗氧化性，如cn115895302a、cn101386995a、cn101386995a等，然而采用涂层的方法存在工序流程长、成本高、引入杂质影响原铝质量等缺点；第二类为通过改变阳极生产过程的原料，改善骨料物理性能，从而提高炭阳极的抗氧化性，如cn103952721a、cn107523846a、cn106191924a等；然而此类方法需要优选原料稳定性的保障；第三类方法是通过在混捏过程添加金属化合物以改变炭阳极与空气、co2反应活性来提高阳极抗氧化性，如cn103266332a、cn103276409a、cn103255438a等，然而此类方法忽略了所用添加剂对电阻率的影响，引发电流效率的降低。综上所述，亟待开发一种原料普适性强，改性流程短，且对电流效率
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术一种抗氧化性强的铝电解用炭阳极材料的制备方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种铝电解用炭阳极的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、将第一抗氧化剂与石油焦混合均匀，煅烧后，获得煅后焦；
5、其中，所述第一抗氧化剂含有元素b，所加入的第一抗氧化剂中元素b的含量为石油焦质量的400-1200ppm；
6、s2、将所述煅后焦与煤沥青按60-100:15的质量比混合均匀后，压制成型，获得炭阳极生块；
7、s3、对所述炭阳极生块进行焙烧后，冷却，获得铝电解用炭阳极成品。
8、进一步地，s1中，所加入的第一抗氧化剂中元素b的含量为石油焦质量的450-1150ppm，更进一步为500-1050ppm，优选为600-1000ppm；
9、优选地，所述第一抗氧化剂包括碳化硼、硼酸、氮化硼、三甲氧基硼氧六环(c3h9b3o6)、吡啶硼烷(c5h8bn)中的一种或几种，更优选地，所述第一抗氧化剂为三甲氧基硼氧六环。
10、进一步地，s1中，将第一抗氧化剂、第二抗氧化剂与石油焦混合均匀，煅烧后，获得煅后焦；
11、其中，第二抗氧化剂含有元素al和si，第二抗氧化剂中al、si的摩尔比为1.0-2.0：1，所加入的第二抗氧化剂中元素al的含量为石油焦质量的200-1000ppm，更进一步为250-900ppm，优选为400-800ppm。
12、进一步地，所述第二抗氧化剂包括硅酸铝、钠长石、钾长石、钙长石中的一种或几种。优选地，所述第二抗氧化剂为硅酸铝。如此，通过第二抗氧化剂的添加，可引入铝硅酸络合基团，其嵌入碳结构的微观间层或边缘，可阻止c与co2的布多尔反应，降低炭阳极骨料co2反应性，在之后的混捏流程中，这些添加剂的功能元素和化合物可继续被引入煤沥青中，在其焙烧的结焦过程发挥类似作用。
13、进一步地，抗氧化剂的粒径分布为：小于200目的颗粒质量占总质量的99.9％以上。抗氧化剂颗粒的粒径小于200目有利于其与石油焦的充分接触，使两者在煅烧过程中充分作用。
14、进一步地，于1000-1400℃条件下煅烧1-4h；优选地，煅烧在回转窑内进行。优选地，于900-1300℃条件下煅烧1.5-3.5h。
15、进一步地，s1和s2之间，对所述煅后焦进行分级，获得粒径为4-8mm的粗焦、粒径为1-4mm的中焦、粒径为0.074-1mm的细焦和粒径小于0.074mm的粉焦；s2中，所述煅后焦中，粗焦的占比为12-19wt.％，中焦的占比为22-29wt.％，细焦的占比为25-37wt.％，粉焦的占比为20-30wt.％。
16、进一步地，s2中，煅后焦与煤沥青的质量比为70-90:15，优选为75-85:15。
17、进一步地，s2中，在混捏机中进行混合。
18、进一步地，s2中，将所述煅后焦与煤沥青、导电剂混合均匀后，压制成型；优选地，通过成型机进行压制成型；
19、优选地，所述导电剂的用量占炭阳极生块的质量的0.5～2wt.％，更优选为1～1.5wt.％；
20、优选地，所述导电剂为石墨粉、碳纳米管粉、导电炭黑中的一种或几种；
21、优选地，所述导电剂的粒径分布为：小于200目的颗粒质量占总质量的99.9％以上。
22、上述导电剂含有大分子量的芳香烃与sp2杂化键，其能增加炭阳极的骨料中的类石墨结构与sp2杂化键，改善骨料的导电性能，缓解抗氧化剂在导电性方面带来的负面影响，并且还能促进煤沥青结焦，从而降低炭阳极的电阻率。
23、进一步地，s3中，于焙烧炉中进行焙烧，控制升温速率为10-20℃/h，焙烧温度为900-1300℃，保温时间7-14h。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
25、(1)本专利技术中，通过将第一抗氧化剂和石油焦混合煅烧，引入b元素，促进煅烧过程中石油焦微观碳结构的重组与聚合，提升其煅后焦的芳香度与石墨化度，从而提高炭阳极骨料的抗氧化性，最终提升炭阳极成品的抗氧化性能。通过铝硅酸络合基团的引入，可进一步提升炭阳极成品的抗氧化性能。
26、(2)本专利技术制备的铝电解用炭阳极兼具较低的空气、co2反应活性，同时其电阻率较低，可较好地满足铝电解过程的要求。炭阳极的空气反应性可达10％以下，co2反应性可达10％以下，电阻率可达50μω·m。
27、(3)本专利技术中，通过抗氧化剂添加量的控制，既可有效提升炭阳极的抗氧化性能，又可避免炭阳极在服役过程中对熔融铝电解质或铝液造成明显不利影响。
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1.一种铝电解用炭阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所加入的第一抗氧化剂中元素B的含量为石油焦质量的400-1200ppm，优选为600-1000ppm；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，将第一抗氧化剂、第二抗氧化剂与石油焦混合均匀，煅烧后，获得煅后焦；
4.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二抗氧化剂包括硅酸铝、钠长石、钾长石、钙长石中的一种或几种。
5.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，抗氧化剂的粒径分布为：小于200目的颗粒质量占总质量的99.9％以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，于1000-1400℃条件下煅烧1-4h；优选地，煅烧在回转窑内进行。
7.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，S1和S2之间，对所述煅后焦进行分级，获得粒径为4-8mm的粗焦、粒径为1-4mm的中焦、粒径为0.074-1mm的细焦和粒径小于0.074mm的粉焦；S
8.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，S2中，煅后焦与煤沥青的质量比为70-90:15，优选为75-85:15。
9.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，S2中，将所述煅后焦与煤沥青、导电剂混合均匀后，压制成型；
10.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，S3中，于焙烧炉中进行焙烧，控制升温速率为10-20℃/h，焙烧温度为900-1300℃，保温时间7-14h。
...【技术特征摘要】
1.一种铝电解用炭阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所加入的第一抗氧化剂中元素b的含量为石油焦质量的400-1200ppm，优选为600-1000ppm；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，将第一抗氧化剂、第二抗氧化剂与石油焦混合均匀，煅烧后，获得煅后焦；
4.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二抗氧化剂包括硅酸铝、钠长石、钾长石、钙长石中的一种或几种。
5.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，抗氧化剂的粒径分布为：小于200目的颗粒质量占总质量的99.9％以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，于1000-1400℃条件下煅烧1-4h；优选地，煅烧在回转窑内进行。
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲奇凡，肖劲，犹子涵，李劼，甘小双，孙珂，周流舟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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