采用炭素中间体生产高密度预焙阳极的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用炭素中间体生产高密度预焙阳极的方法，其特征是采用石油焦生产的炭素中间体，利用现有预焙阳极生产设备，通过成型、焙烧，生产出平均体积密度1.62～1.75g/cm3预焙阳极。本发明专利技术生产的预焙阳极，石油焦颗粒粒径最大；大颗粒石油焦数量最多；结合剂煤沥青加入量最少，突出炭素中间体对预焙阳极炭质结构的作用和影响，降低成型物料比表面积，减少粉尘和沥青烟气对环境的污染，使预焙阳极贯通气孔率减少50%以上；抗氧化、抗侵蚀、抗渣能力得到提高，可实现节能、减排、降炭、增效20%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工
，，特别涉及采用体积密度大于1.65g/cm3、各向异性化的炭素中间体，生产高密度预焙阳极的方法。
技术介绍
石油焦为海绵状、蜂窝状焦体结构，气孔率35 60%，其中直径Φ0.5 3mm气孔占全部气孔80%以上。采用石油焦为原料生产预焙阳极，需要将石油焦封闭气孔破碎成为显气孔，混捏、成型坯体时，细颗粒、粉料和结合剂充填到显气孔中，达到提高体积密度、耐压强度、导电性、抗氧化性、抗侵蚀性为目的。随着炼油工业的发展和蒸馏、提纯、精细化工技术水平的提高，每吨石油中可提炼出更多高附加值化工产品，造成石油剩余物石油焦中有用成分大量减少，其结果:石油焦气孔增大、气孔数量增多；石油焦疏松变软、强度降低；石油焦大颗粒变小，细颗粒粉料量增多。针对这些问题，科研人员还在为大颗粒配方；小颗粒配方；煤浙青加入量；添加或改进各种微量成分等争论不休，焙烧后的预焙阳极平均体积密度< 1.6g/cm3,国家标准体积密度> 1.5g/cm3,已经徘徊50年停滞不前,50年前靠石油焦原料本身性质生产即可以达到，现在需要靠原料高温煅烧、多级配料、加入大量粉料和煤浙青等手段实现，同时还要采取真空混捏、高压成型、无氧焙烧等措施，付出高强度、高能耗，高污染、高成本代价，走了一条治标不治本的发展道路。国际先进水平的体积密度1.62g/cm3预焙阳极，比较国产体积密度1.60g/cm3预焙阳极,在相同颗粒组成、结合剂加入量条件下，从生产到使用，可以节能、减排、降炭、增效10%。当前，能够满足大颗粒配料要求生产预焙阳极的石油焦越来越少，小颗粒配料工艺已抵挡不住石油焦质量不断下滑的速度，科研人员提高预焙阳极质量的研究还在继续，中国的预焙阳极在国际市场还在低价位长期徘徊，中国炭素工业的发展任重而道远。
技术实现思路
本专利技术克服了上述存在的缺陷，目的是为解决采用石油焦生产的炭素中间体，利用现有预焙阳极生产设备，通过成型、焙烧，生产出平均体积密度1.62 1.75g/cm3预焙阳极，提供一种。本
技术实现思路
简述: 本专利技术，其特征在于: (1)、预焙阳极和炭素中间体是采用煅后石油焦、或浙青焦、或天然石墨、或人造石墨、或上述原料生产过程中返回料、或上述原料生产的炭素制品返回料、或上述原料生产的炭素制品使用后的回收料，其中一种以上混合物为原料； (2)、利用炭素企业现有预焙阳极生产线设备； (3)、炭素中间体为球形或三维尺寸不相等椭圆形球体及二个球以上通过边沿连接在一起的连体球、或棱角为圆弧形的正方体或棱角为圆弧形的长方体及二个方体以上通过边沿连接在一起的连体方体、或棱角为圆弧形对称的八面体及二个八面体以上通过边沿连接在一起的连体八面体，球体、或方体、或八面体，最长方向形体尺寸小于80mm ;结合剂煤浙青含量7 16% ;平均体积密度1.65 1.80g/cm3 ;受压面气孔率小于受压垂直面气孔率；表面气孔率小于10%，内部气孔率小于20% ;具有各向异性化炭质结构； (4)、炭素中间体体积密度大于预焙阳极成型坯体体积密度； (5)、生产预焙阳极炭素中间体加入量、加料方式、加料地点:按质量份数百分比计算，加入量5 100% ;炭素中间体采用定量给料方式加入；加料地点:当炭素中间体温度>成型物料、或糊料温度时，加料到混合、或混捏设备到成型机之间各可落料点；当炭素中间体温度小于成型物料、或糊料温度时，直接加料到混合、或混捏设备中；当采用连续混捏机工艺生产预焙阳极，炭素中间体温度小于自身含有的结合剂煤浙青软化点温度时，加料到预热设备中； (6)、焙烧后烧失量2.0 4.9% ； (7)、具有各向异性化炭质结构，当炭素中间体加入量大于60%时，贯通气孔率比较普通预焙阳极减少50%以上； (8)、预焙阳极在真密度>2.03g/cm3条件下,成型还体平均体积密度1.65 1.80g/cm3 ;焙烧后预焙阳极平均体积密度1.62 1.75g/cm3 ;内部中心部位平均体积密度1.60 ·1.74 g/cm3 ； (9)、适用生广阴极炭块、炭块、半石墨质炭块、石墨质炭块、石墨电极、炭电极、炭糊炭材料及其炭素制品。 其生产工艺步骤:原料选择一配料一混合、或混捏一成型、焙烧一预焙阳极特征； (1)、原料选择 预焙阳极和炭素中间体是采用煅后石油焦、或浙青焦、或天然石墨、或人造石墨、或上述原料生产过程中返回料、或上述原料生产的炭素制品返回料、或上述原料生产的炭素制品使用后的回收料，其中一种以上混合物为原料； (2)、配料 按质量份数百分比配料:颗粒级配原料+炭素中间体+结合剂煤浙青=100% ； 炭素中间体加入量:5 100% ； 结合剂选择:选择煤浙青及其改性后衍生产品，要求结合剂煤浙青的结焦值大于40% ； 结合剂煤浙青加入量:包括炭素中间体、成型废坯、混捏废糊料中含有煤浙青量计算在内，成型物料、或糊料中加入的结合剂煤浙青量为12 18%，当炭素中间体加入量多时，煤浙青加入量取下限值；当炭素中间体加入量少时，煤浙青加入量取上限值； 颗粒级配原料加入量:颗粒级配原料加入量=成型物料总量100%—炭素中间体加入量一结合剂煤浙青加入量； ①当炭素中间体加入量90 100% 煤浙青加入量:包括炭素中间体、成型废坯、混捏废糊料中含有煤浙青量计算在内为12 15% ； 颗粒级配原料加入量:颗粒级配原料加入量=成型物料总量100%—炭素中间体加入量一结合剂煤浙青加入量 其中原料粒度3 0.1mm占颗粒级配原料加入量50±20% ;剩余为< 0.1mm原料粉料；②当炭素中间体加入量>65 〈90% 煤浙青加入量:包括炭素中间体、成型废坯、混捏废糊料中含有煤浙青量计算在内为13 17% ； 颗粒级配原料加入量:颗粒级配原料加入量=成型物料总量100%—炭素中间体加入量一结合剂煤浙青加入量 其中原料粒度5 0.1mm占颗粒级配原料加入量50±20% ;剩余为< 0.1mm原料粉料； ③当炭素中间体加入量5 65% 利用原有预焙阳极生产线工艺配方和颗粒级配: 颗粒级配原料和结合剂煤浙青加入量采用质量份数百分比配料量计算:颗粒级配原料加入量+结合剂煤浙青加入量=A =成型物料总量100%—炭素中间体加入量； 加入炭素中间体后，计算原有预焙阳极生产线工艺配方中各粒度原料、或结合剂加入量:各粒度原料、或结合剂煤浙青加入量=原有预焙阳极生产线颗粒级配各粒度原料加入量、或结合剂煤浙青加入量XA ； 预焙阳极生产工艺配 方:在计算值基础上，修改、控制最大粒度原料和结合剂煤浙青加入量，其余各粒度原料加入量，按加入量计算值四舍五入后取整数；煤浙青加入量:煤浙青加入量在加入量计算值基础上，包括炭素中间体、成型废坯、混捏废糊料中含有煤浙青量计算在内控制在14 18%，按100%计算剩余量为最大粒度原料加入量； (3)、混合、或混捏 预焙阳极生产线的混合、或混捏工艺有二种方法: ①、连续混合、或混捏方法，利用现有预焙阳极生产线的连续定量给料设备；预热设备；连续混合、或混捏设备；凉料输送设备生产工艺； ②、间断混合、或混捏方法，利用现有预焙阳极生产线的配料秤；间断混合、或混捏设备；料罐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用炭素中间体生产高密度预焙阳极的方法，其特征在于：（1）、预焙阳极和炭素中间体是采用煅后石油焦、或沥青焦、或天然石墨、或人造石墨、或上述原料生产过程中返回料、或上述原料生产的炭素制品返回料、或上述原料生产的炭素制品使用后的回收料，其中一种以上混合物为原料；（2）、利用炭素企业现有预焙阳极生产线设备；（3）、炭素中间体为球形或三维尺寸不相等椭圆形球体及二个球以上通过边沿连接在一起的连体球、或棱角为圆弧形的正方体或棱角为圆弧形的长方体及二个方体以上通过边沿连接在一起的连体方体、或棱角为圆弧形对称的八面体及二个八面体以上通过边沿连接在一起的连体八面体，球体、或方体、或八面体，最长方向形体尺寸小于80mm；结合剂煤沥青含量7～16%；平均体积密度1.65～1.80g/cm3；受压面气孔率小于受压垂直面气孔率；表面气孔率小于10%，内部气孔率小于20%；具有各向异性化炭质结构；（4）、炭素中间体体积密度大于预焙阳极成型坯体体积密度；（5）、生产预焙阳极炭素中间体加入量、加料方式、加料地点：按质量份数百分比计算，加入量5～100%；炭素中间体采用定量给料方式加入；加料地点：当炭素中间体温度≥成型物料、或糊料温度时，加料到混合、或混捏设备到成型机之间各可落料点；当炭素中间体温度小于成型物料、或糊料温度时，直接加料到混合、或混捏设备中；当采用连续混捏机工艺生产预焙阳极，炭素中间体温度小于自身含有的结合剂煤沥青软化点温度时，加料到预热设备中；（6）、焙烧后烧失量2.0～4.9%；（7）、具有各向异性化炭质结构，当炭素中间体加入量大于60%时，贯通气孔率比较普通预焙阳极减少50%以上；（8）、预焙阳极在真密度≥2.03g/cm3条件下，成型坯体平均体积密度1.65～1.80g/cm3；焙烧后预焙阳极平均体积密度1.62～1.75g/cm3；内部中心部位平均体积密度1.60～1.74?g/cm3；（9）、适用生产阴极炭块、炭块、半石墨质炭块、石墨质炭块、石墨电极、炭电极、炭糊炭材料及其炭素制品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任利华，王橙橙，
申请(专利权)人：任利华，
类型：发明
国别省市：