冶炼领域常用电极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成，均为质量份：电煅无烟煤3.5-5份，煅后石油焦2.8-6份，树脂改性沥青1.0-1.8份，凹凸棒土0.08-0.12份，碳化硅0.06-0.15份，中温煤沥青粉1.2-1.5份。本发明所制电极糊抗压强度高，可塑性良好，电阻率低，抗热震性好，且灰分和挥发分含量小，对环境友好，值得推广。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工程非金属材料领域，特别是涉及一种冶炼领域常用电极材料及其制备方法。

背景技术

电极糊是供给铁合金炉、电石炉等电炉设备使用的导电材料。在电炉中，连续自焙电极的作用是将电能从变压器导入炉内的冶炼区，从而完成冶炼过程。连续自焙电极是由装入电极桶的电极糊，经熔化、焙烧致密化而形成的。电极在整个电炉中是占有极其重要地位的，没有它，电炉就无法产生作用。要使电极在电弧所产生的温度下正常工作，必须具有高度的耐氧化性及导电性，这只有碳素材料制成的电极，才有这种性质，因为碳素电极可承受达3500℃的电弧温度仅缓慢氧化。

公布号CN103832992A（申请号201210470786.4）的中国专利文献公开了一种电极糊及制备方法，电极糊由固体料和黏结剂组成；其中固体料由无烟煤、焦炭和石墨组成，黏结剂由沥青和焦油组成；按重量百分比，其中无烟煤的含量为40％-50％，焦炭含量为18％-22％，石墨含量为6％-8％，沥青含量13％-15％，焦油含量13％-15％。公布号CN102956281A（申请号201210436294.3）的中国专利文献公开了一种电极糊及其制作方法，它由以下质量百分比的原料制成：残极块65～70%，电煅无烟煤8～15%，中温煤沥青20～25%。公布号CN103796366A（申请号201410019699.6）的中国专利文献公开了一种密闭电极糊及其制造方法，本发明一种密闭电极糊，以炭素原料为骨料，以有机化合物为粘结剂，经破碎、筛分、磨粉、配料、粘结剂熔化、干混、湿混、拉糊成型等工序制造而成。

电极糊厂家过去使用普煅无烟煤、冶金焦粉等原料制备电极糊，其虽成本低，但电阻较高，增加了使用厂家的生产成本，现一些厂家虽已采用电煅无烟煤、石油焦为原料，但较为传统的生产方法，使得电极糊的性能较差，且产品质量不稳定，因此想要提高电极糊的性能和稳定性，需要进一步改善电极糊的生产方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种成本低廉、稳定性好的冶炼领域常用电极材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成，均为质量份：电煅无烟煤3.5-5份，煅后石油焦2.8-6份，树脂改性沥青1.0-1.8份，凹凸棒土0.08-0.12份，碳化硅0.06-0.15份，中温煤沥青粉1.2-1.5份。

优选的方案中，电煅无烟煤4.0-4.5份，煅后石油焦3.2-5.6份，树脂改性沥青1.2-1.6份，凹凸棒土0.09-0.11份，碳化硅0.08-0.13份，中温煤沥青粉1.3-1.4份。

更加优选的，电煅无烟煤4.25份，煅后石油焦4.4份，树脂改性沥青1.4份，凹凸棒土0.10份，碳化硅0.105份，中温煤沥青粉1.35份。

所述的冶炼领域常用电极材料的制备方法，步骤是：

（1）将电煅无烟煤粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土和碳化硅分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，混捏成型。

所述的冶炼领域常用电极材料的制备方法，步骤（4）加料时间间隔为10～15min（优选的，加料时间间隔为13min）。

所述的冶炼领域常用电极材料的制备方法，步骤（4）加料完全后充分搅拌20～35min（优选的，加料完全后充分搅拌30min）。

所述的冶炼领域常用电极材料的制备方法，步骤（4）混捏时间60～80min（优选的，混捏时间70min）。

所述的冶炼领域常用电极材料的制备方法，步骤（4）电极糊在常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

本发明提供的冶炼领域常用电极材料成本低廉，工艺可控性好。除此之外，本发明的优良效果还表现在：本发明所制电极糊抗压强度高，可塑性良好，电阻率低，抗热震性好，且灰分和挥发分含量小，对环境友好，值得推广。

具体实施方式

下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。

实施例1冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成（每份10kg）：电煅无烟煤3.5份，煅后石油焦2.8份，树脂改性沥青1.0份，凹凸棒土0.08份，碳化硅0.06份，中温煤沥青粉1.2份。

上述冶炼领域常用电极材料的制备方法是：

（1）将电煅无烟煤（购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦（购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土（购自于盱眙鑫源科技有限公司）和碳化硅（购自于安阳县铸诚耐材有限责任公司）分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青（购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉（购自于邯郸市经昊贸易有限公司）的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，每次加料间隔时间为10min，加料完全后充分搅拌20min，混捏60min常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

实施例2冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成（每份10kg）：电煅无烟煤5份，煅后石油焦6份，树脂改性沥青1.8份，凹凸棒土0.12份，碳化硅0.15份，中温煤沥青粉1.5份。

冶炼领域常用电极材料的制备方法是：

（1）将电煅无烟煤（购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦（购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土（购自于盱眙鑫源科技有限公司）和碳化硅（购自于安阳县铸诚耐材有限责任公司）分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青（购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉（购自于邯郸市经昊贸易有限公司）的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，每次加料间隔时间为15min，加料完全后充分搅拌35min，混捏80min常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

实施例3冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成（每份10kg）：电煅无烟煤4.0份，煅后石油焦3.2份，树脂改性沥青1.2份，凹凸棒土0.09份，碳化硅0.08份，中温煤沥青粉1.3份。

冶炼领域常用电极材料的制备方法是：

（1）将电煅无烟煤（购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦（购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土（购自于盱眙鑫源科技有限公司）和碳化硅（购自于安阳县铸诚耐材有限责任公司）分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青（购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉（购自于邯郸市经昊贸易有限公司）的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，每次加料间隔时间为10min，加料完全后充分搅拌20min，混捏60min常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

实施例4冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成（每份10kg）：电煅无烟煤4.5份，煅后石油焦5.6份，树脂改性沥青1.6份，凹凸棒土0.11份，碳化硅0.13份，中温煤沥青粉1.4份。

冶炼领域常用电极材料的制备方法是：

（1）将电煅无烟煤（购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦（购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土（购自于盱眙鑫源科技有限公司）和碳化硅（购自于安阳县铸诚耐材有限责任公司）分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青（购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉（购自于邯郸市经昊贸易有限公司）的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，每次加料间隔时间为15min，加料完全后充分搅拌35min，混捏80min常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

实施例5冶炼领域常用电极材料，主要由下列原料制备而成（每份10kg）：电煅无烟煤4.25份，煅后石油焦4.4份，树脂改性沥青1.4份，凹凸棒土0.10份，碳化硅0.105份，中温煤沥青粉1.35份。

冶炼领域常用电极材料的制备方法是：

（1）将电煅无烟煤（购自于宁夏万博达碳素制品有限公司）粉碎分级，其中粒度10～20mm的为一级颗粒料，粒度5～10mm的为二级颗粒料；

（2）将煅后石油焦（购自于瑞驰碳素制品有限公司）筛分磨粉后分级，其中粒度1～5mm的为三级颗粒料，粒度0.25mm～1mm的为四级颗粒料，粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料；

（3）将凹凸棒土（购自于盱眙鑫源科技有限公司）和碳化硅（购自于安阳县铸诚耐材有限责任公司）分别筛分后磨粉分级，其中粒度0.05～0.25mm的为五级颗粒料，粒度0～0.05mm的为六级颗粒料；

（4）按照一级颗粒料、树脂改性沥青（购自于淄博市开发区永利耐火材料有限公司）、二级颗粒料、三级颗粒料、四级颗粒料、五级颗粒料、六级颗粒料和中温煤沥青粉（购自于邯郸市经昊贸易有限公司）的顺序依次加入封闭式混碾机中搅拌均匀，每次加料间隔时间为13min，加料完全后充分搅拌30min，混捏70min常温下成型，抽真空干燥提取树脂中含有的易挥发溶剂。

本发明所用主要原料如下：

电煅无烟煤：是以优质无烟煤为原料，经单相交流电煅炉2000℃煅烧生产而成，在生产过程中能够有效去除水分、挥发分、提高密度和导电率，加强机械强度和抗氧化度。具有低灰、低硫、低磷、高发热量、高抗压强度的优良特性。

煅后石油焦：是指将生焦进行煅烧，煅烧温度一般在1300℃左右，尽量除去石油焦的挥发分，从而减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，改善石墨电极的电导率。

树脂改性沥青：是向沥青中掺加树脂等高分子聚合物对沥青进行改性，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。用树脂改性的沥青可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。

凹凸棒土：是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力。

碳化硅：是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。

中温煤沥青粉：是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，软化点75-95℃。其主要用于制造涂料、电极、沥青焦、油毛毡等,亦可作燃料及沥青炭黑的原料。

试验例1本发明所得冶炼领域常用电极材料（实施例5）的理化指标：

参照中华人民共和国黑色冶金行业标准《电极糊YBT5215-1996》中关于电极糊的理化指标规定如表1。

表1电极糊国家标准

理化指标的测定：测定方法参照GB1429-2009中规定的灰分的测定方法，GB8720中规定的挥发分的测定方法，GB1431中规定的抗压强度的测定方法，GB6717中规定的电阻率的测定方法，GB6154中规定的体积密度的测定方法以及YB/T5289-2001中规定的延伸率的测定方法。

结果测得本发明所制电极糊的理化指标见表2。

表2本发明所制电极糊的理化指标

由表2可知，本发明所制电极糊各项指标均符合国家一级标准，且其灰分和电阻率均明显低于国家标准中要求的最高限度，灰分低于国家标准要求最高限度的18.5%，电阻率低于国家标准要求最高限度的6.2%，其抗压强度明显高于国家标准，高出国家标准要求最低限度的45.0%，说明本发明所制产品，具有较好的稳定性和抗压性，同时还可降低使用厂家的生产成本，减少对环境的污染。

应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。