一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于特炭質電極【技術領域】，公開了一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極及其制備方法。其主要技術特征為：將煅后的固體原料電煅煤、石油焦、石墨碎，經振動篩篩分、電子配料系統配料后進入一種雙速節能混捏鍋同時加入經過處理的添加劑碳酸鎂攪拌、干混后，加入煤瀝青。由于碳酸鎂是單斜結晶無定型粉末固體，無毒無、無氣味，性質比較穩定，在炭質電極焙燒過程中易分解成氧化鎂和二氧化碳。該抗氧化炭質電極采用碳酸鎂作為電極的添加劑，可以改變電極的空氣反映殘余率，降低空氣對電極的滲透率，改善電極的性能，達到降低電極電阻率和消耗、延長電極使用周期壽命、降低埋弧電爐生產成本的目的。
【專利說明】一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于特炭質電極【技術領域】，尤其涉及一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭 質電極及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 特大直徑炭質電極被列入國家工信部《工業轉型升級投資指南》鼓勵發展的節能 環保產品，應用在工業硅、黃磷、電石、鐵合金等埋弧電爐冶煉行業，并快速替代能耗和價格 較高的石墨電極和污染嚴重的電極糊，在同樣容量的埋弧電爐上，特大直徑炭質電極比石 墨電極直徑更大，爐內弧帶增寬，弧體穩定，保證了冶煉效率，降低了能消耗，保護了環境。
[0003] 隨著國家節能減排政策的積極推進，國家發改委、工信部出臺了一系列埋弧電爐 冶煉行業準入政策，電爐爐型規格逐漸加大，對埋弧電爐用大直徑炭質電極提出了新的要 求。目前，我國特大直徑炭質電極存在電阻率高、抗氧化性能力差、消耗高等缺點，與國際優 級特大直徑炭質電極相比質量還存在一定的差距。為了提升特大直徑炭質電極產品質量， 適應市場需求，通過深入研究材料性能，改變材料配比，增加石墨碎的含量、調整材料粒度， 在配方中加入添加劑等方式，降低特大直徑炭質電極的空氣滲透率，改善其性能，達到增大 炭質電極直徑，降低炭質電極消耗、延長使用壽命、降低埋弧電爐冶煉成本的目的。


【發明內容】

[0004] 本發明要解決的第一個問題就是提供一種低電阻、抗氧化、低消耗的一種加入添 加劑的特大直徑抗氧化炭質電極。
[0005] 為解決上述第一個問題，本發明提出的一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電 極包括下列重量份的組分： 粒徑小于等于4mm的石墨碎 12 18重量份 粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎 12-18重量份 粒徑大于8mm小于等于15mm的石墨碎 8-15重量份 石油焦 30 40重量份 電煅煤 5--15重量份 煤浙青 20--35重量份 碳酸鎂 0.3--1.2重量份。
[0006] 其附加技術特征為還包括下列重量份的組分： 生碎 5-9重量份 焙燒碎 3--6重量份 收塵粉 2-4重量份。
[0007] 本發明要解決的第二個問題就是提供一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電 極的制備方法。
[0008] 為解決上述第二個問題，本發明一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極的制 備方法包括下列步驟： 第一步：中碎、篩分、磨粉 將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分用球磨 機磨粉； 第二步：配料和干混 按權利要求1所述組分用電子配料系統稱出12--18重量份粒徑小于等于4_的石 墨碎、12-18重量份粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8-15重量份粒徑大于8mm 小于等于15mm石墨碎、30- 40重量份石油焦、5-15重量份電煅煤、5-9重量份生 碎、3--6重量份焙燒碎、2--4重量份收塵粉，配料后進入雙速節能混捏鍋，同時將經過 處理的0. 3--1. 2重量份的碳酸鎂加入混捏鍋，攪拌、干混20--30分鐘； 第三步：混捏 將溫度為140°C--150〇C,20-35重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續攪拌，混捏 30--35分鐘后，溫度升至165°C--175°C糊料出鍋； 第四步：成型 出鍋糊料進入無球團料的臥式電極均溫鍋，使糊料溫度降至135°C-一140°C進入立式 振動抽真空成型機上的模具，上模下壓后小幅預振8-10秒抬起上模排氣后再抽真空持續 4-6分鐘，真空度-0. 07至-0. 09MPa，再振動8--10分鐘后，靜置保壓30--40分鐘后將 電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3--4小時； 第五步：焙燒 將特大直徑炭質電極生制品送至焙燒爐。首先裝爐，生坯垂直立裝，生坯之間的距離 100--120mm，生坯與窯爐墻壁距離200--250mm，生坯下端鋪150--250mm厚度的冶金 焦粉，生坯上端覆蓋400--500mm厚度的冶金焦粉。然后進行溫度控制，將溫度由室溫逐 步升至1250°C，使大直徑炭質電極制成品經室溫--230°C低溫預熱、230°C--400°C揮發 份排出、400°C--500°C半焦成型、500°C--700°C高溫焦化、700°C--1250°C性能完善 四個階段后，停火保溫，自然冷卻，待溫度降至400°C以下出爐； 第六步：機加工 檢驗合格的特大直徑炭質電極焙燒品經鏜孔、鏜頭、車外圓、銑公頭螺紋、銑母頭螺紋 工序，即生產出一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極成品。
[0009] 其附加技術特征為：第二步的配料和干混時加入5--9重量份的生碎、3--6重 量份焙燒碎、2--4重量份收塵粉構成的返回料。
[0010] 本發明所提供的一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極同現有技術相比，將 煅后的固體原料電煅煤、石油焦、石墨碎，經振動篩篩分、電子配料系統配料后進入一種雙 速節能混捏鍋同時加入經過處理的添加劑碳酸鎂攪拌、干混后，加入煤浙青。由于碳酸鎂是 單斜結晶無定型粉末固體，無毒無、無氣味，性質比較穩定，在炭質電極焙燒過程中易分解 成氧化鎂和二氧化碳。采用碳酸鎂作為電極的添加劑，可以改變電極的空氣反映殘余率，降 低空氣對電極的滲透率，改善電極的性能，達到降低電極電阻率和消耗、延長電極使用周期 壽命、降低埋弧電爐生產成本的目的。一種加入添加劑的大直徑抗氧化炭質電極直徑可達 1400mm，長度達1900mm--3000mm，適應了冶煉行業大型埋弧電爐的要求。另外，在煅后的 固體原料中可加入生碎、焙燒碎、收塵粉構成的返回料，生碎及糊料成型后檢查出的不合格 生制品，成型過程中剩余或掉落的糊渣，焙燒碎是焙燒后得到的不合格廢品和機加工時的 切削碎，收塵粉是中碎和機加工時的除塵設備回收的粉料。可有利于原料的充分利用，降低 生產成本，保護環境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖和具體實施例對本發明所提供的制備一種加入添加劑的特大直徑 抗氧化炭質電極的工序進程及其結構做進一步的詳細說明。
[0013] 如圖1所示，一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極包括電極本體1，電極本 體1兩端分別設置有相匹配的公扣2、母扣3,公扣2、母扣3帶有相匹配的外螺紋4、內螺紋 5 〇
[0014] 實施例1 : 第一步：中碎、篩分、磨粉 將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分用球磨 機磨粉； 第二步：配料和干混 按權利要求1所述組分用電子配料系統稱出12重量份粒徑小于等于4_的石墨碎、12 重量份粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8重量份粒徑大于8mm小于等于15mm石墨碎、 30重量份石油焦、5重量份電煅煤、5重量份生碎、3重量份焙燒碎、2重量份收塵粉，配料后 進入雙速節能混捏鍋，同時將經過處理的0. 3重量份的碳酸鎂加入混捏鍋，攪拌、干混20分 鐘； 第三步：混捏 將溫度為140°C，20重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續攪拌，混捏30分鐘后，溫度升至 165°C糊料出鍋； 第四步：成型 出鍋糊料進入無球團料的臥式電極均溫鍋，使糊料溫度降至135°C進入立式振動抽真 空成型機上的模具，上模下壓后小幅預振8秒抬起上模排氣后再抽真空持續4分鐘，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振動8分鐘后，靜置保壓30分鐘后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻 池里水冷3小時； 第五步：焙燒 將特大直徑炭質電極生制品送至焙燒爐。首先裝爐，生坯垂直立裝，生坯之間的距 離100mm，生坯與窯爐墻壁距離200mm，生坯下端鋪150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆蓋 400_厚度的冶金焦粉。然后進行溫度控制，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使大直徑炭質 電極制成品經室溫--230°C低溫預熱、230°C--400°C揮發份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高溫焦化、700°C--1250°C性能完善四個階段后，停火保溫，自然冷 卻，待溫度降至300°C出爐； 第六步：機加工 檢驗合格的特大直徑炭質電極焙燒品經鏜孔、鏜頭、車外圓工序加工出兩端帶有公頭 2、母頭3的電極本體1，然后經銑公頭螺紋、銑母頭螺紋工序在公頭2、母頭3上加工出相匹 配的外螺紋4、內螺紋5,即生產出一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極成品。
[0015] 實施例2: 第一步：中碎、篩分、磨粉 將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分用球磨 機磨粉； 第二步：配料和干混 按權利要求1所述組分用電子配料系統稱出15重量份粒徑小于等于4_的石墨碎、15 重量份粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎、12重量份粒徑大于8mm小于等于15mm石墨 碎、35重量份石油焦、10重量份電煅煤、7重量份生碎、4. 5重量份焙燒碎、3重量份收塵粉， 配料后進入雙速節能混捏鍋，同時將經過處理的〇. 7重量份的碳酸鎂加入混捏鍋，攪拌、干 混25分鐘； 第三步：混捏 將溫度為145, 30重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續攪拌，混捏33分鐘后，溫度升至170°C 糊料出鍋； 第四步：成型 出鍋糊料進入無球團料的臥式電極均溫鍋，使糊料溫度降至137°C進入立式振動抽真 空成型機上的模具，上模下壓后小幅預振9秒抬起上模排氣后再抽真空持續5分鐘，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振動9分鐘后，靜置保壓35分鐘后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻 池里水冷3. 5小時； 第五步：焙燒 將特大直徑炭質電極生制品送至焙燒爐。首先裝爐，生坯垂直立裝，生坯之間的距 離110mm，生坯與窯爐墻壁距離220mm，生坯下端鋪200mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆蓋 450mm厚度的冶金焦粉。然后進行溫度控制，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使大直徑炭質 電極制成品經室溫--230°C低溫預熱、230°C--400°C揮發份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高溫焦化、700°C--1250°C性能完善四個階段后，停火保溫，自然冷 卻，待溫度降至400°C以下出爐； 第六步：機加工 檢驗合格的特大直徑炭質電極焙燒品經鏜孔、鏜頭、車外圓工序加工出兩端帶有公頭 2、母頭3的電極本體1，然后經銑公頭螺紋、銑母頭螺紋工序在公頭2、母頭3上加工出相匹 配的外螺紋4、內螺紋5,即生產出一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極成品。
[0016] 實施例3: 第一步：中碎、篩分、磨粉 將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分用球磨 機磨粉； 第二步：配料和干混 按權利要求1所述組分用電子配料系統稱出18重量份粒徑小于等于4_的石墨碎、18 重量份粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎、15重量份粒徑大于8mm小于等于15mm石墨 碎、40重量份石油焦、15重量份電煅煤、9重量份生碎、6重量份焙燒碎、4重量份收塵粉，配 料后進入雙速節能混捏鍋，同時將經過處理的1. 2重量份的碳酸鎂加入混捏鍋，攪拌、干混 30分鐘； 第三步：混捏 將溫度為150°C，35重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續攪拌，混捏35分鐘后，溫度升至 175 °C糊料出鍋； 第四步：成型 出鍋糊料進入無球團料的臥式電極均溫鍋，使糊料溫度降至140°C進入立式振動抽真 空成型機上的模具，上模下壓后小幅預振10秒抬起上模排氣后再抽真空持續6分鐘，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振動10分鐘后，靜置保壓40分鐘后將電極脫模噴淋冷卻，并在冷 卻池里水冷4小時； 第五步：焙燒 將特大直徑炭質電極生制品送至焙燒爐。首先裝爐，生坯垂直立裝，生坯之間的距 離120mm，生坯與窯爐墻壁距離250mm，生坯下端鋪250mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆蓋 500_厚度的冶金焦粉。然后進行溫度控制，將溫度由室溫逐步升至1250°C，使大直徑炭質 電極制成品經室溫--230°C低溫預熱、230°C--400°C揮發份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高溫焦化、700°C--1250°C性能完善四個階段后，停火保溫，自然冷 卻，待溫度降至400°C以下出爐； 第六步：機加工 檢檢驗合格的特大直徑炭質電極焙燒品經鏜孔、鏜頭、車外圓工序加工出兩端帶有公 頭2、母頭3的電極本體1，然后經銑公頭螺紋、銑母頭螺紋工序在公頭2、母頭3上加工出相 匹配的外螺紋4、內螺紋5,即生產出一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極成品。
【權利要求】
1. 一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極，其特征在于包括下列重量份的組分： 粒徑小于等于4mm的石墨碎 12-18重量份 粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎 12-18重量份 粒徑大于8mm小于等于15mm的石墨碎 8-15重量份 石油焦 30-40重量份 電煅煤 5--15重量份 煤浙青 20--35重量份 碳酸鎂 0.3--1.2重量份。
2. 如權利要求1所述的一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極，其特征在于還包 括下列重量份的組分： 生碎 5-9重量份 焙燒碎 3--6重量份 收塵粉 2-4重量份。
3. 制備如權利要求1所述的一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極的方法，其特 征在于包括下列步驟： 第一步：中碎、篩分、磨粉 將煅后的固體原料電煅煤破碎篩分，將石油焦、石墨碎一部分破碎篩分，一部分用球磨 機磨粉； 第二步：配料和干混 按權利要求1所述組分用電子配料系統稱出12--18重量份粒徑小于等于4_的石 墨碎、12-18重量份粒徑大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8-15重量份粒徑大于8mm 小于等于15mm石墨碎、30- 40重量份石油焦、5-15重量份電煅煤、5-9重量份生 碎、3--6重量份焙燒碎、2--4重量份收塵粉，配料后進入雙速節能混捏鍋，同時將經過 處理的0. 3--1. 2重量份的碳酸鎂加入混捏鍋，攪拌、干混20--30分鐘； 第三步：混捏 將溫度為140°C--150〇C,20一一35重量份煤浙青注入混捏鍋，繼續攪拌，混捏 30--35分鐘后，溫度升至165°C--175°C糊料出鍋； 第四步：成型 出鍋糊料進入無球團料的臥式電極均溫鍋，使糊料溫度降至135°C--140°C進入立式 振動抽真空成型機上的模具，上模下壓后小幅預振8-10秒抬起上模排氣后再抽真空持續 4-6分鐘，真空度-0. 07至-0. 09MPa，再振動8--10分鐘后，靜置保壓30--40分鐘后將 電極脫模噴淋冷卻，并在冷卻池里水冷3--4小時； 第五步：焙燒 將特大直徑炭質電極生制品送至焙燒爐；首先裝爐，生坯垂直立裝，生坯之間的距離 100--120mm，生坯與窯爐墻壁距離200--250mm，生坯下端鋪150--250mm厚度的冶金 焦粉，生坯上端覆蓋400--500mm厚度的冶金焦粉；然后進行溫度控制，將溫度由室溫逐 步升至1250°C，使大直徑炭質電極制成品經室溫--230°C低溫預熱、230°C--400°C揮發 份排出、400°C--500°C半焦成型、500°C--700°C高溫焦化、700°C--1250°C性能完善 四個階段后，停火保溫，自然冷卻，待溫度降至400°C以下出爐； 第六步：機加工 檢驗合格的特大直徑炭質電極焙燒品經鏜孔、鏜頭、車外圓、銑公頭螺紋、銑母頭螺紋 工序，即生產出一種加入添加劑的特大直徑抗氧化炭質電極成品。
4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：第二步的配料和干混時加入5--9重 量份的生碎、3--6重量份焙燒碎、2--4重量份收塵粉構成的返回料。
【文檔編號】H05B7/085GK104159349SQ201410404183
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】王廣西, 樊德明, 段維娟, 李蘭敬, 王秋生, 龐增勛, 王興祿, 賈哲, 段維剛, 趙增欽 申請人:河北聯冠電極股份有限公司