[發(fā)明專利]一種電解鋁用低成本碳素陽極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310472402.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN103484896A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王維;谷萬鐸;李海濤;溫鐵軍;王運(yùn)江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C3/12
• 分類號(hào): C25C3/12
• 代理公司: 洛陽公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

1.一種電解鋁用低成本碳素陽極，其原料由粘結(jié)劑和骨料組成，其特征在于：所述的粘結(jié)劑占碳素陽極原料總重的重量百分?jǐn)?shù)為15~20%，所述的骨料占碳素陽極原料總重的重量百分?jǐn)?shù)為80~85%；

所述的粘結(jié)劑由改性酚醛樹脂和改性瀝青組成，所述的改性酚醛樹脂占粘結(jié)劑的重量百分?jǐn)?shù)為60~70%，所述的改性瀝青占粘結(jié)劑的重量百分?jǐn)?shù)為30~40%；

所述的骨料由粒度為2~6mm的酸堿除灰后的炭化稻殼、粒度為0~1mm的無煙煤、粒度為2~6mm的石油焦和粒度為0~1mm的人造石墨組成，其中，酸堿除灰后的炭化稻殼的重量占骨料總重的50~60%，無煙煤的重量占骨料總重的15~20%，石油焦的重量占骨料總重的12~16%，人造石墨的重量占骨料總重的12~16%；所述的酸堿除灰后的炭化稻殼和無煙煤的灰分均低于1%；所述的人造石墨的灰分低于0.3%；所述的石油焦的灰分低于0.4%，揮發(fā)分低于10%。

2.如權(quán)利要求1所述的一種電解鋁用低成本碳素陽極，其特征在于：所述的改性酚醛樹脂是以酚醛樹脂為基體，以B₄C為填料混合制成。

3.如權(quán)利要求1所述的一種電解鋁用低成本碳素陽極，其特征在于：所述的石油焦為生石油焦。

4.如權(quán)利要求1所述的一種電解鋁用低成本碳素陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、原料的制備

a、稻殼的炭化

將稻殼放入炭化爐中升溫至700℃進(jìn)行加熱炭化，升溫過程中：?25~80℃，升溫速率為1.3℃/min；?80℃-200℃，升溫速率為0.5℃/min；?200℃-700℃，升溫速率為4.5℃/min；升溫至700℃后保溫1小時(shí)，然后自然冷卻至室溫，得到炭化稻殼，備用；

b、無煙煤煅燒

將無煙煤放入煅燒爐中，在1750~2000℃的條件下煅燒，使無煙煤中的灰分揮發(fā)，備用；

c、破碎和磨料

將步驟a制得的炭化稻殼依次在破碎機(jī)和磨料機(jī)上進(jìn)行破碎和磨細(xì)，使磨細(xì)后的稻殼粒度達(dá)到2~6mm，備用；將步驟b中煅燒后的無煙煤依次在破碎機(jī)和磨料機(jī)上進(jìn)行破碎和磨細(xì)，使磨細(xì)后的無煙煤粒度達(dá)到0~1mm，備用；

d、酸堿除灰

分別將步驟c中處理后的無煙煤和炭化稻殼依次放入NaOH溶液和HCl溶液中浸泡，每次浸泡后都進(jìn)行過濾和洗滌，浸泡后使無煙煤和炭化稻殼的灰分均控制在1%之內(nèi)，備用；

步驟二、稱取原料

e、稱取骨料

稱取人造石墨、石油焦和步驟d中處理后的炭化稻殼和無煙煤的混合物作為骨料，其中，炭化稻殼占骨料總重量的50~60%，無煙煤占骨料總重量的15~20%，人造石墨占骨料總重量的12~16%，石油焦占骨料總重量的12~16%；

f、稱取粘結(jié)劑

稱取改性酚醛樹脂和改性瀝青的混合物作為粘結(jié)劑，其中改性酚醛樹脂占粘結(jié)劑總重量的60~70%，改性瀝青占粘結(jié)劑總重量的30~40%；

g、分別稱取步驟e和步驟f中配制的骨料和粘結(jié)劑，其中骨料占骨料和粘結(jié)劑總重量的80~85%，粘結(jié)劑占骨料和粘結(jié)劑總重量的15~20%；

步驟三、混捏

h、將步驟g中稱取的骨料放入三維立體混料機(jī)中混合1~3h，之后將混合好的骨料取出放入恒溫烘箱中，在150℃的條件下預(yù)熱10個(gè)小時(shí)，備用；

i、將步驟g中稱取的粘結(jié)劑加熱到180℃，備用；

j、將步驟h和步驟i中處理過的骨料和粘結(jié)劑加入到雙攪刀混捏機(jī)中，在145~155℃的條件下混捏15~20min，然后取出混捏后的混合物備用；

步驟四、模壓成型

將步驟j中取出的混合物冷卻至40~50℃，之后用油壓機(jī)在8~10MPa壓力下壓制成型，將成型的生坯試樣烘干后埋入放有填充料的剛玉坩堝中，所述生坯試樣的周圍至少有10mm厚的填充料；

步驟五、焙燒和冷卻

將步驟四中的剛玉坩堝放入馬弗爐中經(jīng)以下幾個(gè)階段進(jìn)行焙燒和冷卻，焙燒過程中：?25~110℃，升溫速率為3.5℃/min；?110℃-160℃，升溫速率為1.7℃/min；?160℃-200℃，升溫速率為1.3℃/min；?200℃-550℃，升溫速率為0.15℃/min；?550℃-620℃，升溫速率為0.3℃/min；620℃-720℃，升溫速率為0.8℃/min；720℃-1020℃，升溫速率為1.25℃/min；升溫至1020℃后保溫1小時(shí)，然后進(jìn)入冷卻階段，冷卻過程中：1020℃-800℃，降溫速率為0.8℃/min；冷卻至800℃后自然降溫至250-350℃時(shí)出爐，即可得到成品。

5.如權(quán)利要求4所述的一種電解鋁用低成本碳素陽極的制備方法，其特征在于：所述的步驟四中采用的填充料為冶金焦粉。