[發明專利]一種50%高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒組裝的方法

有效

• 申請號: 201711265849.1
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108060431B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 張存忠;韓憲超;王鋒;王相勇
• 申請（專利權）人: 聊城信源集團有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08;C22C37/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒組裝的方法，包括以下步驟：將陰極鋼棒置于50％高石墨質陰極碳塊的鋼棒槽中，得到預裝結構；所述預裝結構的50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒之間存在間隙；將所述預裝結構進行預熱，得到預熱組；向所述預熱組中的間隙內澆鑄磷生鐵，得到陰極碳塊組。本發明以具有高熔點的磷生鐵對50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒進行連接，制備及使用時不會產生氣體，能夠有效避免因連接體結構疏松和孔隙度增大導致的連接體與碳塊之間的接觸壓降增加；使用過程中隨著溫度的升高，所澆鑄的磷生鐵重新加熱體積膨脹，降低了磷鑄鐵與陰極碳塊接觸壓降；電解過程中不會形成冷渦，影響電解效果。

技術領域

本發明涉及電解鋁用碳塊技術領域，特別涉及一種50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒組裝的方法。

背景技術

鋁電解槽是將氧化鋁通過霍爾法還原成金屬鋁的主要設備。電解槽的爐膛中主要包含各種內襯或陰極材料，其中，陰極碳塊是爐膛底部的電導體，其通過與之裝配在一起的陰極鋼棒將電流輸送到電解槽中。根據國內外陰極生產的現狀，陰極碳塊可分為無定形、半石墨質、高石墨質、全石墨質和石墨化陰極碳塊。

全石墨質陰極碳塊又叫石墨質陰極碳塊或100％石墨質陰極碳塊，其與石墨化陰極碳塊由于費用高(約12820.51元/噸)、抗沖刷能力差以及降低電解槽壽命等缺點，在國內外應用較少。半石墨質陰極碳塊根據石墨添加量分為 30％和50％兩種，其中，50％高石墨質陰極碳塊價格約為6602.17元/噸，與石墨質陰極碳塊相比成本低，并且具有比電阻低、抗電解質侵蝕性好的優點，因此，目前電解鋁行業主要將50％高石墨質陰極碳塊應用于660kA自焙鋁電解槽，來降低陰極電壓降、提高電流效率，延長槽壽命。

陰極碳塊與陰極鋼棒之間的連接直接決定著鋁電解槽的陰極電壓。傳統的電解槽陰極碳塊組裝方式是將陰極鋼棒放置于陰極碳塊的溝槽中，然后將炭骨料和瀝青調制的熱搗糊填充到鋼棒與陰極碳塊兩側的間隙中，形成電導體。但是傳統方法需要對鋼棒、碳塊和糊料進行加熱才能填充搗實，熱搗糊中的瀝青揮發分大量排出，有害氣體的排放加劇了電解車間的空氣污染。冷搗糊無需在加熱條件下即可將鋼棒與碳塊連接，解決了能夠避免組裝時的空氣污染。

但是，電解槽焙燒時，鋼棒兩端的溫度達200℃以上，而電解槽正常生產時，鋼棒中部的最高溫度可達900～950℃。在上述高溫條件下，無論是熱搗糊還是冷搗糊，都會分解產生氣體，導致糊料骨料間產生大量孔洞，引起局部結構疏松，孔隙度增大，糊料與碳塊之間的接觸壓力減小，糊料與碳塊之間的接觸壓降增加；同時，電解過程中氣體的大量排出，導致電解鋁槽中形成冷渦，影響電解效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒組裝的方法，無需搗糊固定組裝，得到的陰極組耐高溫，在使用時結構不會破壞。

本發明提供了一種50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒組裝的方法，包括以下步驟：

(1)將陰極鋼棒置于50％高石墨質陰極碳塊的鋼棒槽中，得到預裝結構；所述預裝結構的50％高石墨質陰極碳塊與陰極鋼棒之間存在間隙；

(2)將所述步驟(1)得到的預裝結構進行預熱，得到預熱組；

(3)向所述步驟(2)得到的預熱組中的間隙內澆鑄磷生鐵，得到陰極碳塊組。

優選的，所述步驟(2)中50％高石墨質陰極碳塊預熱的溫度為400～500℃。

優選的，所述步驟(2)中50％高石墨質陰極碳塊預熱的時間為10～15min。

優選的，所述步驟(2)中陰極鋼棒預熱的溫度為600～700℃。

優選的，所述步驟(2)中陰極鋼棒預熱的時間為5～10min。

優選的，所述步驟(3)中澆鑄的溫度為1350～1450℃。