[發明專利]陽極材料成型、焙燒一體化制備設備及制備方法

在審

• 申請號: 202010933685.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112010651A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 楊林;張攀;張東;舒弋芮;王燁;張志業
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C04B35/524
• 分類號: C04B35/524;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張錫軍;楊冬

本發明提供了一種陽極材料成型、焙燒一體化制備設備，包括電源電路、成型模具和壓頭，成型模具包括外模殼，外模殼的內側設置有內模板，內模板的底部設置有支撐臺，壓頭的下部位于內模板內，壓頭的頂部連接有上壓制機構，壓頭、支撐臺和內模板圍成密閉的型腔，內模板與外模殼之間設置有加熱機構，加熱機構與外模殼之間設置有內隔熱層，加熱機構與電源電路相連。還提供了一種陽極材料成型、焙燒一體化制備方法。本發明利用加熱機構對碳塊進行加熱，可以使碳塊緩慢升高至1000℃以上，減少瀝青的小分子物質的釋放，同時達到焙燒工藝要求的溫度，從而能夠實現成型、焙燒在同一成型模具中完成，不需要反復地取出碳塊并浸漬瀝青，大幅度提高了陽極碳塊的制備效率。

技術領域

本發明涉及碳陽極板制造技術領域，尤其是一種陽極材料成型、焙燒一體化制備設備及制備方法。

背景技術

近年來，隨著我國UF6(六氟化鈾)產品需求的增加，鈾轉化生產中碳陽極板的用量也大幅度提升，與2014年相比，增幅已達300％。作為氟氣生產中重要材料的碳陽極板，其性能指標直接影響著電解制氟工藝的生產能力及生產成本。現在的制備陽極材料的方法由高溫模壓成型，再通過常規方法對碳板進行焙燒制得陽極，具體地，先通過振動法或者模壓法將原料壓制成型，再放入焙燒爐中進行焙燒，再使用液體瀝青浸漬碳板然后再焙燒，一般通過兩次浸漬三次焙燒后才能制備出合格的碳陽極，具體參照申請號為201610642924.0的發明專利申請。制氟碳板的制作步驟長，一是因為原料中的粘結劑瀝青含有大量的輕組分揮發分，在焙燒過程中大約有40％的瀝青會從碳板中排出。這導致了碳板的質量損失，同時形成了大量的開氣孔。現在的工藝決定了要想獲得密度更高的碳板，必須通過浸漬再焙燒工藝來提高體積密度。這不僅增加了碳板制作周期，而且加大了能源的消耗。

申請號為201010100172.8的發明專利申請公開了一種制取高密度鋁電解槽陽極碳塊生坯的方法和裝置，先配置陽極糊料，在將陽極糊料放入模腔，利用上模芯和下模芯將糊料壓制成型，壓制時將糊料加熱至150到250℃，壓力為40到70MPa，壓力持續時間為30到100s，加熱的作用在于促使瀝青熔化，起到粘接的作用。該裝置利用模芯作為導電體，容易出現漏電現象，安全性較差；僅僅利用陽極糊料自身通電發熱作為熱源，糊料本身的電阻小，在焙燒的過程中電阻還會進一步地下降，容易造成短路，且升溫慢，難以達到焙燒工藝要求的溫度，因此，這種裝置和方法只能夠制備生坯，生坯還是需要經過多次焙燒和浸漬瀝青才能得到可作為制氟碳板，無法解決碳板制作周期長、能耗高的問題。此外，發表于有色金屬(冶煉部分)2015年第6期的文章《熱模壓制取鋁電解陽極試驗研究》也公開了類似的方案，同樣存在只能夠制取生坯，無法焙燒的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種陽極材料成型、焙燒一體化制備設備及制備方法，可縮短陽極碳板的制備周期，提高效率，降低能耗。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：陽極材料成型、焙燒一體化制備設備，包括電源電路、成型模具和壓頭，所述成型模具包括外模殼，所述外模殼的內側設置有內模板，內模板的底部設置有支撐臺，所述壓頭的下部位于內模板內并與內模板滑動配合，所述壓頭的頂部連接有上壓制機構，所述壓頭、支撐臺和內模板圍成密閉的型腔，所述內模板與外模殼之間設置有加熱機構，所述加熱機構與外模殼之間設置有內隔熱層，所述加熱機構與電源電路相連。

進一步地，所述內模板的內壁設置有導電層，所述加熱機構為純電阻，所述純電阻與導電層導電連接。

進一步地，所述加熱機構為超音頻感應裝置，所述內隔熱層為石棉。

進一步地，所述加熱機構為純電阻。

進一步地，所述內模板為剛玉板。

進一步地，所述外模殼的下表面設置有下壓制機構。

進一步地，所述下壓制機構和上壓制機構均為液壓裝置。