CN101922021A

CN101922021A - 一种阳极糊料及其制成的炭素阳极

Info

Publication number: CN101922021A
Application number: CN 201010242724
Authority: CN
Inventors: 高小明; 江林涛; 肖小兵
Original assignee: Hunan Chuangyuan Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Hunan Chuangyuan Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明公开了一种阳极糊料及其制成的炭素阳极，技术方案为：向电解铝行业使用的炭素阳极糊料包含重量比为糊料总重0.1-1％的油酸，炭素阳极制备过程中采用了前述的阳极糊料。该阳极糊料及其制成的炭素阳极中的液体沥青粘度及骨料沥青界面张力有效降低，从而使得沥青与骨料的湿润角降低，阳极糊料塑性和润滑性则大为提高；并且，阳极粘结强度随之增强，电阻率大大降低，抗CO₂氧化性能有所提升，阳极净耗降低，减少电解生产成本。

Description

一种阳极糊料及其制成的炭素阳极

技术领域

本发明涉及铝电解炭素阳极技术领域，尤其涉及一种阳极糊料及其制成的炭素阳极。

背景技术

炭素阳极作为预焙电解槽的“心脏”，要求其具有良好的导电性、较强的抗氧化性等。若炭素阳极的质量不好，对铝电解生产过程中的电流效率、电能消耗、甚至产品质量等技术经济指标有很大关联。

炭素阳极是以煅后石油焦、残极、生碎为骨料、以煤沥青为粘结剂经混捏、成型、焙烧等工序加工而制成的，具有稳定的几何形状，也称预焙阳极碳块。因此，煤沥青糊料的浸润性、流动性、可塑性、渗透性、结焦性等性能的好坏对炭素阳极质量有一定影响。

有报道称，在沥青对焦炭颗粒润湿较差、沥青分布不均的情况下，焙烧后阳极架桥结构松散，阳极密度、强度都较低，从而在电解生产中，出现阳极掉渣、甚至大块脱落等非常严重的质量问题。

因此，使用对焦炭颗粒润湿程度高的沥青、可塑性好的糊料，由此制造的结构均匀、质量稳定的炭素阳极为电解铝企业的当务之急。

发明内容

本发明实施例提供了一种阳极糊料及其制成的炭素阳极，该阳极糊料中的沥青的流动性大为改善，对焦炭颗粒润湿程度明显提高，使得炭素阳极的导电性能及抗氧化性大大增强。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种阳极糊料，包含重量比为糊料总重0.1-1％的油酸。

优选地，该阳极糊料包含重量比为糊料总重0.25-0.5％的油酸。

进一步优选地，该阳极糊料包含重量比为糊料总重0.3-0.4％的油酸。

另外，本发明阳极糊料还含有中温沥青和/或改质沥青。

本发明还提供一种在制备过程中采用了前述阳极糊料的炭素阳极。

与现有的技术相比，本发明炭素阳极糊料包含0.1-1.0％的增塑剂油酸，使得阳极中的液体沥青粘度及骨料沥青界面张力有效降低，从而降低沥青与骨料的湿润角，达到提高前述阳极糊料的塑性和润滑性的目的，具体有益效果如下：

1、阳极炭颗粒孔隙充分被液体沥青浸润，阳极粘结强度也随之增强，振动成型时颗粒分布更合理，更密实，阳极内部结构更均匀；

2、经炭化后转为沥青焦膜的液体沥青，包裹在骨料颗粒外表面及颗粒孔隙内表面，使骨料颗粒间粘结面积更大，强度更强，接触电阻更低；

3、本发明阳极的C0₂反应残极率高于空白样品，抗CO₂氧化性能有所提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例阳极的电阻率与油酸添加比例的关系图；

图2是本发明实施例阳极的CO₂反应性残极率与油酸添加比例的关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的阳极糊料包含一定比例的增塑剂油酸，相比于普通阳极糊料，塑性更强，阳极生块内部结构均匀性更佳。

油酸的化学式为C₁₈H₃₄O₂，分子式：CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH，化学名：顺-9-十八碳烯酸；常温下为浅黄色透明油状液体，熔点13.4℃，沸点286℃(100毫米汞柱)，相对密度0.8935(20/4℃)，折射率1.4582，闪点372℃，不溶于水，可溶于乙醇、汽油等有机溶剂，氢化时转变为硬脂酸，具有有机羧酸的一般化学性质及不饱和双键的化学性能。主要用于制备塑料增塑剂环氧油酸丁酯或环氧油酸辛酯。毛纺工业用于制备抗静电剂和润滑柔软剂。木材工业用于制备抗水剂石蜡乳化液。经氧化制备壬二酸，是聚酰胺树脂(尼龙)的原料。

以下本发明实施例中使用的油酸含量≥97％，相对密度d4²⁰为0.891～0.896，皂化值(与酸值比较)≤2，灼烧残渣(以硫酸盐计)为0.05％。

本发明实施例采用的阳极配方为行业内常用的物质和含量，是本领域技术人员熟知技术，在此不再赘述。

本发明炭素阳极糊料包含0.1-1.0％的增塑剂油酸，使得阳极中的液体沥青粘度及骨料沥青界面张力有效降低，从而降低沥青与骨料的湿润角，从而提高阳极糊料塑性和润滑性；并进一步降低使用前述炭素阳极糊料制成的炭素阳极的电阻率，提高导电性能。

糊料制备方法如下：

按阳极配方称取各级骨料3Kg，倒入混捏机中混捏均匀，10分钟后加入改质沥青粉，再混捏10分钟，然后加热至150-200℃，加入占骨料重量比0.1-1％的油酸，10分钟后取出，得到阳极糊料。

本领域技术人员应该得知，采用中温沥青或者采用改质沥青与中温沥青的混合物都能实现本发明实施例，而不仅限于前述提到的改质沥青。

阳极制备方法如下：

上述阳极糊料静置1小时后，烘烤至200℃，同时将压样模具升温烘模，50分钟后取出糊料及压样模具。1分钟之内将糊料倒入压样模具的凹模腔内捣实并平整表面，置于液压机下，按0.5N/mm²·s的速度压样，达到体积密度1.65g/cm³的刻度线后关闭液压机油门，保压至20KN时进行脱模，得到阳极生块。

再将本实施例制得的阳极生块采用20h焙烧曲线进行焙烧后，终温1000℃：

温度区间	升温速率	升温时间
			室温-270℃	71℃/h	3.5h
270-670℃	50℃/h	8h
			670-1000℃	60℃/h	5.5h
1000℃保温	0℃/h	3h
			1000℃-室温	自由降温	48h以上

上述焙烧曲线设置遵循“两头快，中间慢”原则，在保证样品不开裂的前提下，尽量提高升温速率，这样有利于提高炭块产量，降低炭块生产能耗。

本发明所有实施例采用《YS/T 63.2-2006|铝用炭素材料检测方法第2部分：阴极炭块和预焙阳极室温电阻率的测定》中的方法测量阳极电阻率；采用《YS/T 63.12-2006铝用碳素材料检测方法第12部分：预焙阳极CO₂反应性的测定质量损失法》中的方法测量CO₂反应性残极率。

采用各种添加比例制得的阳极性能如下表所示：

参见图1，为各阳极的添加的不同油酸比例与室温电阻率的曲线关系图。从图上看出：随着油酸添加比例的增加，阳极电阻率整体呈明显下降趋势。添加量在0.2％～0.5％区间时，电阻率下降趋势最显著，而0.5％～1.0％区间及1.0％以后区域表现的趋势变缓，且略有反弹趋势，但阳极电阻率整体水平还是低于未添加油酸的空白样品电阻率。

未添加油酸的空白样品电阻率平均值为58.15μΩ·m，添加量达到0.4％时，电阻率降低到54.70μΩ·m，与0％空白样品相比，电阻率降低值为3.45μΩ·m；添加量达到0.5％时，电阻率降低了4.74μΩ·m。

主要是因为油酸作为增塑剂能有效降低液体沥青粘度及骨料沥青界面张力，降低沥青与骨料的湿润角，使得炭颗粒孔隙充分浸润液体沥青，在高温烧结过程中，液体沥青转化为沥青焦，与炭骨料颗粒粘结较好，接触电阻较未添加油酸的阳极要低。

并且，参见图2，0.3％与0.4％两个点的CO₂反应性残极率较高，分别为79.50％与78.20％，较空白样品高出8.55与7.25个百分点，抗CO₂氧化性能有所提升。

以上对本发明实施例提供的一种阳极糊料及其制成的炭素阳极进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种阳极糊料，其特征在于，阳极糊料包含重量比为糊料总重0.1-1％的油酸。

2.根据权利要求1所述的阳极糊料，其特征在于，阳极糊料包含重量比为糊料总重0.25-0.5％的油酸。

3.根据权利要求3所述的阳极糊料，其特征在于，阳极糊料包含重量比为糊料总重0.3-0.4％的油酸。

4.根据权利要求1或2所述的阳极糊料，其特征在于，还含有中温沥青和/或改质沥青。

5.一种炭素阳极，其特征在于，制备过程中采用了权利要求1至4任一项所述的阳极糊料。