一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115819086A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211722960.X(22)申请日2022.12.30(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路三号巷11号(72)发明人彭建平高致远狄跃忠王耀武李轶斐曹晓蒙(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109专利代理师李在川(51)Int.Cl.C04B35/532(2006.01)C04B35/622(2006.01)C25C3/12(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法(57)摘要一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，属于有色冶金环保技术领域，包括：(1)将炭渣破碎成100～150目的粉粒，向粉粒中加入有机粘结剂混匀。将混料压制成直径3～6cm的圆柱状料块并在烘箱中烘干。(2)将料块放入卧式炉中，蒸馏一段时间后自然冷却，收集蒸馏后炭渣。(3)将石油焦筛选出四种不同粒度，和蒸馏后炭渣按照一定配比一同混捏，黏合剂用流体沥青。(4)将混料填入模具中，用千斤顶压模成型。焙烧制得预焙阳极。本发明的制得的阳极兼顾了电导率和反应性的改善，不仅能够减小炭渣对于阳极电阻率好反应性的负面影响，还能够增大炭渣的可添加量，提升炭渣的利用效率。CN115819086ACN115819086A权利要求书1/2页1.一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将炭渣破碎成粉粒，向粉粒中加入有机粘结剂并混匀，将粉粒和有机粘结剂混匀后用压片机压制成圆柱状料块，在真空烘箱中烘干20～24h；(2)将步骤(1)中制得的圆柱状料块放入卧式炉中进行蒸馏，通过程序升温待炉温升到蒸馏温度时，保温并蒸馏1～3h；蒸馏后自然冷却至室温，收集蒸馏后炭渣；(3)将石油焦筛选出四种不同粒度，和步骤(2)中蒸馏后的炭渣于混料机中进行混料，然后加入粘合剂；(4)将混料填入圆柱形阳极模具中使用千斤顶压模成型，所述的混料为步骤(3)中添加粘合剂的不同粒度的石油焦及蒸馏后炭渣；(5)焙烧制得炭渣阳极。2.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的炭渣的成分包含碳和电解质，所述的电解质的含量占炭渣的40％～70％；其中，所述的电解质成分包括CaF2、Na3AlF6、Na5Al3F14、Al2O3、AlF3。3.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中炭渣为破碎成100～150目的粉粒；所述的有机粘结剂为无水乙醇，所述的有机粘结剂的加入比例为炭渣质量的5％～15％；所述的圆柱状料块的直径为3cm～6cm；所述的真空烘箱的真空度在20帕以内，温度为120～150℃。4.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中蒸馏温度为800～1000℃；所述的程序升温具体为：经30～60min升温至600℃，然后经40～60min由600℃升温至蒸馏温度。5.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中不同粒度为粒度范围分别在5～10目、10～14目、14～18目及18目以上的四种；所述粘合剂为流体沥青；所述的流体沥青需先加温至160～200℃后放入混料机中作为粘合剂；流体沥青的添加量为12～14％。6.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中各石油焦的粒度范围及配比为：粗颗粒石油焦(5～10目)含量为20～30％，中颗粒石油焦(10～14目)为20～30％，细颗粒石油焦(14～18目)为5～10％，粉状石油焦(100～150目)为25～45％，蒸馏后炭渣(100～150目)5～20％。7.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的石油焦为煅后石油焦；所述的流体沥青为改制煤沥青，其软化点为100℃～120℃。8.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中圆柱形阳极模具温度为160℃～200℃；所述的千斤顶压力为20～30MPa，所述压模成型后静置1～3min。9.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭阳极的方法，其特征在于，所述的步骤(5)中的炭渣阳极的焙烧曲线为：在温度为20～200℃时，焙烧时间为0.5～1h；在温度为200～500℃时，焙烧时间为2～4h；在500℃时，保温时间为3～5h；在温度为500～1050℃时，焙烧时间为1.5～2.5h；在温度为1050℃时，保温时间为2～3h。10.根据权利要求1所述的一种利用铝电解炭渣制备炭