[发明专利]一种电解铝用低成本碳素阳极及其制备方法

权利要求书

1.一种电解铝用低成本碳素阳极，其原料由粘结剂和骨料组成，其特征在于：所述的粘结剂占碳素阳极原料总重的重量百分数为15~20%，所述的骨料占碳素阳极原料总重的重量百分数为80~85%；

所述的粘结剂由改性酚醛树脂和改性沥青组成，所述的改性酚醛树脂占粘结剂的重量百分数为60~70%，所述的改性沥青占粘结剂的重量百分数为30~40%；

所述的骨料由粒度为2~6mm的酸碱除灰后的炭化稻壳、粒度为0~1mm的无烟煤、粒度为2~6mm的石油焦和粒度为0~1mm的人造石墨组成，其中，酸碱除灰后的炭化稻壳的重量占骨料总重的50~60%，无烟煤的重量占骨料总重的15~20%，石油焦的重量占骨料总重的12~16%，人造石墨的重量占骨料总重的12~16%；所述的酸碱除灰后的炭化稻壳和无烟煤的灰分均低于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%，挥发分低于10%。

2.如权利要求1所述的一种电解铝用低成本碳素阳极，其特征在于：所述的改性酚醛树脂是以酚醛树脂为基体，以B₄C为填料混合制成。

3.如权利要求1所述的一种电解铝用低成本碳素阳极，其特征在于：所述的石油焦为生石油焦。

4.如权利要求1所述的一种电解铝用低成本碳素阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、原料的制备

a、稻壳的炭化

将稻壳放入炭化炉中升温至700℃进行加热炭化，升温过程中： 25~80℃，升温速率为1.3℃/min； 80℃-200℃，升温速率为0.5℃/min； 200℃-700℃，升温速率为4.5℃/min；升温至700℃后保温1小时，然后自然冷却至室温，得到炭化稻壳，备用；

b、无烟煤煅烧

将无烟煤放入煅烧炉中，在1750~2000℃的条件下煅烧，使无烟煤中的灰分挥发，备用；

c、破碎和磨料

将步骤a制得的炭化稻壳依次在破碎机和磨料机上进行破碎和磨细，使磨细后的稻壳粒度达到2~6mm，备用；将步骤b中煅烧后的无烟煤依次在破碎机和磨料机上进行破碎和磨细，使磨细后的无烟煤粒度达到0~1mm，备用；

d、酸碱除灰

分别将步骤c中处理后的无烟煤和炭化稻壳依次放入NaOH溶液和HCl溶液中浸泡，每次浸泡后都进行过滤和洗涤，浸泡后使无烟煤和炭化稻壳的灰分均控制在1%之内，备用；

步骤二、称取原料

e、称取骨料

称取人造石墨、石油焦和步骤d中处理后的炭化稻壳和无烟煤的混合物作为骨料，其中，炭化稻壳占骨料总重量的50~60%，无烟煤占骨料总重量的15~20%，人造石墨占骨料总重量的12~16%，石油焦占骨料总重量的12~16%；

f、称取粘结剂

称取改性酚醛树脂和改性沥青的混合物作为粘结剂，其中改性酚醛树脂占粘结剂总重量的60~70%，改性沥青占粘结剂总重量的30~40%；

g、分别称取步骤e和步骤f中配制的骨料和粘结剂，其中骨料占骨料和粘结剂总重量的80~85%，粘结剂占骨料和粘结剂总重量的15~20%；

步骤三、混捏

h、将步骤g中称取的骨料放入三维立体混料机中混合1~3h，之后将混合好的骨料取出放入恒温烘箱中，在150℃的条件下预热10个小时，备用；

i、将步骤g中称取的粘结剂加热到180℃，备用；

j、将步骤h和步骤i中处理过的骨料和粘结剂加入到双搅刀混捏机中，在145~155℃的条件下混捏15~20min，然后取出混捏后的混合物备用；

步骤四、模压成型

将步骤j中取出的混合物冷却至40~50℃，之后用油压机在8~10MPa压力下压制成型，将成型的生坯试样烘干后埋入放有填充料的刚玉坩埚中，所述生坯试样的周围至少有10mm厚的填充料；

步骤五、焙烧和冷却

将步骤四中的刚玉坩埚放入马弗炉中经以下几个阶段进行焙烧和冷却，焙烧过程中： 25~110℃，升温速率为3.5℃/min； 110℃-160℃，升温速率为1.7℃/min； 160℃-200℃，升温速率为1.3℃/min； 200℃-550℃，升温速率为0.15℃/min； 550℃-620℃，升温速率为0.3℃/min；620℃-720℃，升温速率为0.8℃/min；720℃-1020℃，升温速率为1.25℃/min；升温至1020℃后保温1小时，然后进入冷却阶段，冷却过程中：1020℃-800℃，降温速率为0.8℃/min；冷却至800℃后自然降温至250-350℃时出炉，即可得到成品。

5.如权利要求4所述的一种电解铝用低成本碳素阳极的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中采用的填充料为冶金焦粉。