[发明专利]一种炭块生坯表面涂料及其使用方法与制备方法

说明书

本发明公开了一种炭块生坯表面涂料及其使用方法与制备方法，所采用的技术方案为：以硅酸盐矿物海泡石、膨润土、高岭土、叶腊石等为基体材料，以木粉、秸秆粉、麦麸、米糠等为结构调整剂，以聚乙烯醇、乙烯乙酸酯、丙烯酸、聚氨酯、淀粉为粘结剂，制备用于生产炭块生坯表面涂层的涂料；本发明的优势在于，炭块生坯表面涂层焙烧后，炭块表面形成疏松多孔结构，大幅度降低沥青焦与炭块界面结合强度，从而提高焙烧后炭块表面清理效率，降低生产成本，便于实现机械化炭块表面清理。

技术领域

本发明涉及炭素材料用的炭块生坯表面涂料技术领域，尤其涉及一种炭块生坯表面涂料及其使用方法与制备方法。

背景技术

炭素材料一般以煅后石油焦、石墨粉等为骨料，煤沥青为粘结剂，制备工艺流程为：配料、混捏、成型、焙烧、石墨化；成型后的生坯在焙烧过程中，焙烧温度150-300℃时，煤沥青的粘度急剧下降，而此时煤沥青的热解缩聚反应尚未开始，煤沥青由玻璃态急剧转变成液态，在重力作用及热膨胀下，液态沥青沿着固体炭质物料的空隙扩散迁移至阳极炭块表面；焙烧时炭坯内部发生的煤沥青迁移现象不是糊料的整体迁移，而是煤沥青选择性迁移，其中煤沥青中轻质组分优先发生迁移；这部分煤沥青并与炭块表面的冶金焦填料发生化学吸附，随着焙烧过程的进行，炭块表面的吸附冶金焦填料的煤沥青在炭块表面固结成焦，这种界面结合强度大。

生坯炭块在焙烧过程中，350～550℃温度范围内，煤沥青失重速率达到最大，此阶段煤沥青发生剧烈分解，导致挥发分大量逸出，此后煤沥青以缩聚反应为主；逸出的部分挥发分被炭块表面冶金焦填料吸附，在炭块表面固结成焦，这种界面结合强度大。

目前，这种沥青焦与炭块界面结合强度很大，使焙烧后炭块的表面人工清理相当困难：工作强度大、效率低，成本高；部分企业尝试采用机械清理，但由于沥青焦与炭块界面结合强度大，清理用金属刀片损毁率大，严重时烧毁电机，设备需要经常维修。机械清理方式成本居高不下，同时，机械清理方式对炭块表面破坏严重，从而增大了炭块的化学反应性。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明的目的在于能够制备出一种用于炭块生坯表面涂层的涂料；将涂料均匀涂抹在炭块生坯表面形成涂层，炭块生坯表面涂层焙烧后，形成疏松多孔结构，大幅度降低沥青焦与炭块界面结合强度。

为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：

1.一种炭块生坯表面涂料，包括硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂和H₂O；硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂的重量比为：5％-50％：48％-94％：0.2％-2.0％；所述硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂的总重量作为固体物重量,依据固体物重量获得H₂O的用量，固体物重量、H₂O重量比为：10％～30％：70％～90％。

2.一种炭块生坯表面涂料制备方法：

S1.分别称量获得硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂；硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂重量比为：5％-50％：48％-94％：0.2％-2.0％；将硅酸盐矿物、生物制炭源按重量比混合，得到硅酸盐矿物与生物制炭源混合物；

S2.将硅酸盐矿物、生物制炭源、粘结剂的总重量作为固体物重量,依据固体物重量获得H₂O的用量，固体物重量与H₂O的重量比为：10％～30％：70％～90％；将所述H₂O与粘结剂按重量比混合，制得粘结剂水溶液，往所述硅酸盐矿物与生物制炭源混合物中加入粘结剂水溶液，充分搅拌15-30min，制备出用于生成炭块生坯表面涂层的涂料。

3.一种炭块生坯表面涂料，包括如下步骤：