[发明专利]一种高导电性石墨电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导电性石墨电极的制备方法，采用延迟石油焦作为主要原料，导电炭黑和碳化硼作为第一层包覆剂，采用纺丝沥青作为第二层包覆剂，形成三层核壳结构，然后采用压块造粒的工序，对材料进行改性，改变材料的微观结构，提高材料密度、均质性、导电性和抗氧化性。进而可以提高石墨电极的合成成型密度和电流密度，提高导电性和抗氧化性，降低能耗，并延长使用寿命，抗裂性好，特别是减少了中大型石墨电极的更换次数。制备的石墨电极坯的体积密度＜1.78g/cm³，电阻率＜4.2μΩ·m，适用于各种规格型号的石墨电极，解决了现有技术石墨电极导电性和使用寿命受到原料特性限制，指标难以提高的问题。

技术领域

本发明属于石墨电极制备技术领域，具体涉及一种高导电性石墨电极的制备方法。

背景技术

在工业生产中，石墨电极作为导电材料，使用在冶金工业、加热炉、锂电池等行业。例如高温电炉导电电极，是通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，从而达到给炉料加热的目的。但随着工业技术水平的不断提高，各种电炉加热炉型规模的不断扩大，以及对降低耗能的高要求，行业对石墨电极的规格和导电性能也在不断提出更高的性能要求。

目前，石墨电极一般是采用石油焦粉为主料，利用沥青粉进行粘结，经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等工艺过程生产出来的，制备工艺已经相对成熟。这就导致石墨电极的导电性能受到原料性质和成熟工艺的制约性较大，较难有突破性的性能提高，尤其是针对于较大型的石墨电极的导电性能的提高。例如专利CN110615680A公开了一种GHPφ960～φ1420mm超大规格石墨电极及其生产方法，是采用针状焦原料挤压成型，水冷钻孔制备空心电极，通过优质针状焦原料挤压成型以提高导电性、导热性和降低热胀性能，适用于超大规格石墨电极。但这种电极导电性还是受针状石油焦原料的特性限制，并且大型电极的抗氧化性使用寿命也是需要考虑的问题，更换一次电极需要耗费较大成本；因此，想要进一步提高石墨电极的各项性能还是需要从原料复合和工艺改进方向加以提高。

发明内容

针对现有以各类石油焦为原料制备的石墨电极具有性能局限性以及电极的导电性、抗氧化性有待提高的问题，本发明提供一种高导电性石墨电极的制备方法，使用延迟石油焦作为主要原料，添加炭黑导电剂和碳化硼抗氧化剂，采用包覆、捏合造粒复合工艺，改变材料的微观结构，提高石墨电极的合成成型密度和电流密度，提高导电性和抗氧化性，降低能耗，并延长使用寿命。其具体技术方案如下：

一种高导电性石墨电极的制备方法，包括如下步骤：

S1：将延迟石油焦粉碎成中位粒径为300～800μm的颗粒，制成主料A；将导电炭黑和碳化硼分别粉碎成中位粒径为3μm以下的粉体，然后将两种粉体进行气流混合均匀，制成辅料B；将纺丝沥青粉碎成中位粒径为6μm以下的粉体，制成粘结剂C；

S2：按主料A:辅料B＝100:(1.5～8)的质量比，将主料A与辅料B进行混合均匀，然后按主料A:粘结剂C＝100:(0.5～2)的质量比，加入粘结剂C继续混合均匀，得到三层核壳结构的复合料D；

S3：将复合料D进行压块，然后在900～1000℃下进行烧结，得到碳化块，自然冷却后，将碳化块进行粉碎，粉碎成中位粒度为1～6mm的颗粒，得到造粒后的改性料E；

S4：按改性料E:粘结剂C:煤焦油＝100:(10～25):(5～10)的质量比，将改性料E、粘结剂C的熔融液和煤焦油，在150～250℃进行均匀混捏，然后降温至90～100℃进行醒糊20～40min，制得糊状料F；

S5：将糊状料F进行挤压形成电极生坯，然后将电极生坯进行一次烧结处理，烧结最高温度为1200～1300℃，保温24～48h，自然冷却后，得到碳化电极坯；