石墨化阴极炭块制备工艺探究
第37卷第2期
2 0 1 7年4月
黑龙江冶金
Heilongjiang Metallurgy
Vol.37 No.2
April20 17石墨化阴极炭块制备工艺探究
杨健壮
(兰州资源环境职业技术学院冶金工程系，甘肃兰州730021)
摘要:本文以无烟煤为主要原料，分别配以不同比例的石油焦粉，再加人20%改质沥青，人工搅拌冷混均匀，在35 MPa压力下热模压成型成一定规格的生坯，在电阻炉中焙烧后，置于石墨化炉中进行石墨化。通过检测 炭块电阻率、密度、抗压强度等参数，探究炭块制备方法对其性能的影响。
关键词:石墨化；阴极炭块;制备
Study on the properties preparing ofgraphite cathode carbon blocks
Yang Jianzhuang
(1. LanzhouResources&Environment Vcc - Tech College Metallurgical Engineering
Department Gansu Lanzhou 730021, China)
Abstract ： Select suitable anthracite as the main material, match with 20% modified pitch and differ-ent proportion petroleum coke powder, respectively. Matched material are mixed artificially at room temperature. The green samplemolding under 35 MPa pressure in hot mould. The green sampleshave been baked in resistance furnace. After that the samples have been graphitedin graphitizationfumace. Effects of preparationmethods on their properties through test parameters of resistivity, density and compressive strength.
KeyWords ：graphitization； cathode carbon blocks; properties preparing
高石墨化度的石墨化阴极炭块，电阻率低、膨 胀率低，抗熔盐侵蚀能力强，抗热震性能好，铝电 解槽阴极压降较低，大大降低了铝电解的单位电 耗，而且提高了电解槽的使用寿命，降低了生产成 本[1]。其主要用于现代大容量高效型铝电解槽，是阴极炭块的发展方向之一[2]。而炭块制作工艺 对其质量好坏有很大影响。本文通过对配料、混 捏与成型等工序的研究，探索提高炭块质量的工 艺条件。1无烟煤基炭块的制备
l.i原料选择
选取煅后宁夏太西煤，煅后石油焦作为基本 骨料，改质沥青为粘结剂。
1.2无烟煤基炭块的制作
参照工业试验选取合适的粒度组成，以无烟 煤为主要原料，分别配以一定比例的石油焦和20%改质沥青。阴极炭块生坯的制作过程如下：
(1)配料。阴极炭块的粒度配比如表1所示。
表1炭块配比比例
试样炭块组成 〇.5~ 2 m m无烟煤0.2 ~ 0.5 m m无烟煤<0. 2 m m无烟煤<0.2 m m石油焦A全无烟煤45%10%45%0
B无烟煤+30%石油焦45%10%15%30%
C无烟煤+40%石油焦45%10%5%40%
D无烟煤+45%石油焦45%10%045%
收稿日期=2017 -05 -17
作者简介:杨健壮（1989 -)，毕业于东北大学冶金工程专业，现工作于兰州资源环境职业技术学院，从事高炉炼铁和铝电 解方面的教学工作。
33
年产5000吨锂离子电池负极材料石墨化项目可行性研究报告
年产5000吨锂离子电池负极材料石墨化项目可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 高级工程师：高建
目录 第一章项目总论 (1) 1.1项目概况 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2建设单位 (1) 1.1.3拟建设地点 (1) 1.1.4建设内容与规模 (1) 1.1.5项目性质 (2) 1.1.6项目总投资及资金筹措 (2) 1.1.7建设期 (3) 1.2编制依据和原则 (4) 1.2.1编制依据 (4) 1.2.2编制原则 (4) 1.2.3编制范围 (5) 1.3主要技术经济指标 (6) 1.4可行性研究结论 (7) 第二章项目建设背景及必要性分析 (9) 2.1项目建设背景 (9) 2.2项目建设的必要性概述 (13) 2.2.1本项目的符合国家新能源产业发展的需求 (13) 2.2.2本项目的建设，符合国家产业政策 (14) 2.2.3项目是当地居民脱贫致富和增加就业的需要 (14) 2.2.4项目具有良好的社会效益 (14) 第三章项目市场分析与预测 (16) 3.1锂电池负极材料市场分析 (16) 3.2锂电池负极材料的分类、用途及发展趋势 (17) 3.3市场定位 (18) 3.4市场竞争力分析 (18) 第四章项目整体规划分析 (21) 4.1建设规模 (21) 4.2产品方案 (21) 第五章项目选址及建设条件 (23) 5.1项目选址 (23) 5.1.1项目建设地点 (23) 5.1.2项目用地性质及权属 (23) 5.1.3场地状况 (23) 5.2建设条件分析 (23) 5.2.1交通、能源供应条件 (23) 5.2.2施工条件 (24) 5.2.3公用设施条件 (24) 第六章技术方案、设备方案与工程方案 (25) 6.1技术方案 (25) 6.1.1 技术方案选择的原则 (25) 6.1.2项目实施的技术方案 (25) 6.2设备方案 (26) 6.2.1设备选型原则 (26) 6.2.2设备方案 (26)
阳极炭块基础知识
阳极炭块基础知识： 碳素是什么？ 炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。 炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极、高功率电极、超高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。 我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。下面介绍炭素制品的分类及说明。 一、炭和石墨制品 (一)石墨电极类 主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极包括： （1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A/m2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。 （2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。 （3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25 A/m2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。 （4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25 A/m2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。 （二）石墨阳极类 主要以石油焦为原料，煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成。一般用于电化学工业中电解设备的导电阳极。包括： （1）各种化工用阳极板。 （2）各种阳极棒。 （三）特种石墨类 主要以优质石油焦为原料，煤沥青或合成树脂为粘结剂，经原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次侵渍、纯化及石墨化、机加工而制成。一般用于航天、电子、核工业部门。 它包括光谱纯石墨，高纯、高强、高密以及热解石墨等。 （四）石墨热交换器 将人造石墨加工成所需要的形状，再用树脂浸渍和固化而制成的用于热交换的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨为基体加工而成的换热设备，主要用于化学工业。包括：
炭渣和废阴极炭块回收
铝工业是国民经济的基础工业，也是高能耗、高污染行业，其健康协调可持续发展越来越受到更多人的支持和关注。目前影响铝工业可持续发展的瓶颈问题主要是外排的固体废物，其中包括铝电解炭渣和废阴极炭块。 目前，世界电解铝工业均采用埃尔-霍鲁法生产工艺，即在冰晶石-氧化铝的熔盐体系中电解还原制取金属铝。据工业铝电解槽的氟平衡调查统计结果，每生产一吨铝平均消耗30kg氟（从冰晶石、氟化铝和其它氟盐换算得出），其中30～40%渗透入碳阴极中。按每吨铝计算，大约有10kg氟被电解槽的碳阴极吸收。 我国的电解槽一般在3～6年之后就要进行大修，大修时从电解槽刨出大量含有氟盐电解质的阴极炭块。随槽龄不同，废旧阴极炭块中的电解质含量有所不同，一般槽龄越长电解质含量越高。以4年槽龄的废旧阴极炭块来看，电解质含量约30～40%，大体上主要是氟化钠和冰晶石，其余为少量的氧化铝、氟化钙、碳化铝和氰化物等。 炭渣和废阴极炭块是铝电解工业中不可避免排放的废渣。到目前为止，炭渣和废旧阴极炭块仍露天堆放，可溶性的氰化物和氟化物侵占土地、污染大气和水体，已经引起人们的高度重视。国内外的铝电解企业和相关研究人员已进行了大量的研究工作和工业试验。但是由于处理成本过高和易于引起二次污染，尚未开发出一种足够经济环保从而被铝电解企业所广泛接受和推广的处理工艺，以彻底解决炭渣和废旧阴极炭块的污染和资源浪费问题。 炭渣和废阴极炭块的主要组成是炭和电解质，都是铝电解工业所用的宝贵原料。为了避免环境污染和提高经济效益，需要采用合理技术实现炭和电解质的分离回收。浮选法是一种低能耗、易操作的环保分离处理技术。东北大学对炭渣和废阴极炭块无害化和资源化进行了
中国铝用阴极炭块的现状与发展
CARBON TECHNIQUES 炭 素 技 术 2011年第4期 第30卷 2011№4Vol．30 作者简介：潘三红 男 汉族，1967年12月生，工程师，现 从事炭素生产工艺技术研究与管理工作，在《炭素技术》发表论文11篇，获省部级科技进步奖1项，主编的《铝用炭素煅烧工培训教材》由中国矿业大学出版社出版。收稿日期：2011－02－01 中国铝用阴极炭块的现状与发展 潘三红，米寿杰 （山东兖矿炭素制品公司，山东邹城 273500） 摘要：阐述了铝用阴极炭块与电解铝产量和技术的发展关系，简述了我国铝用阴极炭块质量的技术改进措施和取得的技术 进步，并针对存在的问题提出了发展思路。关键词：阴极炭块；电解铝；技术进步中图分类号：TQ127．11;TF821 文献标识码：B 文章编号：1001-3741（2011）04-41-04 Situation and development of cathode carbon blocks for aluminium in China PAN San -hong,MI Shou -jie （Yankuang Carbon Co.,Ltd.,Shandong Zoucheng 273500，China ） Abstract:The relations between the output of cathode block and electrolytic aluminium and the technical development were summarized in this article.The measures for improving the quality of cathode block and technology advancement were described,and the problems existed were put forth. Key words :Cathode block;electrolytic aluminium;technology advancement 1铝用阴极炭块的发展历程 铝用炭素材料是铝电解用炭素材料的简称，在 炭素材料中产量和用量最大。根据炭素材料在电解槽中的位置和作用不同，铝用炭素材料可分为铝用阳极材料和铝用阴极材料两大类（包括糊类和炭块类新产品）。铝用阴极炭块是以煅烧无烟煤、人造石墨、石油焦等为骨料，煤沥青等为黏结剂制成的，主要用于铝电解槽炭质内衬。这类炭素材料经过加工、砌筑或捣固，构成铝电解槽槽底和槽侧壁的主体，用于盛装铝电解反应所需的电解质和生产的铝液，并将电流通过嵌入阴极中的钢棒导出槽外。 铝用炭素材料具有抗高温、耐腐蚀、导电性能好等特性，因此，自从1886年霍尔（Hall ）和埃鲁特（Heroult ）发明电解法生产金属铝以来，就一直被用作铝电解槽的内衬和导电阴极。最初使用的是用炭糊捣打成的整体炭素阴极；1920年出现了预焙阴极炭块，为提高抗电解质侵蚀能力，现在用煅烧无烟煤为骨料进行生产，并称之为普通阴极炭块；本世 纪50年代开始使用石墨及半石墨阴极炭块，这种材料比普通炭块导电、导热性能好，耐电解质侵蚀能力强，有较好的强度和抗热震性能；惰性阴极材料（如TiC 、NbN 、TiB 2等）、SiC 侧部材料是铝电解槽的新型阴极材料。 中国铝用阴极炭素材料的生产是与铝工业同步发展起来的，1954年第一个铝厂———抚顺铝厂投产，以后其他铝厂陆续投产建设，与其相适应的铝用炭素材料也逐步发展起来。在20世纪50年代初，吉林炭素厂年产2000t 阴极炭块及配套糊料生产线建成投产。其后，陆续建成的兰州炭素厂、上海炭素厂、山西炭素厂都生产阴极炭素材料。20世纪70年代，我国已能生产规格为400mm ×400mm 普通阴极炭块，全国的生产规模约为1.7万t （含糊 0.4万t ）。20世纪80年代初贵州铝厂从日本引进了 以电煅无烟煤为主要原料生产阴极炭块和配套阴极糊料的生产线，可以生产规格为3250mm ×515 mm ×450mm 的半石墨阴极炭块及其配套半石墨阴极糊，供大型预焙电解槽使用，1992年扩建后产能达2.0万t ，其中含糊料0.6万t ，使我国阴极炭素材 料生产的装备水平、产品质量有很大提高。“七五”、“八五”期间，国家实行“优先发展铝”的方针，阴极材料的生产得到迅速发展，有30余家中小企业先后投产。20世纪90年代中期以来，全国铝用阴极材
行业标准《铝电解用石墨质阴极炭块》编制说明
YS/T 623-201X 铝电解用石墨质阴极炭块 编制说明 （送审稿） 中铝贵州分公司 2012.2.13
YS/T 623-201X铝电解用石墨质阴极炭块编制说明 （送审稿） 1、任务来源 根据工业和信息化部《关于印发2011年第二批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科[2011] 134号）及有色标委[2011] 23号关于转发2011年第二批有色金属行业标准制（修）订项目计划的通知安排，有色行业标准《铝电解用石墨质阴极炭块》由中国铝业贵州分公司、青铜峡青鑫炭素、山东兖矿炭素、山西晋阳碳素、郑州浩宇炭素、宁夏宁平炭素、云南万盛炭素负责起草，由山西三晋炭素、方圆集团鲁山新兴炉衬材料有限公司参加起草。项目编号2011-0901T-YS，项目起始年限为2011年，完成年限为2012年。 2、主要起草单位概况与优势 中国铝业贵州分公司位于贵州省贵阳市白云区境内，离贵阳市老城区和市政府所在地—金阳新区，分别约为15公里和8公里左右。有自备的铁路和公路专用线与国铁干线和210国道相连，具有地理位置优越和交通便利的优点。现有员工8000人，各类专业工程技术人员600余人。 该公司旗下的碳素厂，早期的生产工艺和设备于上世纪八十年代全套从日本引进，是一个能生产各类阴、阳极制品的综合企业，已具有三十余年的生产经历，率先开发出各类形状和结构的预焙阳极、半石墨质阴极碳块、高石墨质系列阴极碳块、全石墨质阴极碳块、石墨化阴极碳块、各类阴极捣固糊、电极糊以及各种规格的高炉碳砖和微孔砖。现已形成年产阳极制品23万吨、阴极制品和各种冶炼炉专用材料2.5万吨的综合生产能力。 3、工作简况 计划下达后，由中铝贵州分公司负责，组织成立了起草小组，主要进行以下工作： 1）确立标准起草遵循的基本原则； 2）收集相关技术资料； 3）查阅国外先进标准； 4）确定产品主要技术内容； 5）对全国主要生产厂家的产品进行取样 6）对样品进行分析测试； 7）根据测试数据确定技术指标取值范围； 8）编写征求意见稿草案； 9）形成最终送审稿。 4、标准制定原则与标准的主要内容 4.1 标准制定遵循以下的基本原则 A、实事求是原则 按照我国自然资源、生产、使用、流通和法规等实际情况。 B、科学、合理原则 参照法国沙瓦公司的指标体系和产品标准，积极采标，做到技术先进、指标科学与合理。 C、用户为主的原则 D、和谐一致的原则 与本标准相关联的分析标准和分析方法要协调一致和衔接配套，并符合我国标准体系的
负极材料综述
锂电负极材料综述 1、概述 锂电负极材料需具备可逆地脱／嵌锂离子，这类材料要求具有以下要求： ①正负极的电化学位差大，从而可获得高功率电池； ②锂离子的嵌入反应自由能变化小； ③锂离子的可逆容量大，理离子嵌入量的多少对电极电位影响不大，这样可以保证电池稳定的工作电压； ④高度可逆嵌入反应，良好的电导率，热力学稳定的同时还不与电解质发生反应； ⑤循环性好，具有较长循环寿命； ⑥锂离子在负极的固态结构中具有高扩散速率； ⑦材料的结构稳定、制作工艺简单、成本低。 2、负极材料介绍 目前锂离子二次电池的负极材料主要有两大类：碳负极材料和非碳(金属氧化物)材料。 2.1 碳负极材料 碳材料对锂的电位比较低，一般小于1V，是较理想的负极材料，也是人们探索研究最多的一种材料，目前己商业化的锂离子电池所用的负极材料几乎均是碳材料。
锂电池中具实用价值和应用前景的碳主要有三种：(1)高度石墨化的碳；(2)软碳和硬碳；(3)碳纳米材料。 2.1.1石墨类碳负极材料 石墨类碳负极材料具有以下特点：导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，适合锂的嵌入脱嵌；充放电比容量可达300 mAh/g 以上，充放电效率在90％以上，不可逆容量低于50 mAh/g；锂在石墨中脱嵌反应发生在0～0.25V左右(Vs．Li+/Li)，具有良好的充放电电位平台。它分为人造石墨和天然石墨。 石墨类负极材料具体分类图 人造石墨是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900～2800℃经高温石墨化处理制得。常见人造石墨有中间相碳微球(MCMB)、石墨化碳纤维。MCMB的优点：球状颗粒，便于紧密堆积可制成高密度电极；光滑的表面，低比表面积，可逆容量高；球形片层结构，便于锂离子在球的各个方向迁出，可以大倍率充放电。应用
【CN110127649A】一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910373382.5 (22)申请日 2019.05.06 (71)申请人 广西纳保环境科技有限公司 地址 531500 广西壮族自治区百色市田东 县乐德路1号 (72)发明人 周佐 罗轩 秦祖赠 谢新玲 苏通明 何珍莉 李启后 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) C25C 3/08(2006.01) C01B 7/19(2006.01) C01F 7/02(2006.01) C01D 5/08(2006.01) (54)发明名称一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法(57)摘要本发明公开一种铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法，该方法将铝电解槽废旧阴极炭块原料经过破碎、粉碎、球磨形成粉末后加入双氧水以除去氰化物；再加入浓硫酸反应生成氟化氢气体，通入冷凝吸收塔，用去离子水或低浓度氢氟酸溶液循环吸收后，得25％-40％的氢氟酸产品；炭粉经加NaOH中和、过滤、干燥后可作为加工新阴极的原料循环使用；最后，滤液中所含大量硫酸钠经浓缩后可得硫酸钠晶体。本发明的优点：工艺先进，优势明显，实现回收利用过程环境污染物“零”排放；经过处理后的废旧阴极炭块达到可重复利用加工新阴极炭块的目的，并将原废旧阴极炭块中的主要有害成分氟转变成高副加值氟化氢， 实现对氟的循环利用。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110127649 A 2019.08.16 C N 110127649 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110127649 A 1.一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法，其特征在于，处理过程包括以下步骤：将电解铝电解槽废旧阴极炭块原料破碎、研磨至小于45目的炭粉；在炭粉中按重量比1∶1加入浓度为30wt％的双氧水，在80℃、50～200rpm搅拌10～30min以分解氰化物以及过量双氧水；将去除氰化物的物料，按原炭粉重量的5～7倍量加入95～98wt％的浓硫酸，在120℃和100～200rpm的搅拌速度下，生成HF气体；将HF气体通入氟化氢冷凝吸收塔，用去离子水或低浓度氢氟酸循环吸收，获得浓度为25～40wt％的高浓度氢氟酸；去除氟后的炭粉降温至室温，加入浓度为40wt％NaOH水溶液至pH值为5，获得沉淀，沉淀经过滤、洗涤、在60℃烘干后得可供加工新阴极炭块的炭粉；滤液继续加浓度为40wt％NaOH溶液至pH值达7左右，经过滤、洗涤、80℃烘干后得氢氧化铝沉淀，可经1000℃煅烧后得氧化铝；上一步滤液经蒸发浓缩后，得Na2SO4·10H2O(芒硝)。 2
铝电解槽全石墨化阴极碳块的应用
铝电解槽全石墨化阴极碳块的应用 全石墨化阴极碳块的优越性能主要表现为降低炉底压降和延长电解槽的使 用的寿命。 一、全石墨化阴极炭块试验电解槽的内衬及筑炉工艺改进。 1、在不违背电解槽三场设计原则的前提下,我们对试验槽的内衬结构进行了合理的设计优化，以增强电解槽底部隔热保温性能和减少全石墨化阴极散热率高的负面影响。 （1）在保证炉膛深度不变的前提下，在试验槽炉底增加了一层厚10mm的石棉板，并相应减少10mm厚的干式防渗料，加强了炉底保温。 （2）试验槽投入运行后，在槽壳底部和各阴极方钢出口端，增添了20mm 厚的硅酸铝纤维粘保温层，减少了槽底和阴极方钢散发的热量。 2、根据碳素公司多年来的生产经验，设计方案中，我们选用了冷捣式全石墨质阴极碳间糊进行筑炉。其筑炉方案及其它所用材料按原方案要求保持不变。 二、电解槽启动及运行情况： 1、焙烧启动： 两试验槽于2004年12月通电焙烧，其焙烧启动一切正常。均采用焦粒—石墨粉混合料(石墨粉含量30%)焙烧工艺和无效应湿法启动。用分流片进行分流控制电流上升速度与温度上升速度。起步电流21KA，瞬间冲击电压4.17V，相比其它常规槽通电时瞬间电压（5.3～6V）要低1伏多。 焙烧过程中，从测量阳极和阴极导电棒的电流分布情况得知：试验槽的电流分布十分均匀，整个焙烧过程的槽电压相对较低。全石墨化阴极炭块的电阻率低的特点已明显表露出来，均匀焙烧，对延长电解槽使用寿命有着良好的影响。 2、启动后期的管理与调整： 保持高分子比建炉膛，确保槽温缓慢有序地下降，伴随炉膛建立过程，逐步降低电压和增加保温料。在三个月非正常期将槽设定电压逐步降至4.16伏（对比槽设定电压为4.20V）。此时检测电解极距为：5～5.5cm，从启动后第2天开始，按规定检测炉底电压降。 试验槽转入非正常期运行后，由于缺乏对试验槽后期建炉膛管理上的技术及经验，试验槽运行前半年热平衡始终未能达到最佳状态，槽电压偏高，再加上基层生产操作管理上的习惯性人为干扰，给现场电解微机的正常运行及自动控制带来了不利影响，致使试验槽启动后前半年（2005年1月～8月），槽工作电压居高不下（与正常槽工作电压相当），炉膛尚未完全规整和建立，槽电流效率偏低（4月～8月平均为93%左右）。 3、2005年8月，修改完善相应的工艺技术管理方案；在试验槽槽壳外围各阴极方钢端部用包裹硅酸纤维粘的办法减少阴极方钢散热量；在2台槽壳外底部加上一层20mm硅铝毡，加强保温；加强现场生产检查与监督；管理规范一线员工不良操作习惯；尽量减少人工对现场计算机的干扰；并将试验槽设定电压按照10～20mv/次的下降规律逐渐下降，最终将其稳定在了目前最合适的最低设定电压4.16V上。试验槽达到了稳定的热平衡状态。
阴极炭块
重庆铝业环保搬迁大板锭项目 第一批“预焙槽阴极碳块及配套材料”采购项目 技术协议 买方（甲方）：重庆旗能电铝有限公司 卖方（乙方）：山西亮宇炭素有限公司 2011年9月
1 工程概况 重庆旗能电铝有限公司项目位于重庆市綦江县古南镇河坝村，距重庆市区约60Km，。该项目年设计产能66万吨铝型材；与之配套的炭素产品年产能34万吨；建设期为2年，一期计划于2012年下半年投产。 2工作环境条件 2.1 自然环境 年平均气温：18.7℃ 极端最高气温：44.5℃ 极端最低气温：-1.7℃ 年均降水量：1039.0mm 最大积雪深度：4cm 年平均相对湿度：78% 地震基本烈度：Ⅵ度（中国烈度） 2.2 海拔高度 设备安装厂房操作面海拔高程：265m 2.3 交通运输与通讯 1飞机场 本项目地址距离重庆飞机场约65km。 2铁路 最近的铁路货运站为綦江火车北站。铁路运输允许的最大限制尺寸应满足铁路运输2级超限的有关规定。 3厂区交通
设备进厂交通为公路进厂。 2.4 使用环境条件 ·电流正常电流强度420KA-450KA。 ·预焙槽槽壳侧面温度：200～750℃ ·预焙槽槽底温度：50～150℃ ·电解质温度：950～1000℃ ·最大磁场：150GS 3 工作内容 卖方的工作内容包括预焙槽车间的148台槽所需的3552块阴极炭块及配套糊料和侧部炭块的制造、包装、运输、现场开箱检查、验收。卖方应保证材料、文件和技术服务按合同要求的时间及内容进行，每个预焙槽系列由两栋厂房平行排列，每栋预焙槽厂房配置148台GP-420KA预焙槽。 4质量要求 4.1总的技术要求 4.1.1所有预焙槽用预焙槽阴极碳块及配套材料的正确制造，买方欢迎卖方提供优于本技术协议要求的先进、成熟、可靠的设计和制造。买方不接受带有试制性质的材料及制造技术，如果采用带有试验性质的技术，必须征得买方同意。 4.1.2预焙槽用阴极碳块及配套材料应采用先进、可靠的加工制造技术，应有良好的表面几何形状及合适的公差配合。 4.1.3所用的材料应符合有关规范的要求，且应是全新的和优质的，并满足当地环境条件的要求。外购材料须选用优质、节能、先进的产品，并有生产许可
石墨负极材料
1.负极材料企业 杉杉、BTR、长沙海容（摩根）、汕头诚翔、湖南辉宇、青岛大华、远东、弘光、红顶、金卡本、瑞富特、华容、斯诺、湖南星光、余姚宏远、北京创亚、佛山三高、大阪石墨、长沙星城、金润、江苏镇江华邦能源材料有限公司 目前在国内，负极材料领先企业主要包括深圳贝特瑞、上海杉杉和长沙海容。 而在全球范围内，负极材料的市场份额主要集中在日本日立、日本精工碳素、JFE日本钢铁、三菱、中国贝特瑞、杉杉股份6大厂家2.碳负极材料分类 锂电池中具实用价值和应用前景的碳主要有三种：(1)高度石墨化的碳；(2)软碳和硬碳；(3)碳纳米材料。 2.1石墨类碳负极材料（动力电池负极普遍用该种材料）
人造石墨（主流产品）是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900～2800℃经高温石墨化处理制得。常见人造石墨有中间相碳微球(MCMB)、石墨化碳纤维。MCMB的优点是可逆容量高、可大倍率充放电，应用方向为动力电池和倍率电池。缺点：价格略高、容量略低，在高容量和超高容量型产品中处于劣势（经常进行掺杂等改性手段制成高端产品）。 天然石墨一般都以天然石墨矿石出现。在锂电应用中需要提纯为含碳在91～99%的高碳石墨，多以常用化学方法提纯。天然石墨由于表面有较高的活性点，比表面高，不能直接用作负极材料，需要做表面改性处理。优点：嵌锂电化学容量高；放电电压平台平稳；来源广泛，加工工艺成熟，制造成本低；加工性能优秀。缺点：与电解液相容性差，电解液分解，SEI膜不稳定；溶剂共嵌入，石墨层剥离，循环稳定性差，衰减快，电池鼓胀；辊压造成各粒子晶体c轴平行且垂直板面，空隙小,大倍率充放电效率低。 3.碳负极材工艺流程
铝用阴极炭块安全生产规范
铝用阴极炭块安全生产规范 1 范围 本标准规定了铝电解用阴极炭块安全生产的基本安全要求和设备设施安全作业要求等。 本标准适用于铝电解用阴极炭块生产企业的设计、施工、安装、生产和设备检修、维护中的安全管理。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 3095 环境空气质量标准 GB 4053.1 固定式钢直梯安全技术条件 GB 4053.2 固定式钢斜梯安全技术条件 GB 4053.3 固定式工业防护栏安全技术条件 GB 4053.4 固定式工业钢平台安全技术条件 GB 4387 工业企业厂内铁路、道路运输安全规程 GB 8958 缺氧危险作业安全规程 GB 8978 污水综合排放标准 GB 12348 工业企业厂界噪声标准 GB 15600 炭素生产安全卫生规程 GB 15630 消防安全标志设置要求 GB 16297 大气污染物综合排放标准 GB 18218 危险化学品重大危险源辨识 GB 50034 工业企业照明设计标准 GB/T 11651 个体防护装备选用规范 GBZ 1 工业企业设计卫生标准 AQ/T 9002 生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则 电监［2011］23号发电企业安全生产标准化规范及达标评级标准 国电发［1999］579号汽轮机运行规程 3 基本安全要求 3.1 设计 3.1.1 新建、改建及扩建项目的安全设施，职业健康安全、环保设施，应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。安全设施的投资应纳入建设项目概算。 3.1.2 建设工程的安全设施设计，应由具有相应资质的设计单位承担，必要时需经安全生产监督管理部门审查同意。安全设施设计若作重大变更，须经原设计单位同意，并报原审查部门审查同意。建设工程初步设计文件应有安全生产、职业健康、环境保护、消防专篇文件，安全卫生设计应贯穿于各专业设计之中。3.1.3 建设项目的安全设施设计应当包括主要灾害的防治措施。所确定的设施、设备、器材等应当符合国家标准和行业标准。 3.1.4 设计应技术先进，经济合理，安全可靠。应优先选用安全程度高的工艺与设备，以提高机械化与自动化水平，减轻操作者的劳动强度，减少人身危害因素。 3.1.5 对引进国外技术项目或设备配套项目的设计，应符合国家有关安全生产的法律法规。 3.1.6 厂房设计应考虑良好的通风散热、防洪防雪、采光照明等外部环境条件。 13
经典-天然石墨与人造石墨的区别
天然石墨与人造石墨负极材料辨别方法剖析 锂离子电池发展20年来,理论与学术界均未对锂离子电池用碳(石墨类)负极材料:天然石墨和人造石墨负极材料的辨别方法进行深入剖析,并明确科学的辨别与判定方法，因此行业出现了天然石墨和人造石墨负极材料边界不清，鱼龙混杂的现象，给材料的合理、有效使用造成了极大影响。 天然石墨负极材料系采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表面等工序处理制得，其高结晶度是天然形成的。而人造石墨负极材料是将易石墨化碳如石油焦、针状焦、沥青焦等在一定温度下煅烧，再经粉碎、分级、高温石墨化制得，其高结晶度是通过高温石墨化形成的。正是由于两者在原料和制备工艺上存在本质的差别，使其在微观形貌、晶体结构、电化学性能、加工性能上存在明显差异。为了统一标准、科学辨别、正确判定天然与人造石墨负极材料，现将经过多年探索、反复验证、切实可行的科学辨别方法公之于众： 1、天然石墨与人造石墨负极材料微观形貌差异——SEM剖面分析法 天然石墨负极材料SEM剖面图人造石墨负极材料SEM剖面图 在微观结构上，天然石墨是层状结构，其SEM剖面图中保留了鳞片石墨的层状结构，片状结构间有大量空隙存在；而人造石墨负极材料为焦类、中间相类在高温石墨化过程中，晶体结构按ABAB结构重新排列，并聚合收缩，其内部致密、无缝隙。 2、天然石墨与人造石墨负极材料晶体结构差异——X射线衍射法
从晶体结构看，天然石墨负极材料结晶度高，在XRD图谱上其(002)晶面衍射峰角度更高，层状结构完整、层间距小、取向性(I002/I110)明显，从43-45度对应的(101)晶面衍射峰位置及46-47度的对应的(012) 晶面衍射峰位置，可以看出天然石墨存在明显的2H相和3R相，而人造石墨只存在2H相。六方石墨（2H）和菱方石墨（3R）的XRD谱图如下: 3、天然石墨与人造石墨负极材料无序度(ID/IG)差异——拉曼光谱分析法 对于未经石墨化处理的天然石墨与人造石墨，除了根据SEM剖面图、XRD晶体结构图及其参数进行区别外，拉曼光谱测试的无序度ID/IG也是区别这两类石墨的有效方法。天然球形石墨的无序度ID/IG一般为0.4~0.85，未经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.9~1.6，未经石墨化处理的新型改性天然石墨无序度ID/IG一般为0.2~0.6。人造石墨的无序度ID/IG一般为 0.04~0.34。整体上，未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的无序度ID/IG 比人造石墨负极材料的无序度ID/IG大。经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.17~0.36，人造石墨的无序度ID/IG一般为0.04~0.34，经石
石墨化阴极炭块制备工艺探究
第37卷第2期 2 0 1 7年4月 黑龙江冶金 Heilongjiang Metallurgy Vol.37 No.2 April20 17石墨化阴极炭块制备工艺探究 杨健壮 (兰州资源环境职业技术学院冶金工程系，甘肃兰州730021) 摘要:本文以无烟煤为主要原料，分别配以不同比例的石油焦粉，再加人20%改质沥青，人工搅拌冷混均匀，在35 MPa压力下热模压成型成一定规格的生坯，在电阻炉中焙烧后，置于石墨化炉中进行石墨化。通过检测 炭块电阻率、密度、抗压强度等参数，探究炭块制备方法对其性能的影响。 关键词:石墨化；阴极炭块;制备 Study on the properties preparing ofgraphite cathode carbon blocks Yang Jianzhuang (1. LanzhouResources&Environment Vcc - Tech College Metallurgical Engineering Department Gansu Lanzhou 730021, China) Abstract ： Select suitable anthracite as the main material, match with 20% modified pitch and differ-ent proportion petroleum coke powder, respectively. Matched material are mixed artificially at room temperature. The green samplemolding under 35 MPa pressure in hot mould. The green sampleshave been baked in resistance furnace. After that the samples have been graphitedin graphitizationfumace. Effects of preparationmethods on their properties through test parameters of resistivity, density and compressive strength. KeyWords ：graphitization； cathode carbon blocks; properties preparing 高石墨化度的石墨化阴极炭块，电阻率低、膨 胀率低，抗熔盐侵蚀能力强，抗热震性能好，铝电 解槽阴极压降较低，大大降低了铝电解的单位电 耗，而且提高了电解槽的使用寿命，降低了生产成 本[1]。其主要用于现代大容量高效型铝电解槽，是阴极炭块的发展方向之一[2]。而炭块制作工艺 对其质量好坏有很大影响。本文通过对配料、混 捏与成型等工序的研究，探索提高炭块质量的工 艺条件。1无烟煤基炭块的制备 l.i原料选择 选取煅后宁夏太西煤，煅后石油焦作为基本 骨料，改质沥青为粘结剂。 1.2无烟煤基炭块的制作 参照工业试验选取合适的粒度组成，以无烟 煤为主要原料，分别配以一定比例的石油焦和20%改质沥青。阴极炭块生坯的制作过程如下： (1)配料。阴极炭块的粒度配比如表1所示。 表1炭块配比比例 试样炭块组成 〇.5~ 2 m m无烟煤0.2 ~ 0.5 m m无烟煤<0. 2 m m无烟煤<0.2 m m石油焦A全无烟煤45%10%45%0 B无烟煤+30%石油焦45%10%15%30% C无烟煤+40%石油焦45%10%5%40% D无烟煤+45%石油焦45%10%045% 收稿日期=2017 -05 -17 作者简介:杨健壮（1989 -)，毕业于东北大学冶金工程专业，现工作于兰州资源环境职业技术学院，从事高炉炼铁和铝电 解方面的教学工作。 33
阴极炭块
阴极炭块 简介 阴极炭块(底块)(cathode carbon block) 以优质无烟煤、焦炭、石墨等为原料制成的炭块。用作铝电解槽的阴极。它砌筑在电解槽底部亦称底部炭块。特性阴极炭块起导电和构成电解槽内衬双重作用。铝电解生产要求阴极炭块有耐高温。耐熔盐侵蚀和导电、导热性能良好及机械强度高、抗热震性好和抗钠侵蚀性强等特性，这有利于和铝电解生产节能和槽寿命的提高。 制备 阴极炭块的种类根据制品的质量要求、选用的原料和采用工艺条件，中国对阴极炭块基本划分为普通阴极炭块、半石墨质炭块和石墨质炭块3大类。普通阴极炭块以1250～1350℃煅烧的无烟煤为主要原料。半石墨质炭块根据生产工艺不同分为两种。 一种是以优质高温电煅烧无烟煤或者，以较多的石墨碎块甚至全部用石墨碎块为骨料，成型后的生坯制品只经过焙烧(焙烧温度不超过1200℃)不再进入石墨化炉热处理，这种炭块称半石墨质炭块。 另一种用较多的易石墨化的焦炭为骨料，生制品焙烧以后再进入石墨化炉在1800～2000℃的温度下进行热处理，这种炭块称半石墨(化)炭块。前者的强度、硬度较高，后者的导电性能及整体性效果较好。石墨质炭块，以易石墨化焦为原料，其石墨化处理温度应达到2500℃左右。 半石墨质炭块与石墨炭块的区别在于制品晶格有序排列的程度的不同，即石墨化度的不同。可以用制品电阻率的大小来表示石墨化程度的高低。石墨质炭块的晶格基本完全处于有序排列的状态，电阻率小于15μΩ?m；半石墨质炭块的石墨化程度较低或只有部分石墨化，电阻率15～45μΩ?m。在工艺上表现为热处理温度，半石墨质炭块的热处理最高温度2000℃左右，石墨质炭块的石墨化处理温度为2500～2800℃。普通阴极炭块，电阻率50～60μΩ?m。石墨阴极炭块中国尚无应用。
锂离子电池用石墨负极材料及其设备制作方法与制作流程
本技术提供了一种锂离子电池用石墨负极材料，该负极材料是以石墨材料为内核，在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜；该导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。上述负极材料的制备包括以下步骤：（1）将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀；（2）将制得的混合料烘干，然后置于烧结炉中，在惰性气氛或还原混合气氛中，于350～600℃下恒温焙烧3～10小时，再于650～1200℃下恒温焙烧5～20小时，然后冷却至室温。本技术显著地提高了石墨负极材料的导电率，从而提高锂离子电池石墨负极材料的高倍率性能与循环性能，减少其不可逆容量。 权利要求书 1.一种锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料是以石墨材料为内核，在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜；所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。 2.根据权利要求1所述的锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.05~1.5%。 3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池用石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以
下步骤： （1）将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀，其中分散介质、木质素与氧化石墨烯的质量比为100～500∶0.5~5.5∶0.1~5.0；石墨粉、木质素与氧化石墨烯的质量比为90.0～99.4∶0.5~5.0∶0.1~5.0； （2）将制得的混合料烘干，然后置于烧结炉中，在惰性气氛或还原混合气氛中，以5～30℃/min加热速率升温，于350～600℃下恒温焙烧3～10小时，再以5～30℃/min加热速率升温，于650～1200℃下恒温焙烧5～20小时，然后以3～30℃/min降温速度冷却至室温，得到表面包覆一层木质素热解碳与石墨烯的石墨负极材料。 4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中木质素为木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙与木质素磺酸镁中的一种或几种。 5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨烯的层数为1~10层。 6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中分散介质为水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、丙酮、有机酸与有机酯中的一种或几种，在分散介质中混合时同时进行超声处理或球磨处理。 7.根据权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀的具体操作是：先将木质素与氧化石墨烯按配比溶于分散介质中得到分散良好的混合液，再将石墨粉按配比加入到前述混合液中，混合均匀。 8.根据权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中烘干是在100℃～200℃温度下进行。 9.根据权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中将烘干的混合料置于烧结炉前，先在压片机上将前述混合料制成片状、圆状、球形或各种其他几何形
阴极炭块的特性及应用
阴极炭块的特性及处理使用 （根据百度资料整理） 一、理化特性 1、物理指标 典型值 牌号 G（浸渍） K（不浸渍） 真密度（g/cm3） 2.2 2.2 表观密度（g/cm3） 1.59 1.56 灰份（%）0.30 0.30 抗压强度（MPa）24 20 抗折强度（MPa）12 8 2、化学指标 主要组成是C、N aF、Ca F 2、冰晶石、 a- A l2O3 等。 发热值：5023kcal/kg(21MJ/kg)； 化学成分（ppm）： 含量43959 38780 7520 0.37 7939 238 34 45 2189 69 4 7 89.55 3、安全 废阴极中含有大量的氟化物和氰化物, 氟化物是由电解质中的氟化铝和冰晶石带入的, 废阴极碳块不能在其它方面利用和不 能随意堆存的主要原因就是由于其中含有大量的氟。氰化物主要 是从阴极棒处渗透进来空气中的氮和碳反应生成, 一般有两种化 合物, 一种是N a CN, 另一种是N a 4Fe( CN ) 6, 氰根浓度局部 最高可以达到1% 以上。要消除或降低其危害的方法有两个: 一
是在处理碳块前将其在一个充有氧化剂的池子中浸泡, 把氰化物氧化除去。另一个方法是防止其生成, 在阴极炭块阴极棒周围加入少量氧化硼, 可以有效减少氰化物生成, 据资料介绍, 可以把氰化物浓度降低至1p pm 的水平。 二、应用实践 ( 1 )掺入量为5. 44kg / t - 熟料) 的情况下完全可行, 烟气排 放低于国家排放标准( 10 mg/ m3( N ) ) 。 ( 2 ) 废阴极炭块进入流程后, 各测点氰化物的含量均不高于 0. 1ppm, 不会对人和环境造成危害。 ( 3 ) 阴极炭块的添加量为5kg / t- 熟料时, 不会影响到水泥熟料的质量。 废炭块做为烧成煤, 在企业生产过程中最好不要单独添加, 先按较小的比例( 如5% ) 添加, 根据流程出现的问题或是承受能力逐步加大添加量。 三、建议 1、利用生产线现有设备进行工业试验，判定设备能否适应物 料的性能。 2、选择合适的装备，将炭块尽可能破碎到最小，从分解炉少 量均匀掺入。
铝电解用石墨化阴极炭块编制说明
YS/T XXX-XXXX 铝电解用石墨化阴极炭块（初审稿） 编制说明 2008.4
YS/T XXX-XXXX《铝电解用石墨化阴极炭块》（初审稿） 编制说明 1、任务来源 根据中色协办字[2007]132号《关于下达2007年有色金属行业标准制（修）订项目计划的通知》的安排，中国有色金属标准计量质量研究所归口的有色行业标准《铝电解用石墨化阴极炭块》由中国铝业贵州分公司、郑州浩宇炭素负责起草。 2、工作简况 计划下达后，由中铝贵州分公司负责，组织成立了起草小组，起草人员主要由各家起草单位的技术开发部、碳素厂、销售部、分析测试中心等技术骨干组成，并主要进行以下工作： 1）确立标准起草遵循的基本原则； 2）收集相关技术资料； 3）查阅国外先进标准； 4）确定产品主要技术内容； 5）对全国主要生产厂家的产品进行取样 6）对样品进行分析测试； 7）根据测试数据确定技术指标取值范围； 8）编写征求意见稿草案。 3、标准制定原则与标准的主要内容 3.1 标准制定遵循以下的基本原则 A、实事求是原则 按照我国自然资源、生产、使用、流通和法规等实际情况。 B、科学、合理原则 参照法国沙瓦公司的指标体系和产品标准，积极采标，做到技术先进、指标科学与合理。 C、用户为主的原则 D、和谐一致的原则 与本标准相关联的分析标准和分析方法要协调一致和衔接配套，并符合我国标准体系的需要。
3.2本标准的主要内容与论据 3.2.1 国外阴极制品及产品标准状况 近年来,随着国内外铝电解槽的槽型改变和生产技术的提高，各铝电解生产厂家都把发展方向已转向强化电流、延长电解槽寿命和提高单位面积产能等方面，在对阴极碳块的选择上，出现了向增大石墨化度方向的发展趋势，国外越来越多的铝电解生产厂家开始选用石墨化阴极碳块。国内部分铝电解生产厂家也出现了尝试使用进口石墨化阴极碳块的趋势。因此，国内部分碳素生产厂家已开始对石墨化阴极碳块进行生产。 目前，国外品质较优和得到用户认可的碳素阴极制品，主要有法国沙瓦公司、德国西格里公司和日本电极公司生产的产品。其中以法国沙瓦公司生产的产品为主要代表，其标准涉及的范围较广，在产品系列的牌号规定方面是按照人造石墨的配入含量和生产工艺不同进行。其系列产品主要有CF1、CF2、HC3、HC5、HC10（不同石墨含量）阴极碳块和G、K （浸渍、不浸渍）石墨化阴极碳块两大类别。在理化指标方面主要有：真密度、体积密度、气孔率、灰份、抗压强度、抗弯强度、电阻率、导热率、热膨胀系数、弹性模量和钠膨胀系数等。并且还提供产品不同方向的理化指标值。该标准能全面和较好地反映不同类别制品的特性和要求。其中，浸渍和不浸渍石墨化阴极碳块的指标体系及平均理化指标如下表所示：