[发明专利]粘结单质碳粉使之成为同时具有低温和高温强度球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时具有低温和高温强度的单质碳材料球制备方法。

背景技术

由于炭材料是一种随使用温度升高而强度上升的特殊材料，并具有优异的导电、导热、抗腐蚀等性能。炭材料因其突出的高温性能而广泛应用于航空航天、核能、军事、冶金、化工、电子、机械等领域。为实现炭材料间或炭材料与其他材料的有效连接，人们研制和开发了各种连接方法，而粘接技术是较为理想的选择。

中国目前钢产量达到6亿吨，是世界上最大的钢铁生产国。钢铁的生产导致使用大量的焦炭。钢铁厂的焦炭生产车间在焦块粉碎过程中产生大量焦粉，这些焦粉目前主要用于烧结过程。实际上烧结过程所用燃料用煤就可以了，不必非用焦炭。正常来讲煤的价格为500元/吨左右，而焦炭价格在1800-2200元/吨，因此如能将焦粉粘结成球代替焦炭用于炼铁，其经济效益十分可观。以往的国内外型焦粘结剂以煤焦油和沥青居多，多是将焦粉配上煤和煤焦油等粘结剂，在高温惰性气氛中制成焦炭。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种粘结单质碳材料粉使之成为同时具有低温和高温强度球的方法，其包括以下步骤：

1)将3500克干躁单质碳材料磨细成粒径小于0.3毫米的粉末，置于容器中；

2)往容器中加入不小于150克粒径小于0.1毫米碳化硼(B₄C)粉；

3)往容器中加入不小于470克酚醛树脂液体；

4)将混匀后的固液混合物加入工业压球机上压制成湿球；

5)将湿球在80-350℃干燥2h后即可得成品干球。根据国家标准GBT4000-2008(焦炭反应性和反应后强度试验方法)测得干球反应后强度CSR。

进一步，所述步骤1)中单质碳材料可以是纯度很高的石墨、活性炭等；也可以是纯度不高的焦粉或煤粉等；还可以是上述单质碳材料的任意几种混合物。进一步，所述步骤2)中还可加入不大于22克粒度小于0.1毫米的二氧化硅粉。进一步，所述步骤3)中可以加入添加剂A液体，它是一种酚醛树脂的无水有

机稀释剂如甲醛。

进一步，所述步骤3)中加入的添加剂A液体量不小于175克。

进一步，所述步骤1)和2)中质量比：碳化硼(B₄C)粉/单质碳材料≥0.043。

进一步，所述步骤1)和2)中质量比：二氧化硅粉粉/单质碳材料≤0.0063。

进一步，所述步骤1)和3)中质量比：酚醛树脂液体/单质碳材料≥0.134。

进一步，所述步骤1)和3)中质量比：添加剂A液体/单质碳材料≥0.05。

进一步，所述步骤5)中湿球应在110-200℃之间干燥0.5-10小时。

进一步，所述步骤4)中所用压球机成球压力为10-60MPa。

一种粘结单质碳材料粉使之成为同时具有低温和高温强度球的方法与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

(1)此方法粘结的单质碳球不仅具有和现有方法所得球一样的低温强度，更可贵的是它还具有现有方法很难做到的高温强度。

(2)此方法因为使用了添加剂A(如甲醛)，大大节省了酚醛树脂液体用量。

(3)此方法粘结单质碳材料在常温进行，方法简单易行。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

将3500克焦粉，149克碳化硼粉和23克二氧化硅粉三者放在一容器中机械搅拌混匀，往其中加入473克液体酚醛树脂和175克甲醛再一次机械搅拌混匀。所得物料经压球机压球成形后，将球放入180℃烘箱中烘2小时，得到焦粉球。经测试，它们的抗压强度为2374牛顿，反应性为12.7％，反应后强度CSR为60.6％。

实施例2

将400克焦粉，20克碳化硼粉和3克二氧化硅粉三者放在一容器中机械搅拌混匀，往其中加入80克液体酚醛树脂再一次机械搅拌混匀。所得物料经压球机压球成形后，将球放入180℃烘箱中烘2小时，得到焦粉球。经测试，它们的抗压强度为3450牛顿，反应性为13.8％，反应后强度CSR为78.5％。

实施例3

将1298克焦粉，200克碳化硼粉和18克二氧化硅粉三者放在一容器中机械搅拌混匀，往其中加入300克液体酚醛树脂再一次机械搅拌混匀。所得物料经压球机压球成形后，将球放入180℃烘箱中烘2小时，得到焦粉球。经测试，它们的抗压强度为6749牛顿，反应性为8.2％，反应后强度CSR为79.49％。