[发明专利]一种重利用废石墨电极的多孔高效增碳剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及增碳剂领域，具体涉及一种重利用废石墨电极的多孔高效增碳剂及其制备方法。

背景技术

在冶炼过程中，由于配料、装料不当或者脱碳过量等原因，造成材料中碳含量没有达到预期的标准，直接影响到产品的性能，因此，在生产过程中需要加入增碳剂，选用合适的增碳剂有助于降低冶炼生产成本，提高冶炼金属及铸件的质量，提高效益；常用的增碳剂有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及由这些材料组成的复合物，然而这些材料在实际使用时存在成本较高、杂质含量高、熔化效果不佳、利用率低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，制备一种以废弃石墨电极作为主料的增碳剂，在降低生产成本的基础上，获得更为高效的增碳效果，提高材料利用率，为了实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种重利用废石墨电极的多孔高效增碳剂，其特征在于，该增碳剂由以下重量份的原料制成：废石墨电极50-60、纳米碳管0.8-1、水玻璃0.2-0.5、碳酸氢铵0.1-0.2、玉米秸秆灰0.2-0.3、多孔沸石1-1.5、聚乙二醇400 0.2-0.5、固含量为10-15%的硅溶胶适量、水10-20。

所述的一种重利用废石墨电极的多孔高效增碳剂的制备方法为：

（1）先将废石墨电极投入0.1mol/L的稀盐酸溶液中浸泡30-50min，随后用清水清洗除去酸，再将电极投入5%的乙醇水溶液中，超声清洗5-6h，清洗结束后完全干燥，粉碎成粒径≤0.5mm的颗粒，所得材料备用；

（2）将水玻璃、聚乙二醇400、碳酸氢铵投入水中，搅拌至物料完全溶解，随后再投入玉米秸秆灰，高速搅拌混合40-50min，得粘结剂备用；

（3）将步骤（1）所得的材料与步骤（2）所得的粘结剂及除硅溶胶外的其它剩余物料混合，高速搅拌均匀后用压球机压坯成型，坯体的粒径为10-20mm，长度为1-5cm，随后将坯体在180-200℃下干燥3-4h，待坯料冷却至70-80℃时，称取与坯料质量比为0.1：1的硅溶胶，将其均匀喷涂在坯料表面，喷涂完毕后恒温放置2-3h，随后自然冷却至室温，即得成品。

本发明的增碳剂以经过除杂处理后的废石墨电极作为碳材料，降低了生产成本，而以水玻璃、碳酸氢铵、聚乙二醇400等复合材料制备的粘结剂，杂质含量低，高温烧制过程中能赋予材料多孔结构，添加的纳米碳管有增效引导作用，加速增碳过程，坯料表面喷涂的硅溶胶干燥后在材料表面粘附硅微粒，促进熔炼液石墨化进程，提高坯料流动性，提高利用率；本发明制备的增碳剂碳含量高，形态性能稳定，流动性好，熔入快，增碳快速，性价比高，有效的提高了金属制品的质量。

具体实施方式

实施例

本实施例增碳剂由以下重量份原料制成：废石墨电极55、纳米碳管0.8、水玻璃0.4、碳酸氢铵0.2、玉米秸秆灰0.3、多孔沸石1.2、聚乙二醇400 0.4、固含量为10%的硅溶胶适量、水15。

其制备方法为：

（1）先将废石墨电极投入0.1mol/L的稀盐酸溶液中浸泡40min，随后用清水清洗除去酸，再将电极投入5%的乙醇水溶液中，超声清洗6h，清洗结束后完全干燥，粉碎成粒径≤0.5mm的颗粒，所得材料备用；

（2）将水玻璃、聚乙二醇400、碳酸氢铵投入水中，搅拌至物料完全溶解，随后再投入玉米秸秆灰，高速搅拌混合40min，得粘结剂备用；

（3）将步骤（1）所得的材料与步骤（2）所得的粘结剂及除硅溶胶外的其它剩余物料混合，高速搅拌均匀后用压球机压坯成型，坯体的粒径为20mm，长度为3cm，随后将坯体在180-200℃下干燥4h，待坯料冷却至70-80℃时，称取与坯料质量比为0.1：1的硅溶胶，将其均匀喷涂在坯料表面，喷涂完毕后恒温放置3h，随后自然冷却至室温，即得成品。

本实施例制得的增碳剂中水份含量≤0.2%，硫含量≤0.1%，磷含量≤0.1%，灰分≤1.0%，将其应用于HT200灰口铸铁熔炼过程，检测结果表明，该增碳剂较传统类型的增碳剂熔入速度更快，碳吸收率达到95%以上，得到的铸件使用寿命更长。