[发明专利]一种重利用废石墨电极的掺混纳米碳化硅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掺混纳米碳化硅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掺混纳米碳化硅的多孔高效增碳剂，其特征在于，该增碳剂由以下重量份的原料制成：纳米碳化硅0.8-1、废石墨电极50-60、水玻璃0.2-0.5、碳酸氢铵0.1-0.2、玉米秸秆灰0.2-0.3、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掺混纳米碳化硅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，制成的坯料经过高温烧制后制成了具有紧致多孔结构的材料，其中添加的纳米碳化硅进一步提升了碳含量，有加速石墨化的功效，提高增碳效果，而坯料表面喷涂的硅溶胶干燥后在材料表面粘附硅微粒，提高了坯料的流动性和熔入速度；本发明制备的增碳剂碳含量高，形态性能稳定，增碳效果快速均匀，利用率高，有效的提高了金属制品的品质。

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：纳米碳化硅0.8、废石墨电极52、水玻璃0.3、碳酸氢铵0.1、玉米秸秆灰0.2、聚乙二醇400 0.4、固含量为12%的硅溶胶适量、水14。

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35min，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5.5h，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42min，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10mm，长度为2cm，随后将坯体在180-200℃下干燥3.8h，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2.8h，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。