[发明专利]一种水性树脂基预焙碳阳极的制备方法

说明书

本发明属于电解槽阳极材料技术领域，具体涉及一种水性树脂基预焙碳阳极的制备方法。本发明的方法，包括缩聚反应得到包含导电助剂、抗氧化助剂的水性树脂水分散液，将所合成的水性树脂全部替代传统煤沥青制备预焙碳阳极，其气体反应性、导电性指标达到了煤沥青碳阳极的性能指标，所制备的水性树脂碳阳极的力学性能方面甚至超过了煤沥青碳阳极，具有良好的市场应用前景。本发明提供了一种新的树脂黏合剂替代煤沥青黏合剂制备预焙阳极的解决方案。

技术领域

本发明属于电解槽阳极材料技术领域，具体涉及一种水性树脂基预焙碳阳极的制备方法。

背景技术

铝电解槽用预焙阳极碳块主要使用石油焦和煤沥青作为主要材料，石油焦是石油炼制产生的废料，经高温煅烧成为煅后焦，在和煤沥青混合焙烧过程中不产生有毒有害物质。与石油焦不同，煤沥青在碳阳极生块焙烧时会产生大量的SO₂及沥青烟等有毒有害物质，长期接触甚至有致癌隐患。

针对碳阳极使用煤沥青产生的环境问题，国内外碳素公司一般采取两种措施进行消除。一是强化煤沥青焙烧过程中尾气等的处理及回收，降低沥青烟的环境污染，该方法的缺点是不能从根本上解决沥青烟的污染问题；二是开发新的低污染新型黏合剂，部分或全部替代煤沥青黏合剂制备新型黏合剂预焙阳极碳块，该方法虽然从材料根本上解决了沥青烟的环境问题，但新型黏合剂碳块的性能低于传统煤沥青碳阳极，不具备使用价值。

CN 108675825 A披露了制备多孔碳阳极材料的方法，该方法是以热固性酚醛树脂为碳源，将所述酚醛树脂置于管式炉中，在惰性气氛下进行热解，热解温度为800～1000℃，热解时间4～5h，之后程序降温，将热解产物进行研磨到微米级，得到所述多孔碳阳极材料；热固性酚醛树脂的具备制备过程如下：

将苯酚、37％甲醛和草酸充分溶解在水溶剂中，得到混合溶液，将混合溶液在室温下进行回流反应，反应时间为0.5～1h；然后向反应产物中加入一定量的水进行沉淀，取下层物质在120℃下减压蒸馏1小时，得到聚合物，将聚合物用乙醇溶解，再用蒸馏水沉淀，即得到所述热固性酚醛树脂；其中，每升水溶剂中溶解有100mol的苯酚，85mol的37％甲醛，10mol的草酸。

上述专利采用热固性酚醛树脂作为碳源制备多孔碳阳极，关于采用改性酚醛树脂作为黏合剂制备碳阳极的方案，鲜有披露。

结合上述的技术方案，可以以改性酚醛树脂作为黏合剂制备碳阳极，寻求这种替代方案提供一种新的树脂黏合剂碳块，从根本上消除煤沥青焙烧尾气存在的环境问题，并且新树脂碳阳极的性能达到煤沥青碳块的性能指标。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种水性树脂碳阳极的制备工艺，从根本上消除煤沥青焙烧尾气环境问题，并且其性能达到了煤沥青碳块的性能指标。本发明所提供的实际上是一种替代煤沥青粘合剂的解决方案。

本发明的一种水性树脂碳阳极的制备工艺是通过下述的技术方案来解决以上的技术问题的：

本发明所提供的一种水性树脂碳阳极的制备工艺，包括以下的步骤：

(1)制备水性树脂

取苯酚、甲醛及助剂，加入去离子水搅拌，回流加热反应，获得水性树脂；

(2)制备水性树脂碳阳极生块

将煅后焦骨料及(1)中获得的水性树脂在加热条件下混捏，混捏的同时除水，热压成水性树脂生块；

(3)将(2)中的水性树脂生块高温焙烧，得到水性树脂碳阳极成品。

上述的一种水性树脂碳阳极的制备工艺中，助剂包括导电剂、抗氧化剂、催化剂。

优选的，(1)中，甲醛是质量浓度为37％的甲醛溶液；

导电剂为导电碳黑、石墨粉中的至少一种；