本发明属于炭素材料，涉及一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊及其制备方法。
背景技术：
1、生坯碳电极，也称为自焙电极，是供给铁合金炉、电石炉等电炉设备使用的导电材料。生坯碳电极生产工艺主要由原料煅烧、破碎、筛分、磨粉、配料、混捏和成型等工序组成。其焙烧阶段在矿热炉操作中进行，自身通电发热后在自重作用下，使糊料体系经历焦化、硬化、缩聚、半炭化、炭化，达到导电发热同时还起到还原的作用。生产生坯碳电极使用的原料基本上是无烟煤、冶金焦粉、残极、人造石墨粉等骨料，中温煤沥青或改质煤沥青等粘结剂，蒽油、洗油、萘油或煤焦油等添加剂。目前，现有的生坯碳电极炉内消耗快，焦化碳化不及时，料面以下生坯碳电极有效长度不够，使得电极入炉深度无法达到科学合理的位置，造成电极事故，从而增加用电成本。归根到底，这是因为现有的生坯碳电极在焦化前的粘结延展性不足，圆柱体中心位置自烧结速度偏慢，炭化后的均质致密性较差从而导致抗热震性不足，常造成使用中的生坯碳电极出现软断、硬断、无法实现电极补给的动态调控，耐电弧高温冲击能力较弱。
2、电极糊(生坯碳电极)在国际上最初源于挪威，在国内率先由吉林炭素厂试制出了电解槽筑炉用糊料(也称电解糊)，后又经郑州轻金属研究院、巩义炭素厂和石嘴山市恒太碳素等企业进一步发展，并根据电炉的密闭性衍生出了不同类型的密闭糊和标准糊。时至今日，面向全球冶炼行业向高质量发展、高要求环保及大容量大规格方向发展的刚需，但是现有电极糊难有效解决大直径电极圆柱体中心位置不易烧结的问题。此外，焙烧后电极的均质性和致密性较差，自身抗热震性能不足，在使用中常出现电极软断、硬断和掉块等现象，甚至使得电炉无法正常运转，导致生产受阻。为了提高电极糊的焙烧速度，现有研究和生产倾向于降低挥发分，降低软化点等途径。但市场上现有的冶炼电炉电极直径规格大多数为1.8m以下，电阻率在70～95μω·m之间，电炉容量在45mva以下。降低挥发分，降低软化点的方法已无法满足更大尺寸、更高容量电炉的需求。
3、目前，硅锰电炉电极的消耗视炉况在17-40公斤/吨之间；硅铁电炉电极的消耗视炉况在35-50公斤/吨之间；硅钙电炉电极的消耗视炉况在100-130公斤/吨之间，且现有的电极糊在高电流密度带来的热应力变化情况下，常会出现电极开裂和折断现象，无法满足高要求的工业需求。而且现有电极糊都会存在悬糊现象，悬糊现象容易造成电极事故，处理悬糊较为麻烦，容易造成安全事故，影响正常生产。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊及其制备方法，本发明能有效解决大直径电极圆柱体中心位置不易烧结的问题，制得低硫份、高密度、电阻率低、肖氏硬度高的电极糊。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊，包括电极糊本体，所述电极糊本体呈圆柱形或长条形，电极糊本体的一端面设有第一连接件，另一端面设有与另一电极糊本体的第一连接件配合连接的第二连接件。
4、进一步地，第一连接件为吊耳或吊钩，第二连接件为与第一连接件配合连接的吊钩或吊耳，使得电极糊本体的第一连接件和另一电极糊本体的第二连接件以吊钩和吊钩方式连接或吊钩和吊耳方式连接。
5、进一步地，电极糊本体内设有第三连接件，第一连接件和第二连接件均与第三连接件连接。
6、前面所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，炭素骨料经破碎、筛分、磨粉、二次筛分和表面烘干处理，然后再与有机粘结剂混捏得到热态糊料，热态糊料加入生坯碳电极成型机并和连接件通过振动成型制得所述电极糊；所述炭素骨料包括卵石状和/或多面体状的电煅无烟煤、煅后高导热沥青焦、洋葱炭、残阳极、人造石墨、中间相炭微球、c/c纤维粉末和回收粉，且电煅无烟煤、煅后高导热沥青焦、洋葱炭、残阳极、人造石墨、中间相炭微球、c/c纤维粉末和回收粉的质量比为(4～6)：(3～5)：(4～6)：(3～5)：(1～2)：(0～3):(1～2)：(0.5～1)；炭素骨料与有机粘结剂的质量比为(3～4)：(1～2)。
7、进一步地，炭素骨料破碎、磨粉和筛分处理的具体步骤为：将电煅无烟煤破碎到30mm以下，筛分成0～4mm、4～8mm、8～12mm、12～20mm、20～30mm的各级颗粒料；将残阳极破碎到30mm以下，筛分成0～4mm、4～8mm、8～12mm、12～20mm、20～30mm的各级颗粒料；将人造石墨破碎到4mm以下，筛分成0～4mm颗粒料；将煅后高导热沥青焦进行磨粉，磨粉后的焦粉-200目纯度为70～80％；将洋葱炭进行磨粉，磨粉后的粉末料洋葱炭粉-200目纯度为70～80％；中间相炭微球和c/c纤维粉末的粒径均为0.15～2mm；回收粉的粒径为0.002～0.01mm。
8、进一步地，将所述破碎、筛分好的各级颗粒料和磨粉好的粉末料经混均机混合均匀后对混合样进行筛分，按重量百分比，颗粒组成符合如下比例要求：20～30mm占3～5％，12～20mm占19～21％，8～12mm占15～18％，4～8mm占8～10％，小于0.075mm占25～27％，0.075～4mm占余量。
9、进一步地，所述混均机为双运动混合机。
10、进一步地，回收粉由炭质和石墨质构成，其中炭质粉占30～50％，石墨质粉占50～70％。
11、进一步地，所述有机粘结剂由中温改质煤沥青和苯酚焦油构成，且中温改质煤沥青和苯酚焦油的质量比为(8～9)：(1～2)；所述中温改质煤沥青中甲苯不溶物含量≥28.5％。
12、进一步地，混捏时，先将炭素骨料加入混捏锅里进行干混，在干混温度达到105～115℃时，往混捏锅里加入经160～170℃熔化的中温改质煤沥青，继续进行热混捏，在负压为1000～3000kpa条件下，要求混捏温度170～180℃，混捏时间30～40min，然后再往混捏锅里加入加热到80～90℃的苯酚焦油，在负压为500～1500kpa条件下，继续混捏12～16min出锅，糊料经运糊小车将加入生坯碳电极成型机中和连接件振动成型，从而制得所述电极糊。
13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
14、1、本发明依托炭质糊料自均质造粒工艺，提升电极糊的抗热震性。大中颗粒的残阳极(2～5mm、5～8mm和8～20mm)和洋葱炭大中颗粒(2～5mm、5～8mm和8～20mm)可视为类桩基增强结构，能有效增强电极糊的抗拉、抗压强度；使用中小颗粒的电煅无烟煤(0.15～2mm、2～5mm和5～8mm)为抵抗高电流密度带来的热应力变化的软连结骨架，使颗粒之间填充紧密，增大强度及导电性，从而能提高电极糊耐电弧高温冲击能力；加入人造石墨可以增加其可塑性、减少电极糊与压料壁和压缩嘴壁之间的摩擦以及其本身内的摩擦，同时能够增加电极糊的电导率、热导率和热稳定性，从而加快电极的烧结速度；不同粒度的煅后高导热沥青焦(8-5mm，5-2mm，2-0.15mm，0.15-0.075，粉子)起到稳定体积的作用，尤其是粉子与粘结剂苯酚沥青率先形成的胶质料更是生坯致密度调控的关键中间体，其可通过粒度匹配协同提升生坯及后续焦化电极的稳定性和电发热性；中间相炭微球具有自烧结特性，可促进糊料体系中粘结剂锐角缺陷网路通道的自愈合性得到提升，从而有利于提高烧结速度；c/c纤维粉末(粒度选择在0.15～2mm)在电极糊中可独立起到适当的拉拽作用，增强材料延展性以及抗拉强度。此外苯酚焦油通过调节润湿性从而加强炭素骨料之间的交联，优化焙烧后形成的电极材料的孔隙率。
15、通过质量均匀性的物相界面设计，当不同粒径的炭素骨料混合均匀后，小粒径颗粒可以有效填补到大颗粒之间的间隙中，从而能减少孔隙，进而避免电极糊内部炭相颗粒出现分层或偏析，主动平衡电极糊焙烧形成电极的速度及工作阶段电极的消耗速度。设计具有较好的抗电弧侵蚀特性的高导电、高导热框架结构，匹配电极糊焙烧形成电极的速度与高功率电极消耗速度，并可加快大直径电极中心位置的自烧结速度。
16、2、本发明通过采用振动成型制备具有螺旋预留孔位的大圆柱型电极糊，不但可以控制电极糊形状和尺寸，而且制得的电极糊可实现初期热熔软化不偏析，硬化焦化迅速，性能更为优异。同时，硫呈弥散分布，有助于煤沥青稠环芳烃平面大分子链的自交联，有助于发挥煤沥青大分子链包裹和锚定煅后焦颗粒，进而在电极糊内部构筑出相对致密的粘结剂焦炭质骨架网状结构，有利于提高焙烧后电极的致密性。
17、3、本发明的电极糊为圆柱体或长条形结构且可通过连接件实现接续连接，可以实现连续添加，可以有效解决悬糊现象，中心圆筋可以有效解决大直径电极圆柱体中心位置不易烧结的问题，同时还能提高加料效率。
1.一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊，其特征在于，包括电极糊本体，所述电极糊本体呈圆柱形或长条形，电极糊本体的一端面设有第一连接件，另一端面设有与另一电极糊本体的第一连接件配合连接的第二连接件。
2.根据权利要求1所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊，其特征在于，第一连接件为吊耳或吊钩，第二连接件为与第一连接件配合连接的吊钩或吊耳，使得电极糊本体的第一连接件和另一电极糊本体的第二连接件以吊钩和吊钩方式连接或吊钩和吊耳方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊，其特征在于，电极糊本体内设有第三连接件，第一连接件和第二连接件均与第三连接件连接。
4.权利要求1～3任一所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，炭素骨料经破碎、筛分、磨粉、二次筛分和表面烘干处理，然后再与有机粘结剂混捏得到热态糊料，热态糊料加入生坯碳电极成型机并和连接件通过振动成型制得所述电极糊；所述炭素骨料包括卵石状和/或多面体状的电煅无烟煤、煅后高导热沥青焦、洋葱炭、残阳极、人造石墨、中间相炭微球、c/c纤维粉末和回收粉，且电煅无烟煤、煅后高导热沥青焦、洋葱炭、残阳极、人造石墨、中间相炭微球、c/c纤维粉末和回收粉的质量比为(4～6)：(3～5)：(4～6)：(3～5)：(1～2)：(0～3):(1～2)：(0.5～1)；炭素骨料与有机粘结剂的质量比为(3～4)：(1～2)。
5.根据权利要求4所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，炭素骨料破碎、磨粉和筛分处理的具体步骤为：将电煅无烟煤破碎到30mm以下，筛分成0～4mm、4～8mm、8～12mm、12～20mm、20～30mm的各级颗粒料；将残阳极破碎到30mm以下，筛分成0～4mm、4～8mm、8～12mm、12～20mm、20～30mm的各级颗粒料；将人造石墨破碎到4mm以下，筛分成0～4mm颗粒料；将煅后高导热沥青焦进行磨粉，磨粉后的焦粉-200目纯度为70～80％；将洋葱炭进行磨粉，磨粉后的粉末料洋葱炭粉-200目纯度为70～80％；中间相炭微球和c/c纤维粉末的粒径均为0.15～2mm；回收粉的粒径为0.002～0.01mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，将所述破碎、筛分好的各级颗粒料和磨粉好的粉末料经混均机混合均匀后对混合样进行筛分，按重量百分比，颗粒组成符合如下比例要求：20～30mm占3～5％，12～20mm占19～21％，8～12mm占15～18％，4～8mm占8～10％，小于0.075mm占25～27％，0.075～4mm占余量。
7.根据权利要求6所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，所述混均机为双运动混合机。
8.根据权利要求4或5所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，回收粉由炭质粉和石墨质粉构成，其中炭质粉占30～50％，石墨质粉占50～70％。
9.根据权利要求4～6任一所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，所述有机粘结剂由中温改质煤沥青和苯酚焦油构成，且中温改质煤沥青和苯酚焦油的质量比为(8～9)：(1～2)；所述中温改质煤沥青中甲苯不溶物含量≥28.5％。
10.根据权利要求9所述的一种用于100mva以上容量的大尺寸电极糊的制备方法，其特征在于，混捏时，先将炭素骨料加入混捏锅里进行干混，在干混温度达到105～115℃时，往混捏锅里加入经160～170℃熔化的中温改质煤沥青，继续进行热混捏，在负压为1000～3000kpa条件下，要求混捏温度170～180℃，混捏时间30～40min，然后再往混捏锅里加入加热到80～90℃的苯酚焦油，在负压为500～1500kpa条件下，继续混捏12～16min出锅，糊料经运糊小车将加入生坯碳电极成型机中和连接件振动成型，从而制得所述电极糊。
