[發(fā)明專利]一種連續(xù)式高溫石墨提純設(shè)備

無效

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• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102923699A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史金生;高占斌;史明旭
• 申請（專利權(quán)）人: 鶴崗市賽歐新材料有限責(zé)任公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李世喆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非金屬材料領(lǐng)域，是用于石墨提純的設(shè)備。

背景技術(shù)

目前天然石墨和人造石墨的碳含量都達(dá)不到高純的純度，想要達(dá)到高純必須提純。碳含量需達(dá)到99.99%以上，現(xiàn)提純的方法有以下幾種，1、氫氟酸法，2、氯化焙燒法，3、高溫法。

氫氟酸法和氯化焙燒法雖然達(dá)到了99.99%，但存在的不足是氟化物和氯化物污染較嚴(yán)重，治理的費(fèi)用很高，不宜提倡。

高溫提純的方法是：利用石墨的一個重要性質(zhì)是具有很高的熔點(diǎn)，它的熔點(diǎn)是3850℃，石墨是自然界中熔點(diǎn)最高的物質(zhì)之一，它的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于所含雜質(zhì)的沸點(diǎn)，因此理論上認(rèn)為，只要將石墨原料加熱到2700℃-3000℃就可以超過雜質(zhì)沸點(diǎn)的性質(zhì)，使它們率先氣化而脫除，就可以將所有雜質(zhì)除掉，達(dá)到提純石墨的目的。

目前采用的方法是用艾奇遜爐或者是周期式真空中頻感應(yīng)爐，具體方法是將石墨粉子裝在一個獨(dú)立的石墨坩堝里置于爐中，按照設(shè)定的升溫曲線加熱到2700℃-3000℃然后降溫出爐，不足之處有兩點(diǎn)：一是從常溫加熱到2700℃-3000℃再將致常溫的時間較長，艾奇遜爐一個周期的時間是7-10天，周期式真空中頻感應(yīng)爐一個周期是1-2天；二是對石墨粉子加熱必須對石墨坩堝加熱，石墨粉子才能獲得熱量，石墨坩堝的質(zhì)量一般和石墨粉子質(zhì)量相當(dāng)，因此提純一噸石墨粉子要付出二倍的能量，從常溫加熱到2700℃-3000℃再降到常溫，致使坩堝的熱量被浪費(fèi)掉了，所以生產(chǎn)周期長，耗能巨大，成本很高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種連續(xù)式石墨高溫提純設(shè)備，做到石墨提純時間短、低能耗、無污染的目的。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：制造一個長3m-20m，直徑0.5m-5m的圓筒石墨坩堝豎直放置，在坩堝的上部外圍是中頻電源的感應(yīng)加熱圈對石墨坩堝連續(xù)加熱，石墨粉子在坩堝里自由落下并通過石墨坩堝，石墨粉子從常溫區(qū)進(jìn)入預(yù)熱區(qū)被預(yù)熱、再進(jìn)入加熱區(qū)被加熱到2700℃-3000℃，然后經(jīng)過自然降溫區(qū)、強(qiáng)制降溫區(qū)、降至200℃以下出爐，其結(jié)果是：2700℃-3000℃高溫區(qū)里的石墨中金屬氧化物和硅酸鹽類雜質(zhì)氣化被真空泵抽出爐外冷卻并且還原成灰分，從而實(shí)現(xiàn)石墨的提純的連續(xù)式，應(yīng)用此設(shè)備提純石墨粉子實(shí)現(xiàn)了時間短、低能耗、無污染的目的。

艾奇遜爐或者是周期式真空中頻感應(yīng)爐加熱到了2700℃-3000℃需要很長的時間、和很多電能，然后需要降至常溫出爐，所以即耗時、又耗能。本發(fā)明的有益效果是：石墨坩堝只要被加熱到2700℃-3000℃后就可以連續(xù)生產(chǎn)幾個月，因此連續(xù)式石墨提純設(shè)備即節(jié)時、又節(jié)能還環(huán)保。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明專利設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖1是本發(fā)明設(shè)備的示意圖，它是由18水環(huán)真空泵將爐里的空氣抽出達(dá)到10pa-500pa壓力，石墨管13上有6根和裝石墨粉11的空間相連的排氣孔12，（13石墨管由5和石墨坩堝固定）坩堝由多節(jié)組成因此有縫隙能將坩堝外面的空氣一同抽出，抽到10pa-500pa壓力后，具有過渡艙功能的進(jìn)料系統(tǒng)1（過渡艙的目的把石墨里的空氣抽掉，保證進(jìn)入密閉的爐里的石墨沒有空氣），向爐內(nèi)裝進(jìn)石墨粉料，石墨裝滿后，開啟夾層冷卻循環(huán)水，循環(huán)水由17進(jìn)入夾層4里由9出，現(xiàn)在就可以開啟中頻感應(yīng)爐了，中頻感應(yīng)爐的加熱感應(yīng)圈6對石墨坩堝7加熱，加熱的速率由工控機(jī)控制，按事先設(shè)定好的升溫曲線升溫，溫度的數(shù)據(jù)由遠(yuǎn)紅外測溫儀10、14提供，升溫的同時可以通過觀察孔2看到爐內(nèi)產(chǎn)生的廢氣，如有廢氣產(chǎn)生就要打開氬氣由3通氣孔通氬氣，有利于廢氣的排出，當(dāng)溫度升到2700℃-3000℃后由工控機(jī)控制保持2700℃-3000℃的溫度，由工控機(jī)自動開啟進(jìn)出料系統(tǒng)，進(jìn)出料的速度事先設(shè)定好的，出料同時開啟出料降溫循環(huán)水通過15、16對石墨強(qiáng)制降溫，由于感應(yīng)圈以下的石墨沒有被加熱到2700℃-3000℃，因此這一部分石墨需要返回重新進(jìn)爐，待這部分石墨排出后就是提純的石墨了，通過適時檢測碳含量獲得滿意的成品，用本發(fā)明的連續(xù)式高溫石墨石墨提純爐可以獲得99.99%以上純度的石墨。

具體的制造安裝過程是，4是多個直徑0.5m-5m、高是0.5m-1.5m的夾層金屬外套通過兩端的法蘭連接在一起，法蘭上有橡膠密封，每一節(jié)金屬外套上有進(jìn)出水口9和17，將所有的進(jìn)出水口首尾相接，構(gòu)成夾層金屬外套的冷卻系統(tǒng)，由水泵來完成。金屬外套里面7是由多個等靜壓石墨坩堝制成，直徑是0.2m-4m、高是0.5m-1.5m，每一節(jié)連接是帶有直口，用煤瀝青做粘結(jié)劑連接一起，由石墨棒與金屬外套固定，在坩堝的上中部外圍是中頻感應(yīng)圈6，套在坩堝的外圍與金屬外套由絕緣棒固定，此感應(yīng)圈是對坩堝加熱；在坩堝里面爐的中心是排氣管13，用多根石墨棒與石墨坩堝固定，功能是石墨中的廢氣通過此管被抽氣機(jī)18抽出爐外，3是加惰性氣體口，加入惰性氣體形成對流有助于廢氣順利排出，排氣管的中部有六根通到坩堝的排氣管13，下面16是熱交換器與爐心排氣管通過直口連接在一起，熱交換器的水循環(huán)通過石墨管通道到爐外與水泵連接，15也是熱交換器是與外部水泵連接的，19是與金屬夾層連接的出料過渡艙。