[實用新型]一種碳管石墨化爐

有效

• 申請號: 201420042569.X
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN203715285U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 韓長平
• 申請（專利權）人: 長沙市長空機電科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及炭素加工設備，具體為一種碳管石墨化爐。

背景技術

碳材料的石墨化加工工藝已經發展多年，傳統工藝主要分為人造金剛石和負極材料的加工。

自1954年美國GE公司研制成功合成出世界上第一顆人造金剛石，目前全世界有20多個國家生產，據統計，2010年世界人造金剛石產量已突破150億克拉，其中我國的年產量高達100億克拉以上，已成為世界人造金剛石生產的超級大國，但產品以中低端金剛石為主，產品單一、售價較低、產品質量和性能亟待提高，大顆粒、高品級的金剛石仍需要進口，因此還遠未成為人造金剛石的強國。

石墨一直是電池的負極材料，需求非常大，但生產一直是沿用老工藝，新型鋰電池的出現，對負極材料的要求更高，因此對石墨加工的工藝要求也更高，尤其是對溫度控制的要求，傳統高溫爐都是采用間歇式的升溫處理，且無法達到理想的高溫狀態。

長期以來，高純天然石墨粉主要采用炭素行業通用的艾奇遜爐進行超高溫純化處理。由于爐體采用敞開式結構及間歇式周期性生產，生產過程中需要人工裝出料，通入大功率電流進行高溫純化處理，為了加快降溫速度通常采用直接噴水的方式進行強制冷卻。艾奇遜爐爐體體積較大，其外部高溫隔熱層保護效果較差，加熱后爐芯中部溫度高、兩側溫度低，造成熱能損耗和浪費嚴重，往往爐芯中部溫度達到2600℃-2800℃，而爐芯兩側溫度僅為2200℃-2300℃左右，甚至更低，造成產品加熱不均勻，性能不穩定。高溫純化過程中排放的雜質氣體和煙氣無法收集處理，直接排放對環境的污染大。采用直接灑水冷卻方式對爐體和產品進行強制冷卻，產生大量的二氧化碳和水蒸汽，造成生產操作環境差、勞動強度大。因此一直存在生產周期長、能耗和生產成本高、污染大、產品質量不穩定等問題。其中爐芯中部和兩側溫差過大和出爐過程中不可避免地會混入一些雜質是造成質量不穩定，無法生產高品質金剛石合成用高純天然石墨粉的主要原因，碳化還原爐、焙燒溫度限于2000℃內，不適用于石墨提純，為了降低能耗和生產成本，減少環境污染，近年來國內開始嘗試采用連續式純化工藝和硬質行業通用的碳管爐生產金剛石合成用高純天然石墨粉，但由于這種連續式超高溫爐的設計溫度低（2200℃-2300℃），無法將碳含量為99.9%的天然石墨粉提純至99.99%以上，不能滿足合成高品質金剛石的需要。加工負極材料對溫度要求更高，而提高爐內溫度的難度越來越大，盡管經過改進可以使爐溫提高至2500℃-2600℃，但導致作為發熱體的爐管使用壽命大幅度減小至30天以下，不僅增加了生產成本，而嚴重影響生產效率。針對傳統碳管爐的不足，亟需爐體結構進行和自動控制方面的改進，需要玩小型輕量化和節能的方向發展。

采用炭素行業通用的艾奇遜爐進行超高溫純化，由于熱處理溫度高（基本上需要在2500℃以上，加工鋰電池負極材料對溫度要求更是要達到2700-2800℃），且采用間歇式升溫降溫工藝，存在粉塵污染大、電耗高，爐管壽命短等問題。

發明內容

本實用新型所解決的技術問題在于提供一種碳管石墨化爐，以解決上述背景技術中的缺點。

本實用新型所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種碳管石墨化爐，包括前爐管、人孔蓋、爐體、石棉板、大法蘭、碳錐、后爐管、碳管、電極夾、后電極、爐體支架、前電極、前電極連接板、變壓器，所述前爐管和后爐管位于爐體的中心位置，所述前爐管和后爐管與石棉板之間填充有碳黑，所述石棉板位于爐體內側，所述爐體上部開有人孔蓋，所述爐體兩端安裝有大法蘭，所述后爐管外側安裝有碳管，所述前爐管和碳管與爐體之間的固定采用碳錐實現，所述變壓器上連接有前電極和后電極，所述前電極與變壓器連接處安裝有前電極連接板，所述后電極與爐體連接處安裝有電極夾，所述爐體下部安裝有爐體支架。

本實用新型中，所述前爐管和后爐管內部都安裝有石墨舟。

本實用新型中，所述爐體的形狀為圓筒形，所述前爐管和后爐管的形狀為圓筒形，所述前爐管和后爐管的直徑為爐體的1/5-1/10。

有益效果：本實用新型使用溫度可以高達2700℃-2800℃，不僅用于制造人造金剛石，更可適用于制造鋰電池的負極材料，爐管在高溫條件下連續使用壽命達25天以上，設備爐體體積小，與之配套的自動推舟系統既可提高產品的質量穩定性，又可減輕工人的勞動強度、保證設備和操作人員的安全。

附圖說明

圖1為本實用新型的橫向剖面結構示意圖；

圖2為本實用新型的縱向簡易結構示意圖。

具體實施方式