[發明專利]用于艾奇遜型石墨化爐的匣缽坩堝

在審

• 申請號: 201710969476.X
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107473213A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 汪應成
• 申請（專利權）人: 陜西三義炭素制品有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 宋秀珍

技術領域

本發明屬基于艾奇遜型石墨化爐石墨負極提純用石墨坩堝技術領域，具體涉及一種可提高產用于艾奇遜型石墨化爐的匣缽坩堝。

背景技術

隨著鋰電池石墨負極需求的不斷增長，負極石墨提純產業迅速擴大，目前，市場上完成負極材料提純的石墨化爐主要分為兩類，一類是內熱式設計的串接爐，另一類是外熱式設計的艾奇遜型石墨化爐。其中，外熱式艾奇遜型石墨化爐較內熱式的串接爐，由于設備構成簡單、操作方便、因此長期以來一直是碳素工業石墨化生產企業主要采用的爐型熱工設備。然而，如何提高外熱式艾奇遜型石墨化爐的熱效率，減少因過剩電阻料填充所產生的不必要的電能消耗，并提升單爐提純產量，是困擾企業使用該爐型生產的難題。現有技術下，使用艾奇遜型石墨化爐進行負極材料提純所用的填料坩堝直徑為φ500mm或600mm,高1100mm的圓柱形坩堝(如圖1所示)，并采用兩層立裝裝爐(如圖2、圖3所示)，單爐裝料量為35-40噸，而受圓柱坩堝的圓切外形影響，相鄰坩堝之間預留較多圓切空間，且必須用電阻料填充，而電阻料的填充不僅增加了更多電能消耗，且限制了該爐型的單爐產能比。為此，授權公告號為CN203269577U的石墨化爐提出采用外形為長方體，截面為正方形，內槽呈圓柱體的新型坩堝填料(如圖4所示)，但該外方內圓式石墨坩堝在實際應用時，受坩堝本體四角厚壁處熱阻遠大于四邊薄壁處熱阻影響，非常不利于保證石墨負極材料提純品質的均一性；此外，一些采用分體式方形石墨坩堝，以及多孔狀方形石墨坩堝的設計，又存在因制孔或分體可拆卸結構本身，導致的坩堝整體機械強度降低，其實際重復利用率并不如預期理想，以及密封性欠佳的弊端，因此綜合考慮，現提出如下改進技術方案。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種用于艾奇遜型石墨化爐的匣缽坩堝，通過一體成型帶圓角過渡匣缽結構的直棱柱型坩堝，保證機械強度的基礎上，最大限度提升單爐填料量，減少原先因圓柱坩堝裝爐時圓切空隙過大導致的電阻料過剩填充的熱能消耗，提升單爐產能20-25％；并通過壁厚均勻的匣缽結構消除因壁厚不均導致的產品均一性欠佳的影響，石墨提純品質均一性、密封性均更有保障，為企業帶來可觀產能和產值的雙重實際收益。

本發明采用的技術方案：用于艾奇遜型石墨化爐的匣缽坩堝，具有坩堝本體和與其適配的坩堝蓋，所述坩堝本體由厚度均勻的底板和側壁一體化成型制成外形為直棱柱狀的匣缽結構，其內具有與坩堝本體外形相同且一次成型制得的坩堝槽，且棱柱轉角通過圓角過渡；與坩堝本體外側壁相平齊匹配設有坩堝蓋，所述坩堝蓋下端一體化制有納入坩堝槽槽口內且外緣與坩堝槽槽口側壁相貼合的凸出部，所述凸出部中間切割制有減輕蓋體自重并增加蓋體支撐強度的內凹棱錐空腔。

上述技術方方案中，為相較圓柱坩堝槽提升單只坩堝填料量，作為優選技術方案，所述坩堝本體橫截面形狀為矩形、正方形、直角三角形或直角梯形。

上述技術方案中，在艾奇遜型石墨化爐爐形尺寸不變的情況下，為與矩形艾奇遜型爐型相適應，最大限度地利用矩形爐腔以及坩堝槽空腔，實現單只坩堝填料量的最大化，消除過多富余圓切空隙影響，作為優選技術方案，所述坩堝本體橫截面形狀為矩形，所述長邊a與短邊b之比等于艾奇遜型石墨化爐爐腔長寬之比。

上述技術方案中，為保證坩堝本體結構強度的同時與單爐填料量、電焦耳損失之間具有最優的產能比，作為優選技術方案，所述坩堝本體底板厚度δ和四周側壁厚度δ為30-60mm。

本發明與現有技術相比的優點：

1、本方案直棱柱型坩堝設計，相較圓柱型坩堝充分利用了坩堝外部圓切空間，在坩堝本體厚度一定，橫截面幅寬一定的情況下，矩形或正方形坩堝較圓形坩堝的單爐容積可提升20-25％，以背景技術中爐型尺寸計算，單爐裝料量從原先的35-40噸可提升至43.7-50噸，單爐增值效益顯著，有效緩解使用艾奇遜型石墨化爐產能轉化率低的問題；

2、本方案外形為棱柱型的坩堝，消除了圓柱型外形坩堝外圓切空間需填充過剩電阻料的影響，節省了過剩的電阻料能源消耗，為企業節省必要的電費經濟支出；

3、本方案坩堝本體匣缽厚度均勻，較外方內圓的坩堝本體而言，保留了圓柱型坩堝圓周壁厚均等的優勢，消除了壁厚差異顯著導致的受熱不均對石墨提純品質均一性的影響，更具市場推廣應用的現實意義；

4、本方案一體成型結構，較分體可拆卸型坩堝本體和制孔的方形坩堝本體具有更優的機械性能，坩堝耐用性和重復利用率更高；