[發明專利]一種球形化微晶石墨生產系統

在審

• 申請號: 201711046197.2
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107555427A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 林前鋒;李麗萍
• 申請（專利權）人: 湖南國盛石墨科技有限公司
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 任重,單香杰

技術領域

本發明屬于石墨加工技術領域，具體地，涉及一種球形化微晶石墨生產系統。

背景技術

微晶石墨是由小晶粒聚集而成的多晶體，晶體粒徑小于1μm，具有各向同性，原礦品味高，含碳量一般在50～90％。郴州市魯塘礦區是我國最主要的石墨礦產區，素有“石墨之都”的美稱，微晶石墨的儲量占全國微晶石墨儲量的74.7％，為全國第一，而且固定碳含量高，其石墨產品在國內外均享有良好聲譽。近年來，微晶石墨提純技術的突破性發展，產品含碳量達到99.999％以上，可以應用在核石墨、電池負極材料、高端等靜壓、高端模具、光伏產業、新能源汽車、航天航空、核電及軍工等高新技術領域。可見，隨著鋰離子電池需求的迅猛增長，微晶石墨的市場前景十分廣闊。

球形石墨是采用先進加工工藝對石墨表面進行改性處理，生產的不同細度，形似橢圓球形的石墨產品。球形石墨材料具有良好的導電性、結晶度高、成本低、理論嵌鋰容量高、充放電電位低且平坦等特點，是目前作為鋰離子電池負極材料的重要部分。球形石墨大都是以高碳天然鱗片石墨為原料，然而，隨著我國經濟和科技的快速發展，碳素材料領域對天然石墨的消費越來越多，可是天然鱗片石墨資源越來越少。

常用的球形石墨的生產過程包括整形和提純兩大過程。球形石墨的整形大都采用多級整形，設備繁多，生產工藝過程復雜，且現有技術中應用于球形石墨整形過程的粉碎機加工效率普遍不高，且石墨顆粒形狀及粒度得不到較好的控制。同時，傳統的提純過程通常是采用外襯防腐塑料的碳鋼攪拌器用電機傳動的單方向的機械攪拌，使物料混合均勻，但上述方法的攪拌器磨損后其防腐層破裂，碳鋼與液態物料中的酸液反應，使物料中的鐵含量大大增加，生產出的球形石墨純度較低，嚴重影響了球形石墨作為負極材料的電化學性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術中球形石墨的生產過程復雜，生產出的球形石墨純度低等問題，提供一種生產過程簡單、能夠制備出純度較高以及比表面積小的球形石墨的球形化微晶石墨生產系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種球形化微晶石墨生產系統，按生產順序依次包括預處理單元、整形單元和提純單元；

所述預處理單元包括供料裝置，所述供料裝置包括供料裝置主體和設置在供料裝置主體兩端的第一進料口和第二進料口，所述第一進料口和第二進料口還設置有剪切機，用于對原料進行預處理，所述供料裝置還包括設置在供料裝置主體下端的出料口；

所述整形單元包括二級球化裝置，所述二級球化裝置包括順次連接的第一粉碎機、第一分級機、皮帶機、第二分級機，所述皮帶機中還設置有磁選機；

優選地，所述磁選機為中場強永磁輥筒。

優選地，所述磁選機為2～4臺。

優選地，所述磁選機的磁感強度為300mT。

所述提純單元包括旋風收集器、除塵器、風機、超聲波反應釜，所述超聲波反應釜包括釜體、投料口和攪拌器，所述旋風收集器的物料排出口與除塵器的物料進口連接，除塵器通過管道與風機連接，除塵器的物料排出口與超聲波反應釜的投料口連接；

本發明采用微晶石墨干精礦為原料，通過預處理單元對微晶石墨進行粗碎，然后在整形單元中采用第一粉碎機對微晶石墨進行細碎處理，得到球形石墨初始產品，將球形石墨初始產品依次經過皮帶機中設置的磁選機的吸附作用，第二分級機的剔除作用，然后通過除塵器處理，最后將球形石墨初始產品通過超聲波反應釜進行提純反應，得到球形石墨最終產品。

優選地，所述微晶石墨干精礦的粒度為50μm，含碳量為95％。

優選地，所述提純反應采用超聲波結合酸性水溶液與物料進行反應，所述提純反應次數為1～3次。

優選地，所述超聲波反應釜的頻率為20～70KHz，功率為1600～2000W，時間為20～40min。

優選地，所述超聲波反應釜的頻率為50KHz，功率為1800W，時間為20min。

優選地，所述第一進料口和第二進料口的傾斜角度為40°～60°。

優選地，所述剪切機的功率為5～8KW，轉速為1500～2500r/min。

優選地，所述酸性水溶液為氫氟酸，所述氫氟酸的體積含量為30～50％；

所述氫氟酸和物料的液固比為2:1～4:1。

優選地，所述提純反應的溫度為30～60℃，反應時間為2～4h。

優選地，所述第一粉碎機與第一分級機形成閉路循環，所述皮帶機與第二分級機形成閉路循環，所述皮帶機中還設置有磁選機；

所述第一粉碎機為超細粉磨機、超微粉碎機中任意一種；