[發明專利]超高溫連續式石墨提純設備及方法

在審

• 申請號: 201711402398.1
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108083274A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 陳文仲
• 申請（專利權）人: 沈陽中禾能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 尹淑梅

本發明提供一種超高溫連續式石墨提純設備及方法，屬于冶金工程非金屬材料制備技術領域。其特征在于：石墨電極中的一根位于爐子中心，另一根中空環形電極環于中心電極其外，同心布置；石墨化區域位于環形電極與中心電極之間的區域；電極下端插入爐本體的深度為爐本體高度的2/3～4/5；集塵裝置位于整個設備的最上方；爐本體底部開口處與爐底冷卻設備相連通。生產的高純散狀人造石墨平均固定碳含量在99.95％以上，平均石墨化度高于95％，平均電阻率小于100μΩ·m，真密度大于2.22g/cm3，各項物性指標均達到高純石墨的要求。

技術領域

本發明屬于冶金工程非金屬材料制備技術領域，具體涉及超高溫連續式石墨提純設備及方法。

背景技術

石墨具有優良的導電導熱性、耐磨性、潤滑性、抗熱震性等特殊性能，而且耐高溫，化學性質穩定，因而越來越被廣泛應用于原子能、汽車、航天技術、冶金、化工、機械等行業。石墨現已成為一種現代工業技術中不可缺少的非金屬材料。石墨純度的高低決定著石墨材料的使用特性和性能，石墨純度越高，應用價值越高。隨著科學技術的不斷發展，一般石墨產品的純度已無法滿足某些行業對高純石墨的要求，含碳量在99.95％以上的高純石墨的應用已日趨廣泛。在國家大力發展的新能源汽車領域，高純散狀人造石墨作為動力電池的主要原料，也將會起到重要作用。因而，高純石墨的開發、生產已成為石墨材料向更寬、更深領域發展急需解決的材料問題之一。

目前石墨提純方法主要分為浮選法、酸堿法、氫氟酸法、氯化焙燒法和高溫法五種。其中浮選法提純后的純度不高，一般用于初步提純。而酸堿法、氫氟酸法和氯化焙燒法在制備高純石墨時會產生大量的廢水或廢氣，環境污染大且不易處理，后期環保環節的投入會大大增加成本。相比以上方法，高溫法污染較小，并能得到較高含碳量的產品。目前高溫法使用的是艾奇遜石墨化爐和內熱串接石墨化爐兩類設備，而在使用這兩類設備生產人造石墨的工藝過程中，存在如下無法避免的缺點：

(1)間歇式生產，生產過程幾乎無法實現連續化作業；

(2)產品能耗較高，一般最低均在3200kwh/t以上；

(3)爐內溫度分布不均勻，因此石墨化程度不夠穩定，產品質量良莠不齊；

(4)生產時加入的電阻料和石英砂將導致散狀石墨產品中含有較多雜質。

這些缺點最終會導致散狀石墨產品質量不穩定，生產成本偏高。

發明內容

針對現有人造石墨生產方法存在的問題，本發明提供一種超高溫連續式石墨提純設備及方法。

本發明使用超高溫連續式石墨提純設備進行高純人造石墨的生產，該種設備結構及部件包括進料斗、石墨電極、集塵裝置、爐本體、爐底冷卻設備、出料裝置、冷卻筒、成品儲料罐，其中：進料斗置于爐本體的正上方，其下部出口處與石墨電極之間的區域直接相連通；爐本體由鋼板和內襯組成，其內襯由炭黑和耐火纖維砌筑而成；兩根石墨電極與直流電源相接，其中一根石墨電極位于爐本體中心，另一根石墨電極為中空的環形電極，中空環形電極環于另一電極其外，兩根電極同心布置；石墨電極的頂端通過銅排導線分別同直流電源的兩個電極相連接，并通過各自的電極把持器固定在爐本體的框架上，其下端插入爐本體之中；集塵裝置位于整個設備的最上方，集塵裝置安裝有集塵分管道，并與除塵系統相連通；爐本體底部為圓臺形，其圓臺底部開口處與爐底冷卻設備相連通，爐底冷卻設備直接和排料裝置相對應；排料裝置位于爐底冷卻設備的下方；排料裝置同冷卻筒連通，冷卻筒的另一端開有出料口，冷卻筒的出料口正對著設于其下的計量斗，計量斗和提升裝置相配合，提升裝置的頂端下部安裝有成品儲料罐。排料裝置將高純石墨送入冷卻筒冷卻，冷卻后的高純石墨經過計量斗的稱重計量后，再經提升裝置將其送到成品儲料罐內。