[發明專利]一種負極材料聯產各項同性焦的生產工藝及裝置

在審

• 申請號: 202010097942.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111180726A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳雪;和鳳祥;呂晗;武全宇;孫剛;張勇;劉書林;屈濱;王守凱;張功多
• 申請（專利權）人: 中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;C01B32/205;C10G55/04
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明提供了一種負極材料聯產各項同性焦的生產工藝及裝置，將不同渣油，直接熔化后進入離心機分離，離心機重相進入1#焦化塔得到各向同性焦，離心機輕相進入分餾塔，分餾塔重相進入2#焦化塔組得到各向異性焦，各向異性焦經粉碎、篩分、得到生焦粉，生焦粉經炭化、石墨化、篩分得到符合動力電池需求的高能量密度負極材料。本發明制備的高能量密度負極材料，電池放電容量高、壓實高、快充性能好、循環壽命長、低溫動力優異、高溫存儲衰減小，工藝方法簡單可行且連續生產，是鋰離子電池的優良負極原料。

技術領域

本發明屬于負極材料領域，尤其涉及一種負極材料聯產各項同性焦的生產工藝及裝置。

背景技術

隨著國內外鋼鐵行業產業結構的升級和環境保護的需求，電弧爐煉鋼的產能占鋼鐵行業總產能的比重在逐漸增大，導致國內外對石墨電極的需求量逐年增大。那么作為石墨電極原料之一的煤系針狀焦需求量也是逐年增大，但國內生產煤系針狀焦在原料預處理時都會產生大量副產物即溶劑沉降渣油，這部分副產物產量大、占用企業大量的資金和儲存空間，且由于富含芳烴，會導致環境污染。因此，將這部分溶劑沉降渣油進行處理，進行高附加值利用，對企業利益和環境保護都意義非凡，

溶劑沉降渣油雖然來源于煤系針狀焦原料預處理過程中產生的重組分，但與輕組分還有很大的相似之處，比如兩者都富含稠環芳香烴，都是制備優異炭材料的前驅體。

同時近年來國內外新能源汽車行業獲得了巨大的發展，而電動汽車又占據新能源汽車市場的絕對份額，導致電動汽車電池中的炭負極材料需求量越來越大，價格也居高不下，那么把溶劑沉降渣油開發出能滿足電動汽車電池需求的炭負極材料，將具有很大的經濟意義。

動力電池負極材料具有高能量密度、循環壽命長、高壓實密度、快充性能優異、生產成本較低、高低溫性能好等特點。因此，以低成本的溶劑沉降渣油開發動力電池負極材料將具有很大的潛在應用價值。

發明內容

本發明提供了一種負極材料聯產各項同性焦的生產工藝及裝置，將不同渣油，直接熔化后進入離心機分離，離心機重相進入1#焦化塔得到各向同性焦，離心機輕相進入分餾塔，分餾塔重相進入2#焦化塔組得到各向異性焦，各向異性焦經粉碎、篩分、得到生焦粉，生焦粉經炭化、石墨化、篩分得到符合動力電池需求的高能量密度負極材料。本發明制備的高能量密度負極材料，電池放電容量高、壓實高、快充性能好、循環壽命長、低溫動力優異、高溫存儲衰減小，工藝方法簡單可行且連續生產，是鋰離子電池的優良負極原料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種負極材料聯產各項同性焦的生產工藝，渣油熔化后進入離心機分離，離心機重相進入1#焦化塔組制得各向同性焦，離心機輕相進入分餾塔，分餾塔重相進入2#焦化塔組制得各向異性焦，各向異性焦經粉碎、篩分、得到生焦粉，生焦粉經炭化、石墨化、篩分得到高能量密度負極材料。

具體工藝步驟包括：

1)原料預處理：渣油進入熔化罐內熔化；

2)離心：渣油經離心機離心后分為輕相和重相兩個部分；

3)離心機重相焦化：離心機重相進入1#焦化塔組焦化，制得各向同性焦；

4)離心機輕相蒸餾：離心機輕相進入分餾塔，經蒸餾得到輕相油和重相油,輕相油餾分直接采出，分餾塔重相進入2#焦化塔組成焦，2#焦化塔組輕相直接采出；

5)粉碎篩分：2#焦化塔組成焦后，生焦進入粉碎機粉碎、篩分機篩分，得到生焦粉；

6)炭化：生焦粉進入炭化爐炭化；

7)石墨化：炭化品進入石墨化爐石墨化，石墨化樣再次用篩分機篩分為成品。

上述步驟1)中熔化罐熔化溫度為100～220℃，升溫速率為1～20℃/min，恒溫時間為0.5～12h，攪拌速度為5-50r/min。