[發明專利]石墨化電爐

無效

• 申請號: 98102922.1
• 申請日: 1998-06-05
• 公開（公告）號: CN1211719A
• 公開（公告）日: 1999-03-24
• 發明（設計）人: 望月智俊
• 申請（專利權）人: 石川島播磨重工業株式會社
• 主分類號: F27B5/04
• 分類號: F27B5/04;C01B31/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 黃力行

本發明涉及一種石墨化電爐。

傳統上，是在約3000℃或更高溫度的惰性氣氛下通過熱處理使碳粉石墨化來進行工業化生產人工石墨粉。

在這種形式的石墨粉生產中，使用了石墨化電爐例如阿切孫電爐，其中通過對碳粉直接施加電流從而利用焦耳熱使碳粉石墨化。通常，現有的石墨化電爐均是設計成以批量生產形式來生產石墨粉，這導致較低的生產率。因此，迫切要求發展一種能夠通過對碳粉熱處理來連續生產石墨粉的石墨化電爐。

然而，目前提出的大多數連續石墨化電爐是基于如下一種設計原理，即碳粉充填進一對石墨電極之間的空間，并且當碳粉移動時將電流供給該空間，因此，利用焦耳熱對碳粉加熱。為了使爐內溫度保持在約3000℃或更高以便連續的使碳粉石墨化，利用焦耳熱對石墨電極本身加熱以便使石墨電極確實用作加熱器，由于石墨電極處在高達3000℃或更高的溫度下，這將不可避免的導致石墨電極升華和損耗。石墨電極的損耗嚴重阻礙了連續石墨化電爐在現實中的應用。

具體的說，例如考慮這樣一種連續石墨化電爐，其中一對呈管狀的石墨電極相對布置在爐體內，該對石墨電極用作碳粉入口和石墨粉收集口。在這種石墨化電爐中，當碳粉充填進爐體內且電流從電源供給該對石墨電極之間的空間時，石墨電極本身發熱以便用作加熱器，在石墨電極內側和和中部的碳粉通過焦耳熱被加熱從而石墨化。因此，當新碳粉通過石墨電極管的另一側填充進爐體內時，曾經考慮過通過收集流過石墨電極管一側的石墨粉可以連續的生產石墨粉。特別考慮過由于石墨電極管總是暴露在高溫下很容易升華，因此收集高溫石墨粉的石墨電極管的一側不能長時間使用。

為了解決上述和其它問題，本發明的目的是提供具有高可行性的石墨化電爐，該石墨化電爐不使用石墨電極而通過在高溫下加熱碳粉就能連續生產石墨粉。

本發明的石墨化電爐包括一個爐體，相對地布置在爐體上的一個碳粉入口和一個石墨粉收集口，以及布置在爐體內相對于石墨化區域對置的至少一對電極，該石墨化區域位于所述入口和所述收集口之間的的中央位置。

這樣，在本發明中，在通過入口填充進碳粉的的爐體內對電極通電，這將使電極之間的包括石墨化區域的軸向區域通過焦耳熱而被加熱，而靠近爐體壁的外圍碳粉通過例如自然氣冷保持足夠低的溫度。結果，爐體內僅在石墨化區域的碳粉局部加熱到高溫并石墨化。這樣，通過收集流經收集口的石墨粉，并通過入口填充新的碳粉能夠實現連續生產石墨粉。

在這種情況下，由于通電或者供應電流而產生的焦耳熱的加熱就可以使位于石墨化區域的碳粉石墨化。從入口至收集口包圍并封閉碳粉和/或石墨粉的粉流的碳粉保持在爐體的內側。即，在爐體芯部的碳粉被石墨化，而靠近爐壁的外圍碳粉則用作爐體的熱絕緣物。結果，石墨化區域保持在合適的高溫。沒有雜質能夠摻進流過收集口將要收集的石墨粉內，因為在爐體1內除了用作原材料的碳粉外不存在其它材料，因此，收集到的只是純石墨粉?？拷鼱t壁并圍繞電極的碳粉保持較低的溫度且不移動，這可以減輕爐體和電極的燃燒損壞并提高其可靠性。

此外，在本發明中，可以在爐體內設置若干對相對于石墨化區域對置的電極，并且可在不同時間依次供給各對電極電流。這種在不同時間依次使各對電極通電將會使在各對電極之間流動的電流總是流過石墨化區域，因此，石墨化區域與外圍碳粉相比具有較高的電流密度，這樣通過焦耳熱石墨化區域具有增加了的熱值，這非常有利于在較高溫度下只有在石墨化區域局部加熱并有利于設計成小尺寸的爐體。由于石墨化后的粉具有較低的體電阻率，因此進一步加強了這種效果。

在本發明中，爐體可以是柱形圓筒。碳粉入口和石墨粉收集口分別布置在體的頂部和底部中央。各對電極可環形布置在爐體的內壁上，因此每對電極在圓筒的徑向相對布置。

而且爐體可設計成水冷式結構。另外，雙阻擋裝置可布置在每個入口和收集口處以確定一個過渡腔室，該過渡腔室可轉變成惰性氣氛或真空。

下面參考附圖描述本發明的實施例。

圖1是本發明的一個實施例的截面圖；

圖2是沿圖1的箭頭Ⅱ-Ⅱ方向看的視圖；

圖3是本發明的另一個實施例的截面圖；和

圖4是沿圖3的箭頭Ⅳ-Ⅳ方向看的視圖。

圖1和2表示本發明的一個實施例，其中標號1表示設計成水冷式結構的爐體。爐體1具有一個位于該爐體1頂部中央的碳粉入口4，以便通過例如一螺旋輸送器3將碳粉2充填進爐內。爐體1具有一個位于該爐體1底部中央的石墨粉收集口7，以便通過一螺旋輸送器6可以收集石墨粉5，該石墨粉通過使碳粉2石墨化經熱處理產生。爐體1充有氬或其它惰性氣體或抽成真空以便與外界大氣隔離。