[发明专利]超高温连续式石墨提纯设备及方法

说明书

本发明提供一种超高温连续式石墨提纯设备及方法，属于冶金工程非金属材料制备技术领域。其特征在于：石墨电极中的一根位于炉子中心，另一根中空环形电极环于中心电极其外，同心布置；石墨化区域位于环形电极与中心电极之间的区域；电极下端插入炉本体的深度为炉本体高度的2/3～4/5；集尘装置位于整个设备的最上方；炉本体底部开口处与炉底冷却设备相连通。生产的高纯散状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％，平均电阻率小于100μΩ·m，真密度大于2.22g/cm3，各项物性指标均达到高纯石墨的要求。

技术领域

本发明属于冶金工程非金属材料制备技术领域，具体涉及超高温连续式石墨提纯设备及方法。

背景技术

石墨具有优良的导电导热性、耐磨性、润滑性、抗热震性等特殊性能，而且耐高温，化学性质稳定，因而越来越被广泛应用于原子能、汽车、航天技术、冶金、化工、机械等行业。石墨现已成为一种现代工业技术中不可缺少的非金属材料。石墨纯度的高低决定着石墨材料的使用特性和性能，石墨纯度越高，应用价值越高。随着科学技术的不断发展，一般石墨产品的纯度已无法满足某些行业对高纯石墨的要求，含碳量在99.95％以上的高纯石墨的应用已日趋广泛。在国家大力发展的新能源汽车领域，高纯散状人造石墨作为动力电池的主要原料，也将会起到重要作用。因而，高纯石墨的开发、生产已成为石墨材料向更宽、更深领域发展急需解决的材料问题之一。

目前石墨提纯方法主要分为浮选法、酸碱法、氢氟酸法、氯化焙烧法和高温法五种。其中浮选法提纯后的纯度不高，一般用于初步提纯。而酸碱法、氢氟酸法和氯化焙烧法在制备高纯石墨时会产生大量的废水或废气，环境污染大且不易处理，后期环保环节的投入会大大增加成本。相比以上方法，高温法污染较小，并能得到较高含碳量的产品。目前高温法使用的是艾奇逊石墨化炉和内热串接石墨化炉两类设备，而在使用这两类设备生产人造石墨的工艺过程中，存在如下无法避免的缺点：

(1)间歇式生产，生产过程几乎无法实现连续化作业；

(2)产品能耗较高，一般最低均在3200kwh/t以上；

(3)炉内温度分布不均匀，因此石墨化程度不够稳定，产品质量良莠不齐；

(4)生产时加入的电阻料和石英砂将导致散状石墨产品中含有较多杂质。

这些缺点最终会导致散状石墨产品质量不稳定，生产成本偏高。

发明内容

针对现有人造石墨生产方法存在的问题，本发明提供一种超高温连续式石墨提纯设备及方法。

本发明使用超高温连续式石墨提纯设备进行高纯人造石墨的生产，该种设备结构及部件包括进料斗、石墨电极、集尘装置、炉本体、炉底冷却设备、出料装置、冷却筒、成品储料罐，其中：进料斗置于炉本体的正上方，其下部出口处与石墨电极之间的区域直接相连通；炉本体由钢板和内衬组成，其内衬由炭黑和耐火纤维砌筑而成；两根石墨电极与直流电源相接，其中一根石墨电极位于炉本体中心，另一根石墨电极为中空的环形电极，中空环形电极环于另一电极其外，两根电极同心布置；石墨电极的顶端通过铜排导线分别同直流电源的两个电极相连接，并通过各自的电极把持器固定在炉本体的框架上，其下端插入炉本体之中；集尘装置位于整个设备的最上方，集尘装置安装有集尘分管道，并与除尘系统相连通；炉本体底部为圆台形，其圆台底部开口处与炉底冷却设备相连通，炉底冷却设备直接和排料装置相对应；排料装置位于炉底冷却设备的下方；排料装置同冷却筒连通，冷却筒的另一端开有出料口，冷却筒的出料口正对着设于其下的计量斗，计量斗和提升装置相配合，提升装置的顶端下部安装有成品储料罐。排料装置将高纯石墨送入冷却筒冷却，冷却后的高纯石墨经过计量斗的称重计量后，再经提升装置将其送到成品储料罐内。