CN105728159A - 一种超微球石墨生产系统及生产方法 - Google Patents

一种超微球石墨生产系统及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于石墨加工技术领域，具体涉及一种超微球石墨生产系统，包括N级装置，其中，第一级和第二级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、旋风分离器、袋式除尘器和风机；第三级至第N?1级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、袋式除尘器、风机；第N级装置包括顺次连接的粉碎分级机、上分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；其相邻两级之间的联机方式：第一级的旋风分离器的下料口连通第二级的粉碎分级机的进料口，第二级的旋风分离器的下料口连通第三级的粉碎分级机的进料口，第三级及其以后的本级袋式除尘器的下料口连通其下一级的粉碎分级机的进料口；并公开了其生产方法。本发明能有效降低粒径，同时提升振实密度，以满足高端锂离子电池的更高要求。

Description

一种超微球石墨生产系统及生产方法
技术领域
本发明属于石墨加工技术领域，具体涉及一种超微球石墨生产系统及生产方法。
背景技术
超微球石墨主要作为石墨超导电剂，应用于高端锂离子电池的负极材料。目前，传统微球石墨的制备工艺流程为：QWJ气流粉碎机60机（粗碎）—QWJ气流粉碎机50机（细碎）—QWJ气流粉碎机30机（分级）—精碎—球化—分级—成品。其中，60机、50机、30机用于一般球形石墨的生产，相关阶段参数如下：60机，d10：11.022μm，d50：24.557μm，d90：45.591μm，tap：0.856g/cm³；50机，d10：9.275μm，d50：18.829μm，d90：34.793μm，tap：0.932g/cm³；30机，d10：10.62μm，d50：17.622μm，d90：27.56μm，tap：0.978g/cm³。该工艺存在最大的难点在于超细粒径难以下降、（下降后）振实密度难以提升的问题，无法满足高端锂离子电池的要求，因此必须着手改进工艺流程。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种超微球形石墨生产系统及生产方法，能有效降低粒径，同时提升振实密度，以满足高端锂离子电池的更高要求。
为解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种超微球形石墨生产系统，包括N级装置，其中，第一级和第二级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、旋风分离器、袋式除尘器和风机；第三级至第N-1级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、袋式除尘器、风机；第N级装置包括顺次连接的粉碎分级机、上分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；其相邻两级之间的联机方式：第一级的旋风分离器的下料口连通第二级的粉碎分级机的进料口，第二级的旋风分离器的下料口连通第三级的粉碎分级机的进料口，第三级及其以后的本级袋式除尘器的下料口连通其下一级的粉碎分级机的进料口。
进一步的，所述N不小于6，优选6。
进一步的，所述粉碎分级机包括一体的粉碎机和内分级机，优选涡流式超微粉碎分级机。
进一步的，所述的上分级机为涡流式超微粉碎机外分级机。
进一步的，所述袋式除尘器为脉冲袋式除尘器，所述风机为变频离心式风机。
一种超微球形石墨生产方法，利用上述超微球形石墨生产系统，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、内分级机转速1300～1800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）步骤（1）所得粗料进入第二级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1500～2000r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为1800～2000m3/h；
（3）步骤（2）所得粗料进入第三级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1800～2200r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1600～1800m3/h；
（4）步骤（3）所得粉料进入第四级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2200～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔11秒、喷吹时间41微秒，风机风速为1200～1600m3/h；
（5）步骤（4）所得粉料进入第五级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2400～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔10秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1100～1500m3/h；
（6）步骤（5）所得粉料进入第六级装置的粉碎分级机，经上分机级分出部分粗料，旋风分离器收集合格超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2500～2800r/min，上分级机转速2600～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1000～1200m3/h。
本发明具有以下积极有益效果：
1. 本发明将原料送入涡流式粉碎分级机后，主机高速精碎，同时进行升温球化，充分利用了粉碎室内的热变化。本发明合理加大粉碎主机转速，提高粉碎室内温度（150℃左右），与现有技术不同（以粉碎、分级为主），而是以提升温度制球为主。
2. 本发明降低风机功率，并改用变频，降低负压加大正压，以减少粉尘对环境的污染。
3. 本发明采用普通球形石墨下角料作为原料，使工业废料变废为宝；并且由复杂的工序改为相对简单的流程，减少能源消耗。
附图说明
图1为本发明超微球形石墨生产系统结构示意图；
图中 自左向右依次为第一至第六级装置，装置中1为粉碎分级机、2为旋风分离器、3为袋式除尘器、4为风机、5为上分级机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下实施例中所涉及的原料，如无特别说明均为市售，所涉及检测方法如无特别说明，则均为常规方法。
实施例 1
一种超微球形石墨生产系统，包括6级装置，其中，第一级和第二级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、旋风分离器、袋式除尘器和风机；第三级至第五级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、袋式除尘器、风机；第五级装置包括顺次连接的粉碎分级机、上分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；其相邻两级之间的联机方式：第一级的旋风分离器的下料口连通第二级的粉碎分级机的进料口，第二级的旋风分离器的下料口连通第三级的粉碎分级机的进料口，第三级及其以后的本级袋式除尘器的下料口连通其下一级的粉碎分级机的进料口。
所述粉碎分级机包括一体的粉碎机和内分级机，为QWJ-30涡流式超微粉碎分级机，所述袋式除尘器为脉冲袋式除尘器，所述风机为变频风机，所述的上分级机为QWJ-30涡流式超微粉碎机外分级机。
实施例 2
一种超微球形石墨生产方法，利用实施例1超微球形石墨生产系统，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、内分级机转速1500r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）步骤（1）所得粗料进入第二级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为1900m3/h；
（3）步骤（2）所得粗料进入第三级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2000r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1700m3/h；
（4）步骤（3）所得粉料进入第四级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2500r/min，袋式除尘器的脉冲间隔11秒、喷吹时间41微秒，风机风速为1400m3/h；
（5）步骤（4）所得粉料进入第五级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2600r/min，袋式除尘器的脉冲间隔10秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1300m3/h；
（6）步骤（5）所得粉料进入第六级装置的粉碎分级机，经上分机级分出部分粗料，旋风分离器收集合格超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2600r/min，上分级机转速2700r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1100m3/h。
对正常运行过程中每级装置中间下料进行数据监测如下：
序号/粒径 D10(μm) D50(μm) D90(μm) Tap(g/cm³)
1 4.62 8.801 15.731 0.78
2 4.28 8.2 14.9 0.85
3 4.032 7.62 13.88 0.73
4 3.56 6.9 13.52 0.753
5 3.16 6.4 12.88 0.708
6 2.24 5.5 11.99 0.66
以上实验监测结果已达到超微球石墨SG-5μm的要求标准。检测仪器：百特激光粒度仪-Bettersize2000，震实密度仪BT-301深圳力达信仪器有限公司。
实施例 3
一种超微球形石墨生产方法，利用实施例1超微球形石墨生产系统，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、内分级机转速1300r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）步骤（1）所得粗料进入第二级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1500r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为1800m3/h；
（3）步骤（2）所得粗料进入第三级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1800r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1600m3/h；
（4）步骤（3）所得粉料进入第四级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2200r/min，袋式除尘器的脉冲间隔11秒、喷吹时间41微秒，风机风速为1200m3/h；
（5）步骤（4）所得粉料进入第五级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2400r/min，袋式除尘器的脉冲间隔10秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1100m3/h；
（6）步骤（5）所得粉料进入第六级装置的粉碎分级机，经上分机级分出部分粗料，旋风分离器收集合格超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2500r/min，上分级机转速2600r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1000m3/h。
对正常运行过程中每级装置中间下料进行数据监测如下：
序号/粒径 D10(μm) D50(μm) D90(μm) Tap(g/cm³)
1 4.560 8.691 15.477 0.749
2 4.236 8.335 15.082 0.82
3 4.011 7.862 14.317 0.76
4 3.456 7.124 13.55 0.739
5 3.088 6.561 12.73 0.719
6 2.37 5.63 12.16 0.67
实施例 4
一种超微球形石墨生产方法，利用实施例1超微球形石墨生产系统，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、内分级机转速1800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）步骤（1）所得粗料进入第二级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2000r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为2000m3/h；
（3）步骤（2）所得粗料进入第三级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2200r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1800m3/h；
（4）步骤（3）所得粉料进入第四级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔11秒、喷吹时间41微秒，风机风速为1600m3/h；
（5）步骤（4）所得粉料进入第五级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔10秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1500m3/h；
（6）步骤（5）所得粉料进入第六级装置的粉碎分级机，经上分机级分出部分粗料，旋风分离器收集合格超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2800r/min，上分级机转速2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1200m3/h。
对正常运行过程中每级装置中间下料进行数据监测如下：
序号/粒径 D10(μm) D50(μm) D90(μm) Tap(g/cm³)
1 4.60 8.792 15.56 0.76
2 4.37 8.28 14.928 0.81
3 3.99 7.855 14.322 0.763
4 3.516 7.124 13.63 0.732
5 2.943 6.462 12.66 0.702
6 2.441 5.635 11.78 0.662
对比例
一种超微球形石墨生产系统，包括4级装置，其中，第一级和第二级装置包括顺次连接的粉碎分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；第三级包括顺次连接的粉碎分级机、袋式除尘器、风机；第四级装置包括顺次连接的粉碎分级机、上分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；其每级之间的联机方式：第一级的旋风分离器的下料口连通第二级的粉碎分级机的进料口，第二级的旋风分离器的下料口连通第三级的粉碎分级机的进料口，第三级袋式除尘器的下料口连通第四级的粉碎分级机的进料口。所述粉碎分级机包括一体的粉碎机和分级机，为QWJ-30涡流式超微粉碎分级机，所述袋式除尘器为脉冲袋式除尘器，所述风机为变频风机。
一种利用上述生产系统生产超微球形石墨的方法，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置，处理后粉料通过袋式除尘器收集，粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、分级机转速1500r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）所得粗料进入第二级装置，处理后粉料通过袋式除尘器收集，粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速1800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为1900m3/h；
（3）所得粉料进入第三级装置，处理后粉料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2000r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1700m3/h；
（4）所得粉料进入第四级装置，处理后旋风分离器收集得到超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2600r/min，上分级机转速2700r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1100m3/h。
对正常运行过程中每级装置中间下料进行数据监测如下：
序号/粒径 D10(μm) D50(μm) D90(μm) Tap(g/cm³)
1 3.25 7.912 16.99 0.67
2 3.32 8.043 15.32 0.73
3 3.51 7.626 13.93 0.69
4 3.21 6.887 11.77 0.587
以上结果表明：所得产品d50=6.887(中位径太大)，Tap=0.587(震实密度低），达不到合格产品效果。SG-5μm质量标准：d50(5-6.2μm），Tap＞0.6克/cm3。

Claims (9)

1.一种超微球形石墨生产系统，包括N级装置，其特征在于：第一级和第二级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、旋风分离器、袋式除尘器和风机；第三级至第N-1级装置均包括顺次连接的粉碎分级机、袋式除尘器、风机；第N级装置包括顺次连接的粉碎分级机、上分级机、旋风分离器、袋式除尘器、风机；其相邻两级之间的联机方式：第一级的旋风分离器的下料口连通第二级的粉碎分级机的进料口，第二级的旋风分离器的下料口连通第三级的粉碎分级机的进料口，第三级及其以后的本级袋式除尘器的下料口连通其下一级的粉碎分级机的进料口。
2.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述N不小于6。
3.根据权利要求2所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述N为6。
4.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述粉碎分级机包括一体的粉碎机和内分级机。
5.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述粉碎分级机为涡流式超微粉碎分级机。
6.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述的上分级机为涡流式超微粉碎机外分级机。
7.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述袋式除尘器为脉冲袋式除尘器。
8.根据权利要求1所述超微球形石墨生产系统，其特征在于：所述风机为变频离心式风机。
9.一种利用权利要求3所述系统生产超微球形石墨的方法，包括以下步骤：
（1）将原料通入第一级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速为4200r/min、内分级机转速1300～1800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔15秒、喷吹时间45微秒，风机风速为2200m3/h；
（2）步骤（1）所得粗料进入第二级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料通过袋式除尘器收集，将旋风分离器收集的粗料进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1500～2000r/min，袋式除尘器的脉冲间隔13秒、喷吹时间43微秒，风机风速为1800～2000m3/h；
（3）步骤（2）所得粗料进入第三级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速1800～2200r/mim，袋式除尘器的脉冲间隔12秒、喷吹时间42微秒，风机风速为1600～1800m3/h；
（4）步骤（3）所得粉料进入第四级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2200～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔11秒、喷吹时间41微秒，风机风速为1200～1600m3/h；
（5）步骤（4）所得粉料进入第五级装置的粉碎分级机，经处理后的粉料由袋式除尘器集中收集，并进入下一级装置；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、内分级机转速2400～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔10秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1100～1500m3/h；
（6）步骤（5）所得粉料进入第六级装置的粉碎分级机，经上分机级分出部分粗料，旋风分离器收集合格超微球形石墨；设置粉碎分级机内的粉碎机转速5600r/min、分级机转速2500～2800r/min，上分级机转速2600～2800r/min，袋式除尘器的脉冲间隔9秒、喷吹时间40微秒，风机风速为1000～1200m3/h。
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