CN108675293A - 一种石墨高温提纯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石墨高温提纯装置，包括水平设置的加热炉，加热炉入口设有竖直的进料通道，进料通道底部设有朝向加热炉入口的石墨送料装置，加热炉出口连接有竖直的出料通道；加热炉的炉内底部敷设有石墨板，石墨板作为石墨粉原料在加热炉内的承载平台，石墨板的纯度为99.99%以上，加热炉的炉顶设有一组等离子体喷枪；加热炉入口侧的炉壁设有进气管，进气管的外端连接有惰性气体注入泵；所述出料通道的侧部分别设有出气管与抽真空管；出料通道底部由上至下依次设有冷却室与出料口；采用等离子喷枪向加热炉内喷入等离子体火焰，利用等离子体火焰2400℃～3000℃的高温对石墨粉原料直接加热，使石墨粉原料中的杂质充分气化，从而达到提纯石墨的目的。
Description
技术领域
本发明涉及石墨提纯技术领域，具体是一种石墨高温提纯装置。
背景技术
石墨熔点为3652℃，是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子存在一个自由电子，能够在石墨分子网面自由移动，因此石墨属于导电体。高纯石墨是指含碳量大于99.9%的石墨，具有强度高、抗热震性好、耐高温、抗氧化、电阻系数小等优点，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。行业的不断发展对石墨纯度的要求越来越高，而高温提纯设备的研发是石墨研发的重要方向。
目前，石墨提纯的方法主要包括：浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法以及高温法。浮选法是石墨初步富集的常用方法，浮选得到的石墨精矿固定碳含量普遍低于97%，对石墨的纯度提升有上限，但是整个流程操作简单，工艺成熟，通常作为预处理对石墨原矿进行初步提纯。
碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法均属于化学法提纯。碱酸法提纯石墨工艺复杂，能耗高，提纯效率低，设备腐蚀严重，对环境有一定影响。氢氟酸法提纯的石墨固定碳含量能够达到99.9%以上，虽然设备简单、操作简单、成本较低，但是氢氟酸腐蚀性强，对人体有一定危害，对环境存在较大污染，生产过程中须对安全与废水进行严格的监控。氯化焙烧法提纯石墨提纯效率和回收率高，但工艺条件不稳定、纯化成本较高、尾气难处理、容易造成空气污染严重等。此外，氯气有一定毒性、对设备腐蚀严重等缺点，可控性差，限制了氯化焙烧法的推广应用。
高温提纯即物理提纯，利用石墨耐高温的性质，将其置入电炉中，隔绝空气加热，使杂质挥发掉，从而提高精矿品位。高温提纯一般可获得99.9%的高纯石墨，但是这个纯度已经远远不能满足高尖行业的需求，急需提高工艺手段以获得更高纯度的石墨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨高温提纯装置，通过该提纯装置及相应的工艺方法能够获得99.99%以上纯度的石墨，能耗低、提纯效果好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种石墨高温提纯装置，包括水平设置的加热炉，加热炉入口设有竖直的进料通道，进料通道底部设有朝向加热炉入口的石墨送料装置，加热炉出口连接有竖直的出料通道；所述加热炉的炉内底部敷设有石墨板，石墨板作为石墨粉原料在加热炉内的承载平台，石墨板的纯度为99.99%以上，加热炉的炉顶设有一组等离子体喷枪，等离子喷枪沿加热炉轴向间隔分布，等离子喷枪的喷嘴伸入加热炉内；加热炉入口侧的炉壁设有进气管，进气管的外端连接有惰性气体注入泵；所述出料通道的侧部分别设有出气管与抽真空管，出气管的内端与出料通道侧部相连通、出气管的外端连接有；抽真空管的内端与出料通道侧部相连通、抽真空管的外端连接有真空泵；出料通道底部由上至下依次设有冷却室与出料口。
进一步的，所述石墨送料装置包括水平设置的气缸，气缸的活塞杆连接有竖直的推板，气缸的活塞杆伸缩时，使推板往复式推进在石墨板上的石墨粉原料。
进一步的，所述加热炉包含壳体，壳体的内壁设有石墨毡内衬。
进一步的，所述冷却室包含内壳与外壳，内壳与外壳之间形成冷却腔，冷却腔内通入循环冷却水。
本发明的有益效果是，采用等离子喷枪向加热炉内喷入等离子体火焰，利用等离子体火焰2400℃～3000℃的高温对石墨粉原料直接加热，使石墨粉原料中的杂质充分气化，从而达到提纯石墨的目的；本装置结构简单、升温迅速、能够使石墨粉原料一次提纯后碳的质量含量达到99.99%以上，能耗低、提纯效果好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明加热炉的侧视放大示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种石墨高温提纯装置，包括水平设置的加热炉1，加热炉1入口设有竖直的进料通道2，进料通道2底部设有朝向加热炉入口的石墨送料装置，加热炉1出口连接有竖直的出料通道3；加热炉1的炉内底部敷设有石墨板4，石墨板4作为石墨粉原料在加热炉内的承载平台，石墨板4的纯度为99.99%以上；加热炉1的炉顶设有一组等离子体喷枪5，等离子喷枪5沿加热炉1轴向间隔分布，等离子喷枪5的喷嘴伸入加热炉内；加热炉1入口侧的炉壁设有进气管6，进气管6的外端连接有惰性气体注入泵7；所述出料通道3的侧部分别设有出气管8与抽真空管9，出气管8的内端与出料通道3侧部相连通、出气管8的外端连接有引风机10；抽真空管9的内端与出料通道3侧部相连通、抽真空管9的外端连接有真空泵11；出料通道3底部由上至下依次设有冷却室与出料口13。
冷却室包含内壳12a与外壳12b，内壳12a与外壳12b之间形成冷却腔12c，外壳12b上设有进水口12d与出水口12e，通过进水口12d与出水口12e向冷却腔12c内通入循环冷却水。
作为优选的，石墨板4的一侧延伸至进料通道2、石墨板4的另一侧延伸至出料通道3中部。所述石墨送料装置可以采用现有的各种常规送料装置，例如螺旋送料机等等，本实施例的石墨送料装置包括水平设置的气缸14，气缸14的活塞杆15连接有竖直的推板16，气缸14的活塞杆15伸缩时，使推板16往复式推进在石墨板4上的石墨粉原料。结合图2所示，作为优选的，加热炉1包含壳体1a，壳体1a的内壁设有石墨毡内衬1b。
本装置进行提纯时，可采用如下步骤进行：
S1、首先石墨粉原料由进料通道2落入加热炉入口前的石墨板4上，开启真空泵11对加热炉1内抽真空，然后通过惰性气体注入泵7向加热炉1内通入惰性气体，惰性气体可选择氩气或者氮气，使加热炉1内压力恢复到大气压；
S2、启动气缸14，令气缸14的活塞杆15伸缩，使推板16往复式推进在石墨板4上的石墨粉原料，从而使石墨粉原料持续地向加热炉1内移动；与此同时，开启等离子体喷枪5与引风机10，等离子体喷枪5在石墨粉原料行进的过程中，持续地喷出温度在2400℃～3000℃的等离子体火焰，等离子体火焰对石墨粉原料直接加热，使石墨粉原料中的杂质充分气化，气化产生的气体经由出气管8排出；
S3、石墨粉原料经过提纯处理后落入出料通道3，再进入冷却室12，冷却室12通过循环冷却水冷却，惰性气体带动石墨粉经过冷却室12时产生热交换实现对石墨粉的冷却；
S4、冷却后的石墨粉通过出料口13进行收集。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种石墨高温提纯装置，其特征在于，包括水平设置的加热炉，加热炉入口设有竖直的进料通道，进料通道底部设有朝向加热炉入口的石墨送料装置，加热炉出口连接有竖直的出料通道；所述加热炉的炉内底部敷设有石墨板，石墨板作为石墨粉原料在加热炉内的承载平台，石墨板的纯度为99.99%以上，加热炉的炉顶设有一组等离子体喷枪，等离子喷枪沿加热炉轴向间隔分布，等离子喷枪的喷嘴伸入加热炉内；加热炉入口侧的炉壁设有进气管，进气管的外端连接有惰性气体注入泵；所述出料通道的侧部分别设有出气管与抽真空管，出气管的内端与出料通道侧部相连通、出气管的外端连接有引风机；抽真空管的内端与出料通道侧部相连通、抽真空管的外端连接有真空泵；出料通道底部由上至下依次设有冷却室与出料口。
2.根据权利要求1所述的一种石墨高温提纯装置，其特征在于，所述石墨送料装置包括水平设置的气缸，气缸的活塞杆连接有竖直的推板，气缸的活塞杆伸缩时，使推板往复式推进在石墨板上的石墨粉原料。
3.根据权利要求1所述的一种石墨高温提纯装置，其特征在于，所述加热炉包含壳体，壳体的内壁设有石墨毡内衬。
4.根据权利要求1所述的一种石墨高温提纯装置，其特征在于，所述冷却室包含内壳与外壳，内壳与外壳之间形成冷却腔，冷却腔内通入循环冷却水。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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