CN109205612B - 一种石墨焙烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种石墨焙烧系统，与现有技术相比，包括：物料计量装置；与所述物料计量装置连接的微波焙烧回转窑；与所述微波焙烧回转窑连接的物料冷却装置。本申请提供的石墨焙烧系统，相较于现有技术而言，其能够在环保的条件下，缩短焙烧时间，提升石墨焙烧效率，且减少耗费成本，更加节能。本申请还提供一种石墨焙烧方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种石墨焙烧系统及方法

技术领域

本申请涉及石墨加工工艺技术领域，更具体地说，尤其涉及一种石墨焙烧系统，本申请还涉及一种石墨焙烧方法。

背景技术

石墨是一种高能晶体碳材料，因其独特的结构和导电、导热、润滑、耐高温、化学性能稳定等特点，使其在高性能材料中具有较高应用价值。石墨焙烧是非常重要的工序之一，石墨焙烧是将成型的块料放置于保护介质中，在隔绝空气的条件下加热使块料中的粘接剂焦化，使块料颗粒结合更加紧密的加工过程。

目前，石墨焙烧通常的做法是将石墨粉放入电阻回转窑或隧道窑进行焙烧处理，但是在加热过程中，石墨粉会产生大量热气，并夹杂石墨粉，从焙烧炉的缝隙中跑出，污染厂房环境。用隧道窑在焙烧过程中需要对将物料置于窑车上推入焙烧窑，经过预热、高温和冷却对物料进行焙烧加工。但石墨制品焙烧前较脆、散，在放置入窑车时受到震动易开裂和掉粉。另外，在加热和冷却过程中，由于物料紧贴窑车导致受热和冷却不彻底，对产品影响很大。由此可见，现有技术中石墨的焙烧环节还存在升温慢、耗能高、污染环境的弊端。

因此，如何提供一种石墨焙烧系统，其能够在环保的条件下，缩短焙烧时间，提升石墨焙烧效率，且减少耗费成本，更加节能，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种石墨焙烧系统，其能够在环保的条件下，缩短焙烧时间，提升石墨焙烧效率，且减少耗费成本，更加节能。本申请还提供一种石墨焙烧方法，同样具有上述有益效果。

本申请提供的技术方案如下：

本申请提供一种石墨焙烧系统，包括：物料计量装置；与物料计量装置连接的微波焙烧回转窑；与微波焙烧回转窑连接的物料冷却装置。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，物料计量装置包括：原料计量机构；与小料料仓连接的小料计量机构；设于原料计量机构、小料计量机构下方的混合机；混合机通过输料斗与微波焙烧回转窑连接。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，石墨焙烧系统还包括：与微波焙烧回转窑连接的煅烧烟气收集系统。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，石墨焙烧系统还包括：与煅烧烟气收集系统相连的排烟装置。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，冷却装置包括：冷却机架；安装于冷却机架上的卷筒定位环；安装于卷筒定位环内的冷却卷筒；设置于冷却机架上，用于控制冷却卷筒转动速度的转速调节机构。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，微波焙烧回转窑包括：与混合机相连的预热区；与预热区连通的升温区；与升温区连通的保温区，保温区的出口与冷却卷筒相连。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，石墨焙烧系统还包括：设置于微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧温度的焙烧温度调节机构；设置于微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧时间的焙烧时间调节机构；安装于微波焙烧回转窑上，用于向微波焙烧回转窑内通入保护气体的保护气体输入部。

本发明还提供一种石墨焙烧方法，包括如下步骤：石墨原料固定碳含量大于75％以上，并粉碎200-325目；粉碎后的石墨原料与碱均匀混合；通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑进行焙烧处理；焙烧处理后送入物料冷却装置进行冷却处理。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤“通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑进行焙烧处理”中，设定焙烧温度为700-950℃，设定焙烧时间为2-3小时；焙烧处理中还包括步骤：向微波焙烧回转窑内通入氮气。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤“粉碎后的石墨原料与碱均匀混合”中，还包括步骤：向原料以及碱的混合物中加入占原料与碱总量5-8％的水；其中碱加入量为石墨原料中杂质含量的2倍。

本发明提供的石墨焙烧系统，与现有技术相比，包括：物料计量装置，物料计量装置与微波焙烧回转窑连接，微波焙烧回转窑连接有物料冷却装置。由于石墨为六面体，吸收微波能力强，能在微波电磁场作用下，极性分子相互间摩擦损耗，使得电磁能快速转变为热能，且更利于碱与杂质之间的反应；若同样为950℃焙烧，电阻回转窑在950℃时需要保温40分钟，隧道窑更长，而本申请中的石墨焙烧系统只需保温10分钟，更节能。本发明提供的石墨焙烧系统，相较于现有技术而言，其能够在环保的条件下，缩短焙烧时间，提升石墨焙烧效率，且减少耗费成本，更加节能。本发明还提供一种墨焙烧方法，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的石墨焙烧系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请如图1所示，本发明实施例提供一种石墨焙烧系统，包括：物料计量装置1；与所述物料计量装置1连接的微波焙烧回转窑2；与所述微波焙烧回转窑2连接的物料冷却装置3。

本发明实施例提供的石墨焙烧系统，与现有技术相比，本发明实施例涉及的石墨焙烧系统包括：物料计量装置1，物料计量装置1与微波焙烧回转窑2连接，微波焙烧回转窑2连接有物料冷却装置3。由于石墨为六面体，吸收微波能力强，能在微波电磁场作用下，极性分子相互间摩擦损耗，使得电磁能快速转变为热能，且更利于碱与杂质之间的反应；若同样为950℃焙烧，电阻回转窑在950℃时需要保温40分钟，隧道窑更长，而本申请中的石墨焙烧系统只需保温10分钟，更节能。本发明提供的石墨焙烧系统，相较于现有技术而言，其能够在环保的条件下，缩短焙烧时间，提升石墨焙烧效率，且减少耗费成本，更加节能。本发明还提供一种墨焙烧方法，同样具有上述有益效果。。

具体地，在本发明实施例中，物料计量装置1包括：原料计量机构101；与小料料仓102连接的小料计量机构103；设于原料计量机构101、小料计量机构103下方的混合机104；混合机104通过输料斗与微波焙烧回转窑2连接。

具体地，在本发明实施例中，石墨焙烧系统还包括：与微波焙烧回转窑2连接的煅烧烟气收集系统4。

具体地，在本发明实施例中，石墨焙烧系统还包括：与煅烧烟气收集系统4相连的排烟装置5。

具体地，在本发明实施例中，冷却装置3包括：冷却机架301；安装于冷却机架301上的卷筒定位环302；安装于卷筒定位环302内的冷却卷筒303；设置于冷却机架301上，用于控制冷却卷筒303转动速度的转速调节机构。

具体地，在本发明实施例中，微波焙烧回转窑2包括：与混合机相连的预热区；与预热区连通的升温区；与升温区连通的保温区，保温区的出口与冷却卷筒303相连。

具体地，在本发明实施例中，石墨焙烧系统还包括：设置于微波焙烧回转窑2上，用于设定焙烧温度的焙烧温度调节机构；设置于微波焙烧回转窑2上，用于设定焙烧时间的焙烧时间调节机构；安装于微波焙烧回转窑2上，用于向微波焙烧回转窑2内通入保护气体的保护气体输入部。

本发明实施例还提供一种石墨焙烧方法，包括如下步骤：石墨原料固定碳含量大于75％以上，并粉碎200-325目；粉碎后的石墨原料与碱均匀混合；通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑2进行焙烧处理；焙烧处理后送入物料冷却装置3进行冷却处理。

具体地，在本发明实施例中，在步骤“通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑2进行焙烧处理”中，设定焙烧温度为700-950℃，设定焙烧时间为2-3小时；焙烧处理中还包括步骤：向微波焙烧回转窑2内通入氮气。

具体地，在本发明实施例中，在步骤“粉碎后的石墨原料与碱均匀混合”中，还包括步骤：向原料以及碱的混合物中加入占原料与碱总量5-8％的水；其中碱加入量为石墨原料中杂质含量的2倍。

除此之外，本实施例还公开一种应用有本申请提供的石墨焙烧系统的石墨生产加工系统，具体如下：

石墨生产加工系统包括：与原料仓连接的矿物破碎机；与矿物破碎机连接的涡环磨装置；与涡环磨装置相连的水力旋流分系统；与水力旋流分选装置连接的压滤装置；与压滤装置连接的计量装置；与计量装置连接的微波焙烧分系统；与微波焙烧分系统连接的漂洗分系统；与漂洗分系统相连的自动包装分系统

石墨生产加工系统还包括：第一收尘器，与涡环磨装置、水力旋流分系统连接；第二收尘器，与漂洗分系统和自动包装分系统连接。

具体地，在本发明实施例中，涡环磨装置包括：进料斗；与进料斗连通的磨料仓；安装于磨料仓内的转动轴；安装于转动轴上的初级破碎盘；安装于转动轴上的二级破碎盘；设于磨料仓内的布料器；安装于破碎仓内的隔离环；设置于隔离环上的破碎条；设于二级破碎盘上的破碎刀体；破碎盘之间由隔离环分开。

具体地，在本发明实施例中，每个隔离环上至少安装2个破碎条，每个二级破碎盘上安装有6-8个破碎刀体；和/或

破碎刀体端头处与破碎仓体内壁的间隙为5-6mm，破碎刀体与隔离环之间的间隙为5-6mm，隔离环端头处高出磨料仓的内壁10-12mm。

具体地，在本发明实施例中，水力旋流分系统包括：旋流分离组；旋流分离组包括：调浆搅拌桶；安装于调浆搅拌桶上的水力旋流分离器；水力旋流分离器包括：分离器主体；设置于分离器主体上方的溢流口；设于分离器主体上的进料口；设置于分离器主体底部的沉沙排出口。

具体地，在本发明实施例中，分离器主体包括：上筒体；与上筒体连通的下锥体；下锥体外侧一端设置有S极磁铁，以及与S极磁铁相对设置的N极磁铁。

具体地，在本发明实施例中，计量装置包括：原料计量机构；与小料料仓连接的小料计量机构；设于原料计量机构、小料计量机构下方的混合机。

具体地，在本发明实施例中，微波焙烧分系统包括：与混合机相连的微波焙烧回转窑；与微波焙烧回转窑煅烧烟气收集系统；与煅烧烟气收集系统相连的排烟装置；设置于微波焙烧回转窑尾端出口的冷却卷筒。

具体地，在本发明实施例中，微波焙烧回转窑包括：与混合机相连的预热区；与预热区连通的升温区；与升温区连通的保温区，保温区的出口与冷却卷筒相连；和/或

微波焙烧分系统还包括：设置于微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧温度的焙烧温度调节机构；设置于微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧时间的焙烧时间调节机构；安装于微波焙烧回转窑上，用于向微波焙烧回转窑内通入保护气体的保护气体输入部。

具体地，在本发明实施例中，漂洗分系统包括：漂洗搅拌桶；安装于漂洗搅拌桶上的打散机构；设置于漂洗搅拌桶上的卸料斗；位于卸料斗之上的滤压机。

更为详细地阐述，在本发明实施例提供的石墨生产加工系统中，主要涉及隐晶、微晶质石墨，在本实施例中，石墨原矿通过颚式破碎机破碎呈粒径小于或等于30mm，送入料仓，再通过给料机以及自动称重装置，给入涡环磨进行磨矿，再通过收尘器后，磨细石墨通入下道工序进行加工。

涡环磨粉碎石墨的工作原理为：原料均匀给出涡环磨后，由涡环磨高速旋转初级破碎刀盘，对原料进行初步破碎，再通过布料器及除尘器、引风机将初步破碎的石墨引入破碎仓，破碎仓内具有由若干个二级破碎盘，隔离环及破碎条组成，破碎盘之间由隔离环分开，工作时，破碎盘刀在隔离环之间高速运动，进入粉碎仓的原料在高速运动的二级破碎盘与引风引动空间形成涡流，由于二级破碎盘与引风机引动空间形成涡流，撞击仓壁及破碎条，由于二级破碎盘上安装6至8个破碎刀体，二级破碎盘在高速旋转时，具有大于3000转/分钟的速度，原料不能穿过破碎盘，在仓内形成涡流后，在引风机的作用下只能沿隔离环与破碎盘之间的间隙通过。

原料在仓内形成涡流后，在引风机作用下只能沿隔离环与破碎盘之间间隙通过，进入下一项破碎盘破碎，破碎刀体与破碎仓壁间隙一般为5-6mm，与隔离环间隙一般也为5-6mm。由于隔离环高于破碎仓10-12mm。所以破碎盘是在隔离环间做圆周运动的，由于石墨晶体为层状，球磨时摩擦只能让其分层，但很难让其粉碎，涡环磨因有刀盘状是切割粉碎石墨，并且在仓内形成涡流使石墨相互撞击，从而达到很好的粉碎效果。

其中，本实施例涉及的水力旋流分系统具体为：传统工艺均采用浮选法对微、隐石墨进行选矿，相对成本较高，对环境有负面的影响。本实施例涉及的微、隐晶质石墨分选系统，所耗成本低，对环境的不利影响小。

具体实施内容为：将微、隐晶石墨矿主石墨及脉石矿实体90％以上解离，送入调浆桶与水调浆，矿浆浓度在25％～40％之间最佳，由于石墨在磁场中可悬浮，选矿时在水里旋流分离器进料口下方锥体两侧分别固定两块瓦状磁铁，一块为S极磁铁，一块为N极磁铁，当矿浆通过浆料泵，以5-12米/秒的流速沿切线旋入圆筒，然后矿浆便以很快速度沿壁旋转而产生离心力，由于受外壁筒的限制，迫使矿浆自上而下做旋转运动，该运动也称为下降旋流运动，旋流的固体颗粒受到离心力作用，当外壁矿浆密度大于四周密度，其所属离心力越来越大，当这个力大于运动所产生的阻力，脉石杂质就会克服这一阻力向器壁方向移动，并与重量轻的石墨悬浮分离，在石墨与脉石杂质分离的过程中，石墨通过悬流器下端给定磁场时，石墨呈悬浮状态，更利于脉石矿物与石墨悬浮分离，到达器壁较重的脉石矿物沿器壁向下运动，到达沉沙口聚成为稠化浆料从沉沙口排出，而受磁力及重量因素影响的石墨悬浮液产生涡流向下运动时，沿径向方向压力分布不均匀，越接近轴线越小，导致石墨悬浮液趋向轴线方向运动，同时由于水力悬浮器底部变小的双因素影响下，无法迅速从底部流口排出，由于旋流器顶端设有溢流口，低压区的石墨是浮液，形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。需要说明的是，石墨比重一般为1.6，脉石矿物比重一般大于2.5；可多次反复旋选，多次旋选后石墨固定碳可达90％-95％；沉沙口尾矿多次旋流器选矿后，固定碳含量小于5％-8％；磨砂时石墨与脉石矿物解离必须大于90％，否则效果较差。

其中，本实施例涉及的微波焙烧分系统具体为：微、隐晶质石墨提纯时，一般采用电阻回转窑和隧道窑进行焙烧，现有技术中存在焙烧时间长、升温慢、能耗高的缺陷。在本发明实施例中，将微隐晶质石墨固定碳含量大于75％以上，并粉碎200-325目原料与碱均匀混合，加入的碱是杂质含量的两倍，碱与原料混合时加入5-8％的水，便于混合更均匀，再通过计量器送入微波焙烧，焙烧温度为700-950℃，焙烧时窑内通入氮气进行保护，以免石墨在高温时与氧气燃烧而消耗，焙烧时间一般为2-3小时，温度越高，时间越短，由于石墨为六面体，吸收微波能力强，能在微波电磁场作用下，极性分子相互间摩擦损耗，使得电磁能快速转变为热能，特别适宜用微波加热，微波碱焙时，在微波回转窑内经预热区、升温区、保温区保温后从出口排出，进入冷却滚筒冷却后，再送水洗。焙烧时是通过石墨极性分子相互摩擦加热，更利于碱与硅胶盐矿物杂质之间的反应；若同样为950℃焙烧，电阻回转窑在950℃时需要保温40分钟，隧道窑更长，而微波焙烧只需保温10分钟，相较于现有技术而言，更加节能并提高加工效率。

综上可知，本发明实施例提供的石墨生产加工系统，相较于现有技术而言，其能够在环保的条件下，缩短石墨生产加工的时间，提高石墨生产加工效率，显著降低石墨生产加工成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种石墨焙烧系统，其特征在于，包括：物料计量装置；

与所述物料计量装置连接的微波焙烧回转窑；与所述微波焙烧回转窑连接的物料冷却装置；

所述物料计量装置包括：原料计量机构；与小料料仓连接的小料计量机构；设于所述原料计量机构、所述小料计量机构下方的混合机；所述混合机通过输料斗与所述微波焙烧回转窑连接；

所述冷却装置包括：冷却机架；安装于所述冷却机架上的卷筒定位环；安装于所述卷筒定位环内的冷却卷筒；设置于所述冷却机架上，用于控制所述冷却卷筒转动速度的转速调节机构；

所述微波焙烧回转窑包括：与所述混合机相连的预热区；与所述预热区连通的升温区；与所述升温区连通的保温区，所述保温区的出口与所述冷却卷筒相连。

2.根据权利要求1所述的石墨焙烧系统，其特征在于，所述石墨焙烧系统还包括：与所述微波焙烧回转窑连接的煅烧烟气收集系统。

3.根据权利要求2所述的石墨焙烧系统，其特征在于，所述石墨焙烧系统还包括：与所述煅烧烟气收集系统相连的排烟装置。

4.根据权利要求3所述的石墨焙烧系统，其特征在于，所述石墨焙烧系统还包括：设置于所述微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧温度的焙烧温度调节机构；设置于所述微波焙烧回转窑上，用于设定焙烧时间的焙烧时间调节机构；安装于所述微波焙烧回转窑上，用于向所述微波焙烧回转窑内通入保护气体的保护气体输入部。

5.一种利用权利要求1至4中任意一项所述的石墨焙烧系统的石墨焙烧方法，其特征在于，包括如下步骤：

石墨原料固定碳含量大于75％以上，并粉碎200-325目； 粉碎后的石墨原料与碱均匀混合；

通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑进行焙烧处理； 焙烧处理后送入物料冷却装置进行冷却处理。

6.根据权利要求5所述的石墨焙烧方法，其特征在于，在步骤通过计量运输机构送入微波焙烧回转窑进行焙烧处理中，设定焙烧温度为700-950℃，设定焙烧时间为2-3小时；焙烧处理中还包括步骤：向微波焙烧回转窑内通入氮气。

7.根据权利要求6所述的石墨焙烧方法，其特征在于，在步骤粉碎后的石墨原料与碱均匀混合中，还包括步骤：向原料以及碱的混合物中加入占原料与碱总量5-8％的水；其中碱加入量为石墨原料中杂质含量的2倍。

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