CN110562972A - 一种超细粉体自热式石墨化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳素工业领域，涉及一种超细粉体自热式石墨化炉，由给料系统、炉体、导电系统、排料系统和冷却系统组成，从而形成一体化可连续生产的石墨化设备，本发明有利于超细粉体石墨的高效生产，给料系统的送料机构相互垂直交错设置，保证了主腔体的密封保温状态，从而有利于超细粉体炭材料在导电系统的高温石墨化作用，并且导电系统中的导电负极从下方通入，拉长了高温石墨化作用空间，有利于超细粉体炭材料的充分石墨化，而炉体周围以及内部共同设置的冷却系统用于降温，利于延长使用寿命，且利于碳粉生产工艺的优化，而排料结构便于包装和产品收集；本发明整体结构设计巧妙，结构优良，利于超细粉体的碳粉生产。
Description
技术领域
本发明属于碳素工业领域，涉及一种超细粉体自热式石墨化炉。
背景技术
现有的石墨化炉常有三种炉型：一种为艾奇逊石墨化炉，它是将石墨微粉放入石墨坩埚内，再将石墨坩埚置于艾奇逊石墨化炉中进行高温处理，这种石墨化炉利用电阻料发热，只能间歇生产、间接加热，耗电阻料和保温料等大量辅材，一般情况下艾奇逊耗电量为4200-4500KWH，最高可高达12000KWh/t，且污染环境；另一种内串式石墨化炉，同样使用石墨坩埚进行高温处理，其中的石墨坩埚首尾相连，排成数排，并在其两端通入大电流，利用石墨坩埚自体发热，石墨化能够可达到2800℃，产能偏低，耗电量相对于艾奇逊石墨化炉节省约三分之一。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术之不足，提供一种结构简单适用，可连续生产，耗电量低，节能环保，产能高，稳定性好，出料便捷的自热式石墨化炉。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种超细粉体自热式石墨化炉，由给料系统、炉体、导电系统、排料系统和冷却系统组成，从而形成一体化可连续生产的石墨化设备，其中炉体通过机架支撑垂直安装于生产车间内，所述给料系统设置在炉体顶部，所述排料系统设置在炉体下部；所述炉体外观上为大径圆柱体连小径圆柱体的结构体，并且这两个圆柱体的连接处设置回转支承，并且大径圆柱体中部安装有旋转接头，选择接头使得炉体分割为稳定的炉体上段稳定和可转动的炉体下段，也就是说炉体下段包含了小径圆柱体。
进一步，所述炉体的大径圆柱体的顶部设置圆形的炉盖，其内衬炭质隔热层，并由炭砖固定形成炉体上腔电极安放区和石墨化加热区，并且大径圆柱体由中心的由炉体上段的柱形内腔通入到炉体下段的斗形内腔组成，斗形内腔向下延伸成圆柱形筒体，这个斗形内腔就是石墨化加热区。
进一步，所述炉体下段斗形内腔延伸出的圆柱形筒体外侧还包裹有冷却水套，即为炉体下段冷却水套；所述炉体下段对应的大径圆柱体外侧还设置有炉体下段冷却盘管；所述炉体下段最下方连接的排料系统中围绕着导电负极还设置有电极冷却盘管，以上所述的炉体下段冷却水套、炉体下段冷却盘管、电极冷却盘管通水使用并且构成了所述的冷却系统。
进一步，所述给料系统设置在炉体顶部的炉盖上，包括振实料斗、竖直给料传动机构、竖直给料螺旋、水平给料螺旋、水平给料传动机构，筒体以及锥筒；所述竖直给料传动机构与水平给料传动机构垂直连通在竖直给料传动机构的锥筒处，锥筒内设置由电机带动的竖直给料螺旋，并且锥筒向下延伸形成炉体上段的柱形内腔，而竖直设置的所述振实料斗与水平给料传动机构垂直连通在水平给料传动机构的筒体处，筒体内设置由电机带动的水平给料螺旋。
进一步，所述的导电系统包括导电正、导电正极环、导电负极、导电铜瓦及用于通电所配套的电缆，所述导电正极从炉体上段侧面向内水平安装在所述的电极安放区，及其配套使用的导电正极环由炉体上段内的炭砖支撑固定，所述的导电负极外圆加工有螺纹，并且同电极冷却套螺母配合垂直旋转安装于炉体下段内腔中心，并且导电负极距离排料装置的下部安装导电铜瓦。
进一步，所述的排料系统是与机架固定连接的排料装置，所述排料装置盖合在炉体下段底部上，其中心开设圆形通孔以便于具有外螺纹的导电负极通入，所述排料装置底部还连接设置有用于排出物料的传输管道。
本发明的有益效果如下：本发明通过各个功能系统的相互连接和紧密配合形成了一体化可连续生产的石墨化设备，从而有利于超细粉体石墨的高效生产，给料系统的送料机构相互垂直交错设置，保证了主腔体的密封保温状态，从而有利于超细粉体炭材料在导电系统的高温石墨化作用，并且导电系统中的导电负极从下方通入，拉长了高温石墨化作用空间，有利于超细粉体炭材料的充分石墨化，而炉体周围以及内部共同设置的冷却系统，在外部用于降温进而保护炉体和电极，利于延长使用寿命，并且在内部用于将物料冷却后进入包装阶段，利于碳粉生产工艺的优化，而排料系统便于包装和产品收集；本发明整体结构设计巧妙，结构优良，利于超细粉体的碳粉生产。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图中，1为振实料斗，2为竖直给料传动机构，3为竖直给料螺旋，4为水平给料螺旋，5为水平给料传动机构，6为炉盖，7为炉体上段，8为导电正极，9为导电正极环，10为炉体下段，11为导电负极，12为回转支承，13为电极冷却盘管，14为排料装置，15为导电铜瓦，16为机架，17为筒体，18为锥筒，19为旋转接头，20为炉体下段冷却盘管，21为炉体下段冷却水套。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种超细粉体自热式石墨化炉，由给料系统、炉体、导电系统、排料系统和冷却系统组成，从而形成一体化可连续生产的石墨化设备。
具体的，如图1所示，所述炉体外观上为大径圆柱体连小径圆柱体的结构体，并且通过机架16支撑垂直安装于生产车间内，这两个圆柱体的连接处设置回转支承12，使得炉体与机架16转动连接，所述炉体的大径圆柱体的顶部设置圆形的炉盖6，其内衬炭质隔热层，并由炭砖固定形成炉体上腔电极安放区和石墨化加热区，并且大径圆柱体具体是分为柱形内腔的炉体上段7和斗形内腔的炉体下段10，并且炉体下段10向下向外成筒形延伸，其延伸在外的部分即为上述的小经圆柱体。
作为优选的，所述炉体下段10的筒体整体是由Q235+304制作，其外衬炭质隔热层，并由炭砖固定形成炉体下腔；同样作为优选的，所述的炉体上段7的柱形内腔由Q235+304制作并通入到炉体下段10的斗形内腔中。
进一步，所述大径圆柱体的中部为安装有旋转接头19，即炉体下段10的斗形内腔对应的下部大径圆柱体外部与炉体上段7对应的上部大径圆柱体之间通过旋转接头19进行转动连接，以便在电机减速机驱动回转支承12的作用下带动炉体下段10慢速转动。
进一步，所述炉体下段10延伸出的小径圆柱体外侧还包裹有冷却水套，即为炉体下段冷却水套21，炉体下段冷却水套2上端水平展开部分与所述回转支承12的外圆进行连接，而回转支承12的内圆与机架16固定连接，炉体下段冷却水套2随着小径圆柱体延伸向下，并穿过回转支承12的内圆且不与之接触，从而使得炉体下段10在外接的电机减速机(现有技术，图中未画出)驱动作用下，带动回转支承12外圆慢速转动。
如图1所示，所述给料系统设置在炉体顶部，具体包括振实料斗1、竖直给料传动机构2、竖直给料螺旋3、水平给料螺旋4、水平给料传动机构5，筒体17以及锥筒18；所述的竖直给料传动机构2是由锥筒18外部的电机和锥筒18内部的竖直给料螺旋3共同组成，并且电机的输出端与竖直给料螺旋3的连接端通过法兰传动连接，同样的水平给料传动机构5是由筒体17外部的电机和筒体17内部的水平给料螺旋4共同组成，并且电机的输出端与水平给料螺旋4的连接端通过法兰传动连接；其中竖直给料传动机构2架设在炉盖上，其竖直给料螺旋3从炉盖中心通入到炉体上段7的腔内，而所述的水平给料传动机构5通过支撑架水平设置在炉盖6上，并且其末端与竖直给料传动机构2的锥筒18上端的侧面连通，所述的振实料斗1架设在水平给料传动机构5上方，其底部与水平给料传动机构5的筒体17内部连通；给料系统在运作时，是将超细粉体炭材料经振实料斗1振动进入筒体17，由水平给料传动机构5中的电机带动不锈钢水平给料螺旋4进行旋转，将材料连续送入安装有竖直给料螺旋3的锥筒18中，并由竖直给料传动机构2中的电机驱动竖直给料螺旋3进行转动，使超细粉体炭材料连续送入炉体上段7和炉体下段10形成的高温区内腔进行石墨化。
如图1所示，所述的导电系统具体包括导电正极8、导电正极环9、导电负极11、导电铜瓦15及用于通电所配套的电缆，所述导电正极8从炉体上段7侧面向内水平安装，及其配套使用的导电正极环9由炉体上段7内的炭砖支撑固定，所述的导电负极11外圆加工有螺纹，并且同电极冷却套螺母配合垂直旋转安装于炉体下段10内腔中心；导电负极11距离排料装置14的下部安装导电铜瓦15；所述的导电正极8和导电铜瓦15通过电缆连接供电系统，供电系统提供直流大电流、低电压电能加热高温区，充分保证炉体内腔高温区超细粉体炭材料石墨化温度。。
如图1所示，具体的，所述的排料系统是与机架16固定连接的排料装置14，其位于炉体下段10末端静止不动，而工作状态的炉体下段10相对排料装置14发生转动，所述排料装置14盖合在炉体下段上，其内部中心设置带有电极冷却套螺母的电极冷却盘管13，而其中心开设圆形通孔以便于具有外螺纹的导电负极11通入，所述排料装置14底部还连接设置有用于排出物料的负压传输管道，并且依靠炉体下段10转动产生的作用力，将物料从传输管道输出。
如图1所示，所述的冷却系统具体包括炉体下段冷却盘管20、炉体下段冷却水套21、电极冷却盘管13，所述炉体下段10对应的大径圆柱体外部、缠绕式设置炉体下段冷却盘管20，并且大径圆柱体向小径圆柱体过渡的位置并向下设置炉体下段冷却水套21，所述的炉体下段冷却水套21向下包裹炉体下段10并通冷却水；而所述的电极冷却盘管13位于排料装置14的外壳的内部中心，并向上盘绕。
本发明在使用时，将超细粉体炭材料投入振实料斗振动而进入水平给料传动机构5的筒体17中，并由水平给料传动机构5带动不锈钢水平给料螺旋4旋转，将超细粉体炭材料连续送入安装有竖直给料螺旋3的锥筒18中，并由竖直给料传动机构2驱动竖直给料螺旋3转动，使超细粉体炭材料连续送入炉体上段7和炉体下段10形成的高温区内腔进行石墨化；此时的导电系统对细粉体炭材料进行作用，其中的导电正极8和导电负极11通过电缆连接供电系统，提供直流大电流、低电压电能加热高温区，充分保证炉体内腔高温区超细粉体炭材料石墨化温度；并且炉体下段10对应的大径圆柱体的外部安装有下段冷却盘管20，而炉体下段10对应的小径圆柱体还包括炉体下段冷却水套21，可对炉体下段进行冷却，同时，电机减速机驱动回转支承12带动炉体下段10慢速转动，经石墨化后的炭材料从炉体下段10和导电负极11的空腔连续缓慢下行并再经过电极冷却盘管13的冷却后，由炉体下段10排料系统将物料输送到包装工序。
本发明为各系统连接紧密的一体化连续生产结构，其中给料系统能够顺利的将超细粉体炭材料传输至高温石墨化区域，并且给料系统的送料机构相互垂直交错设置，保证了主腔体的密封保温状态，从而有利于超细粉体炭材料在导电系统的高温石墨化作用，并且导电系统中的导电负极从下方通入，拉长了高温石墨化作用空间，有利于超细粉体炭材料的充分石墨化，随后进入到排料系统将生产产品进入包装工序；其中的冷却系统可保护电极和炉壳，因为炉壳暴露在空气中，高温有氧的条件下，容易将炉壳烧毁，从而危害电极的安置稳定性。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述本发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，由给料系统、炉体、导电系统、排料系统和冷却系统组成，从而形成一体化可连续生产的石墨化设备，其中炉体通过机架(16)支撑垂直安装于生产车间内，所述给料系统设置在炉体顶部，所述排料系统设置在炉体下部；所述炉体外观上为大径圆柱体连小径圆柱体的结构体，并且这两个圆柱体的连接处设置回转支承(12)，并且大径圆柱体中部安装有旋转接头(19)，旋转接头(19)使得炉体分割为稳定的炉体上段(7)稳定和可转动的炉体下段(10)，其中的炉体下段(10)包含了小径圆柱体。
2.根据权利要求1所述的一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，所述炉体的大径圆柱体的顶部设置圆形的炉盖(6)，其内衬炭质隔热层，并由炭砖固定形成炉体上腔电极安放区和石墨化加热区，并且大径圆柱体的中心空间是由炉体上段(7)的柱形内腔通入到炉体下段(10)的斗形内腔构成，这个斗形内腔就是石墨化加热区，并且斗形内腔向下延伸成圆柱形筒体(17)。
3.根据权利要求2所述的一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，所述炉体下段(10)斗形内腔延伸出的圆柱形筒体(17)外侧还包裹有冷却水套，即为炉体下段(10)冷却水套；所述炉体下段(10)对应的大径圆柱体外侧还设置有炉体下段(10)冷却盘管；所述炉体下段(10)最下方连接的排料系统中围绕着导电负极(11)还设置有电极冷却盘管(13)，以上所述的炉体下段(10)冷却水套、炉体下段(10)冷却盘管、电极冷却盘管(13)通水使用并且构成了所述的冷却系统。
4.根据权利要求1所述的一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，所述给料系统设置在炉体顶部的炉盖(6)上，包括振实料斗(1)、竖直给料传动机构(2)、竖直给料螺旋(3)、水平给料螺旋(4)、水平给料传动机构(5)，筒体(17)以及锥筒(18)；所述竖直给料传动机构(2)与水平给料传动机构(5)垂直连通在竖直给料传动机构(2)的锥筒(18)处，锥筒(18)内设置由电机带动的竖直给料螺旋(3)，并且锥筒(18)向下延伸形成炉体上段(7)的柱形内腔，而竖直设置的所述振实料斗(1)与水平给料传动机构(5)垂直连通在水平给料传动机构(5)的筒体(17)处，筒体(17)内设置由电机带动的水平给料螺旋(4)。
5.根据权利要求2所述的一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，所述的导电系统包括导电正、导电正极环(9)、导电负极(11)、导电铜瓦(15)及用于通电所配套的电缆，所述导电正极(8)从炉体上段(7)侧面向内水平安装在所述的电极安放区，及其配套使用的导电正极环(9)由炉体上段(7)内的炭砖支撑固定，所述的导电负极(11)外圆加工有螺纹，并且同电极冷却套螺母配合垂直旋转安装于炉体下段(10)内腔中心，并且导电负极(11)距离排料装置(14)的下部安装导电铜瓦(15)。
6.根据权利要求5所述的一种超细粉体自热式石墨化炉，其特征在于，所述的排料系统是与机架固定连接的排料装置(14)，所述排料装置(14)盖合在炉体下段(10)底部上，其中心开设圆形通孔以便于具有外螺纹的导电负极(11)通入，所述排料装置底部还连接设置有用于排出物料的传输管道。
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