CN111533118A - 一种超细粉体管式石墨化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超细粉体管式石墨化炉，包括石墨化炉本体，石墨化炉本体上方连接有进料机构，进料机构包括连接在石墨化炉本体上的料仓，料仓下部连接有水平喂料结构，水平喂料结构还连接有竖直螺旋结构，竖直螺旋结构外部的上段连接有加热结构，竖直螺旋结构外部的下段连接有冷却结构。该石墨化炉解决了现有设备中存在的产品质量不均匀、产品易造成污染、生产成本高、生产环境粉尘大、污染严重、操作复杂、劳动强度大、生产周期长的问题，提高了产品质量的均匀度，降低了产品的污染，降低了生产成本，减少了生产环境的粉尘，污染小，操作简单，劳动强度小，生产周期短。

Description

一种超细粉体管式石墨化炉

技术领域

本发明涉及炭素细粉末和超细粉末的连续石墨化技术领域，具体涉及一种超细粉体管式石墨化炉。

背景技术

石墨化炉是主要用于石墨粉料提纯等高温处理的设备。近些年来，随着社会发展和科技进步，锂电池行业极速发展，手机、电脑、通信基站、新能源汽车、电网储能等领域对锂电池的需求量越来越大，作为锂电池重要组成部分的石墨负极需求量也逐年加大，同时，对于负极材料的质量和性能要求也不断提高，石墨负极的生产工艺也在不断进步，从球化、包覆、碳化再到石墨化，负极材料的性能得到了有效提高。

目前，负极材料石墨化一般都是在艾奇逊石墨化炉和内串石墨化炉中进行，这种方式都需要制作石墨坩埚，将负极材料置于石墨坩埚中，密封放入石墨化炉内，坩埚外部盖上电阻料和保温料，按照特定的送电曲线送电，达到石墨化的目的。

现有的负极材料石墨化处理设备还存在以下问题：

a.产品质量不均匀。艾奇逊石墨化炉的炉心温度和炉心外围温度有温差，造成产品石墨化程度存在差异。

b.产品易造成污染。由于石墨坩埚外围都是电阻料和保温料，在装出炉过程中容易污染产品。

c.生产成本高。现有技术需要特制石墨坩埚，石墨坩埚在生产过程中是消耗品，需要经常更换，增加了生产成本。

d.生产环境粉尘大，污染严重。装出炉过程电阻料和保温料易造成扬尘。

e.操作复杂，劳动强度大。石墨化前需要将产品装入坩埚，石墨化后要将产品移出坩埚。

f.生产周期长。从产品装炉到送电、冷却、出炉需要10到15天时间。

发明内容

针对现有技术中的负极材料石墨化处理设备存在的产品质量不均匀、产品易造成污染、生产成本高、生产环境粉尘大、污染严重、操作复杂、劳动强度大、生产周期长的问题，本申请提出了一种超细粉体管式石墨化炉，该石墨化炉解决了现有设备中存在的产品质量不均匀、产品易造成污染、生产成本高、生产环境粉尘大、污染严重、操作复杂、劳动强度大、生产周期长的问题，提高了产品质量的均匀度，降低了产品的污染，降低了生产成本，减少了生产环境的粉尘，污染小，操作简单，劳动强度小，生产周期短。

为了实现上述目的，本发明提供一种超细粉体管式石墨化炉，包括石墨化炉本体，所述石墨化炉本体上方连接有进料机构，所述进料机构包括连接在石墨化炉本体上的料仓，所述料仓下部连接有水平喂料结构，所述水平喂料结构还连接有竖直螺旋结构，所述竖直螺旋结构外部的上段连接有加热结构，所述竖直螺旋结构外部的下段连接有冷却结构。

本技术方案的工作原理和过程如下：当需要对产品石墨化时，首先将加热结构与外部电源连接，通过外部电源向加热结构送电，使加热结构对竖直螺旋结构进行加热升温处理，使竖直螺旋结构内部达到石墨化温度，即可在工作人员将需要进行石墨化的产品从进料机构的料仓进入到料仓下部连接的水平喂料结构中，再通过水平喂料结构进入到竖直螺旋结构中，此时竖直螺旋结构已经通过加热结构进行加热处理，达到了石墨化温度，即可对进入竖直螺旋结构内部的产品进行石墨化处理，竖直螺旋结构实现对产品石墨化处理的同时还将带动物料下移，经过竖直螺旋结构石墨化之后，通过竖直螺旋结构下段的冷却结构对产品进一步进行冷却处理之后从竖直螺旋结构下端的出料口排出即可。

与传统的产品石墨化处理设备相比，本申请中的超细粉体管式石墨化炉通过设置竖直螺旋结构，通过竖直螺旋结构以均匀的速度带动物料下移，同时通过加热结构直接对竖直螺旋结构进行加热处理，使产品在匀速下移的过程中实现石墨化处理，有效的保证了产品的均质性；而且产品在生产过程中无污染物接触，确保了产品无污染；使用本申请中的石墨化炉对产品进行石墨化处理，无需石墨坩埚，产品可以直接石墨化，降低了生产成本；该石墨化炉在使用过程中实现了对生产环境的保护，使生产环境清洁，无需大量填充料的装出炉，粉尘小；该石墨化炉操作简单，劳动强度小，只需要工作人员将原料装入料仓内，无需装出炉和装入移出坩埚，劳动强度大大减少；该石墨化炉生产周期短，开炉后可以连续石墨化出料，提高了生产效率。

进一步的，所述料仓为带振实料仓。本申请将料仓设置为带振实料仓，即可使物料进入料仓之后能匀速下移，避免出现堵塞的情况造成对生产进度的影响，同时也减少了工作人员维修查看的时间，进一步提高了生产效率，减少了工作人员的工作量。

进一步的，所述水平喂料结构包括连接在料仓下部的水平管，所述水平管内连接有水平喂料螺旋，所述水平喂料螺旋上连接有驱动水平喂料螺旋旋转的驱动机构一。首先工作人员将驱动机构一开启，使驱动机构一驱动水平喂料螺旋旋转，然后工作人员将物料装入料仓内之后，物料下移至水平管内的水平喂料螺旋上，通过驱动机构一驱动水平螺旋旋转即可将物料往前移送至竖直螺旋结构中。

更进一步的，所述驱动机构一包括电机一，所述电机一的输出轴通过联轴器与所述水平喂料螺旋连接。本申请将驱动机构一设置为电机一，并且将电机一的输出轴通过联轴器与水平喂料螺旋连接，即可通过启动电机一，使电机一的输出轴旋转，从而带动水平喂料螺旋旋转，实现水平喂料的效果，而且使水平喂料螺旋在旋转过程中更加的稳定，旋转的速度便于调节和控制，进料效果更好。

进一步的，所述竖直螺旋结构包括与所述水平喂料结构连通的竖直管，所述竖直管内连接有竖直螺旋，所述竖直螺旋上连接有驱动竖直螺旋旋转的驱动机构二。工作人员开启驱动结构二，使驱动机构二驱动竖直管内的竖直螺旋旋转，物料经过水平喂料结构后进入竖直螺旋结构的竖直管内的竖直螺旋上，即可通过竖直螺旋的旋转，使物料匀速的下落，能极好的控制物料在竖直螺旋结构内部的时间，确保物料的石墨化效果，有效保证产品的均质性。

更进一步的，所述驱动机构二包括电机二，所述电机二的输出轴通过联轴器与所述竖直螺旋连接。与驱动机构一一样，本申请中的驱动机构二也采用电机的形式，将电机二的输出轴通过联轴器与竖直螺旋连接，即可通过启动电机二，使电机二的输出轴旋转，从而带动竖直螺旋旋转，实现竖直送料的效果，而且使竖直螺旋在旋转过程中更加的稳定，旋转的速度便于调节和控制。

进一步的，所述加热结构包括连接在竖直螺旋结构外部的管式石墨发热体，所述管式石墨发热体上方的竖直螺旋结构外部连接有上部导电电极，所述管式石墨发热体下方的竖直螺旋结构外部连接有下部导电电极，所述上部导电电极和下部导电电极均与所述管式石墨发热体电连接。在使用过程中，工作人员将上部导电电极和下部导电电极与外部电源连接，使外部电源向其送电，即可使与上部导电电极和下部导电电极电连接的管式石墨发热体发热，使竖直螺旋结构内部达到石墨化的温度，从而实现对竖直螺旋结构内部的物料进行石墨化处理。

进一步的，所述冷却结构包括从上至下依次连接在竖直螺旋结构下段外部的锥形冷却段、直段冷却段一、直接冷却段。本申请将冷却结构分成锥形冷却段、直段冷却段一、直接冷却段三部分，即可使经过石墨化处理之后的物料在通过冷却结构之后能实现充分的冷却，达到最好的冷却效果。

更进一步的，所述锥形冷却段包括连接在竖直螺旋结构下段外部的锥形冷却管，所述锥形冷却管与所述竖直螺旋结构之间连接有锥形冷却段内衬。

更进一步的，所述直段冷却段一包括连接在竖直螺旋结构外部的直管，所述直管与所述竖直螺旋结构之间连接有直段冷却段内衬。

本申请在锥形冷却段和直段冷却段一内部均设置内衬，即可在经过石墨化处理之后的物料在排出过程中，在前部分冷却段缓慢冷却，在最后的直接冷却段未添加内衬，即可使物料在最后排出段充分冷却，通过这样的设置，不仅使物料的冷却效果更好，同时使生产的产品质量更高。

综上所述，本发明相较于现有技术的有益效果是：

(1)本申请中的超细粉体管式石墨化炉通过设置竖直螺旋结构，通过竖直螺旋结构以均匀的速度带动物料下移，同时通过加热结构直接对竖直螺旋结构进行加热处理，使产品在匀速下移的过程中实现石墨化处理，有效的保证了产品的均质性；

(2)本申请中的石墨化炉使产品生产过程中无污染物接触，确保了产品无污染；

(3)使用本申请中的石墨化炉对产品进行石墨化处理，无需石墨坩埚，产品可以直接石墨化，降低了生产成本；

(4)本申请中的石墨化炉在使用过程中实现了对生产环境的保护，使生产环境清洁，无需大量填充料的装出炉，粉尘小：

(5)本申请中的石墨化炉操作简单，劳动强度小，只需要工作人员将原料装入料仓内，无需装出炉和装入移出坩埚，劳动强度大大减少；

(6)本申请中的石墨化炉生产周期短，开炉后可以连续石墨化出料，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明中一种超细粉体管式石墨化炉的结构示意图。

图中标记为：1-料仓，2-水平喂料螺旋，3-竖直螺旋，4-上部导电电极，5-管式石墨发热体，6-下部导电电极，7-锥形冷却段内衬，8-直段冷却段一，9-直段冷却段内衬，10-直接冷却段。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合图1和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参照图1，本发明提供的一种超细粉体管式石墨化炉，包括石墨化炉本体，石墨化炉本体上方连接有进料机构，进料机构包括连接在石墨化炉本体上的料仓1，料仓1下部连接有水平喂料结构，水平喂料结构还连接有竖直螺旋结构，竖直螺旋结构外部的上段连接有加热结构，竖直螺旋结构外部的下段连接有冷却结构。

本技术方案的工作原理和过程如下：当需要对产品石墨化时，首先将加热结构与外部电源连接，通过外部电源向加热结构送电，使加热结构对竖直螺旋结构进行加热升温处理，使竖直螺旋结构内部达到石墨化温度，即可在工作人员将需要进行石墨化的产品从进料机构的料仓1进入到料仓1下部连接的水平喂料结构中，再通过水平喂料结构进入到竖直螺旋结构中，此时竖直螺旋结构已经通过加热结构进行加热处理，达到了石墨化温度，即可对进入竖直螺旋结构内部的产品进行石墨化处理，竖直螺旋结构实现对产品石墨化处理的同时还将带动物料下移，经过竖直螺旋结构石墨化之后，通过竖直螺旋结构下段的冷却结构对产品进一步进行冷却处理之后从竖直螺旋结构下端的出料口排出即可。

与传统的产品石墨化处理设备相比，本申请中的超细粉体管式石墨化炉通过设置竖直螺旋结构，通过竖直螺旋结构以均匀的速度带动物料下移，同时通过加热结构直接对竖直螺旋结构进行加热处理，使产品在匀速下移的过程中实现石墨化处理，有效的保证了产品的均质性；而且产品在生产过程中无污染物接触，确保了产品无污染；使用本申请中的石墨化炉对产品进行石墨化处理，无需石墨坩埚，产品可以直接石墨化，降低了生产成本；该石墨化炉在使用过程中实现了对生产环境的保护，使生产环境清洁，无需大量填充料的装出炉，粉尘小；该石墨化炉操作简单，劳动强度小，只需要工作人员将原料装入料仓1内，无需装出炉和装入移出坩埚，劳动强度大大减少；该石墨化炉生产周期短，开炉后可以连续石墨化出料，提高了生产效率。

实施例2

基于实施例1，参照图1，该实施例的料仓1为带振实料仓。

本申请将料仓1设置为带振实料仓，即可使物料进入料仓1之后能匀速下移，避免出现堵塞的情况造成对生产进度的影响，同时也减少了工作人员维修查看的时间，进一步提高了生产效率，减少了工作人员的工作量。

实施例3

基于实施例1，参照图1，该实施例的水平喂料结构包括连接在料仓1下部的水平管，水平管内连接有水平喂料螺旋2，水平喂料螺旋2上连接有驱动水平喂料螺旋2旋转的驱动机构一。

首先工作人员将驱动机构一开启，使驱动机构一驱动水平喂料螺旋2旋转，然后工作人员将物料装入料仓1内之后，物料下移至水平管内的水平喂料螺旋2上，通过驱动机构一驱动水平螺旋旋转即可将物料往前移送至竖直螺旋3结构中。

实施例4

基于实施例3，参照图1，该实施例的驱动机构一包括电机一，电机一的输出轴通过联轴器与水平喂料螺旋2连接。

本申请将驱动机构一设置为电机一，并且将电机一的输出轴通过联轴器与水平喂料螺旋2连接，即可通过启动电机一，使电机一的输出轴旋转，从而带动水平喂料螺旋2旋转，实现水平喂料的效果，而且使水平喂料螺旋2在旋转过程中更加的稳定，旋转的速度便于调节和控制，进料效果更好。

实施例5

基于实施例1，参照图1，该实施例的竖直螺旋3结构包括与水平喂料结构连通的竖直管，竖直管内连接有竖直螺旋3，竖直螺旋3上连接有驱动竖直螺旋3旋转的驱动机构二。

工作人员开启驱动结构二，使驱动机构二驱动竖直管内的竖直螺旋3旋转，物料经过水平喂料结构后进入竖直螺旋3结构的竖直管内的竖直螺旋3上，即可通过竖直螺旋3的旋转，使物料匀速的下落，能极好的控制物料在竖直螺旋3结构内部的时间，确保物料的石墨化效果，有效保证产品的均质性。

实施例6

基于实施例5，参照图1，该实施例的驱动机构二包括电机二，电机二的输出轴通过联轴器与竖直螺旋3连接。

与驱动机构一一样，本申请中的驱动机构二也采用电机的形式，将电机二的输出轴通过联轴器与竖直螺旋3连接，即可通过启动电机二，使电机二的输出轴旋转，从而带动竖直螺旋3旋转，实现竖直送料的效果，而且使竖直螺旋3在旋转过程中更加的稳定，旋转的速度便于调节和控制。

实施例7

基于实施例1，参照图1，该实施例的加热结构包括连接在竖直螺旋3结构外部的管式石墨发热体5，管式石墨发热体5上方的竖直螺旋3结构外部连接有上部导电电极4，管式石墨发热体5下方的竖直螺旋3结构外部连接有下部导电电极6，上部导电电极4和下部导电电极6均与管式石墨发热体5电连接。

在使用过程中，工作人员将上部导电电极4和下部导电电极6与外部电源连接，使外部电源向其送电，即可使与上部导电电极4和下部导电电极6电连接的管式石墨发热体5发热，使竖直螺旋3结构内部达到石墨化的温度，从而实现对竖直螺旋3结构内部的物料进行石墨化处理。

实施例8

基于实施例1，参照图1，该实施例的冷却结构包括从上至下依次连接在竖直螺旋3结构下段外部的锥形冷却段、直段冷却段一8、直接冷却段10。

本申请将冷却结构分成锥形冷却段、直段冷却段一8、直接冷却段10三部分，即可使经过石墨化处理之后的物料在通过冷却结构之后能实现充分的冷却，达到最好的冷却效果。

实施例9

基于实施例8，参照图1，该实施例的锥形冷却段包括连接在竖直螺旋3结构下段外部的锥形冷却管，所述锥形冷却管与所述竖直螺旋3结构之间连接有锥形冷却段内衬7。

实施例10

基于实施例8，参照图1，该实施例的直段冷却段一8包括连接在竖直螺旋3结构外部的直管，直管与所述竖直螺旋3结构之间连接有直段冷却段内衬9。

本申请在锥形冷却段和直段冷却段一8内部均设置内衬，即可在经过石墨化处理之后的物料在排出过程中，在前部分冷却段缓慢冷却，在最后的直接冷却段10未添加内衬，即可使物料在最后排出段充分冷却，通过这样的设置，不仅使物料的冷却效果更好，同时使生产的产品质量更高。

所述技术领域的人员应当理解，本方案中的电机一、电机二、上部导电电极、下部导电电极、管式发热体均属于现有技术，可根据具体需求在市场上采购到不同型号和规格的产品。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种超细粉体管式石墨化炉，包括石墨化炉本体，所述石墨化炉本体上方连接有进料机构，其特征在于，所述进料机构包括连接在石墨化炉本体上的料仓(1)，所述料仓(1)下部连接有水平喂料结构，所述水平喂料结构还连接有竖直螺旋结构，所述竖直螺旋结构外部的上段连接有加热结构，所述竖直螺旋结构外部的下段连接有冷却结构。

2.根据权利要求1所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述料仓(1)为带振实料仓。

3.根据权利要求1所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述水平喂料结构包括连接在料仓(1)下部的水平管，所述水平管内连接有水平喂料螺旋(2)，所述水平喂料螺旋(2)上连接有驱动水平喂料螺旋(2)旋转的驱动机构一。

4.根据权利要求3所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述驱动机构一包括电机一，所述电机一的输出轴通过联轴器与所述水平喂料螺旋(2)连接。

5.根据权利要求1所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述竖直螺旋(3)结构包括与所述水平喂料结构连通的竖直管，所述竖直管内连接有竖直螺旋(3)，所述竖直螺旋(3)上连接有驱动竖直螺旋(3)旋转的驱动机构二。

6.根据权利要求5所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述驱动机构二包括电机二，所述电机二的输出轴通过联轴器与所述竖直螺旋(3)连接。

7.根据权利要求1所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述加热结构包括连接在竖直螺旋(3)结构外部的管式石墨发热体(5)，所述管式石墨发热体(5)上方的竖直螺旋(3)结构外部连接有上部导电电极(4)，所述管式石墨发热体(5)下方的竖直螺旋(3)结构外部连接有下部导电电极(6)，所述上部导电电极(4)和下部导电电极(6)均与所述管式石墨发热体(5)电连接。

8.根据权利要求1所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述冷却结构包括从上至下依次连接在竖直螺旋(3)结构下段外部的锥形冷却段、直段冷却段一(8)、直接冷却段(10)。

9.根据权利要求8所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述锥形冷却段包括连接在竖直螺旋(3)结构下段外部的锥形冷却管，所述锥形冷却管与所述竖直螺旋(3)结构之间连接有锥形冷却段内衬(7)。

10.根据权利要求8所述的一种超细粉体管式石墨化炉，其特征在于，所述直段冷却段一(8)包括连接在竖直螺旋(3)结构外部的直管，所述直管与所述竖直螺旋(3)结构之间连接有直段冷却段内衬(9)。

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