CN115285988B - 一种闪蒸干燥装置及其提高球形石墨pH值的纯化工艺和球形石墨 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闪蒸干燥装置及其提高球形石墨pH值的纯化工艺和球形石墨。所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元；所述旋流单元中包括pH值调节器件。本发明通过在旋流单元中增设pH值调节器件来提升物料的pH值，其能够根据pH值的需求不同，进而调整碱液的添加量，将雾化后的碱液与烘干的球形石墨进行混合，提升球形石墨成品的pH值。
Description
技术领域
本发明属于石墨材料技术领域，具体涉及一种闪蒸干燥装置及其提高球形石墨pH值的纯化工艺和球形石墨。
背景技术
球形石墨是以天然鳞片石墨为原料，经过气流粉碎机进行加工，鳞片石墨破碎和卷曲后形成的石墨产品，由于其容量高和物理化学性质稳定，被广泛应用于锂离子电池负极材料领域。目前，球形石墨的提纯工艺分为物理法和化学法，物理法主要包括浮选法和高温法，化学法主要包括氢氟酸法、碱酸法和氯化焙烧法，最终将含碳量85-98％的天然石墨提纯至99.95％以上。其中，氢氟酸法主要是利用氢氟酸去除天然石墨中含硅化合物，破坏长石类结构，再通过盐酸、硝酸溶解石墨中的其他杂质。
球形石墨作为锂离子电池的负极材料之一，除振实密度和比表面积等指标以外，pH值也是影响负极浆料粘度的重要指标，一般要求其在4.5-9.0之间。由于氢氟酸法在提升球形石墨含碳量的同时，氢氟酸、硝酸和盐酸等大量酸性溶液会渗透到球形石墨的缝隙，很难被水洗出，导致提纯后的球形石墨pH值过低(＜4.0)，无法直接作为锂离子电池负极材料使用，需要用大量去离子水对提纯后的球形石墨进行清洗，并进行氮化或氧化处理，除增加生产成本外，还会额外产生大量酸水，进而大幅增加污水处理成本及时间成本，不能满足目前市场对于高纯度球形石墨(>99.95％)的需求。
因此，亟需开发快速提升纯化后球形石墨pH值的制备方法，以节约生产成本和提高生产效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种闪蒸干燥装置及其提高球形石墨pH值的纯化工艺和球形石墨。本发明通过提供一种闪蒸干燥装置以及纯化工艺，快速提高了球形石墨的pH值，且不会对产品质量造成影响。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种闪蒸干燥装置，所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元；
所述旋流单元中包括pH值调节器件。
本发明通过在旋流单元中增设pH值调节器件，其能够增加物料的pH值，并能根据pH值的需求不同，进而调整碱液的添加量，将雾化后的碱液与烘干的球形石墨进行混合，提升球形石墨成品的pH值。此外，增设pH值调节器件能够更好地中和残留在石墨中的酸液，提高了生产效率，这是由于在提纯过程中部分酸液在石墨的缝隙和夹层中残留，而这些酸液需要高温才能快速挥发。
优选地，所述投料单元包括投料口。
优选地，所述分散单元包括分散盘。
在本发明中，原料在分散盘中经过高速的剪切、粉碎和分散后，能够达到迅速分散和细化的状态。
优选地，所述投料口设置在分散盘的下方。
优选地，所述干燥单元包括干燥塔和干料出口。
优选地，所述干燥塔的内部设置有旋流片。
优选地，所述干料出口设置在干燥塔的上方。
在本发明中，经过粉碎和细化的物料在干燥塔内进行脱水干燥，经脱水后的小颗粒物料从干料出口排出干燥塔外，由除尘单元回收。而大颗粒的物料被旋流片截留，为完全干燥的大颗粒物料受离心和重力作用，会重新落到底部再次重复上述过程。
优选地，所述旋流单元包括二级旋流塔和pH值调节器件。
优选地，所述二级旋流塔的上端与干料出口直接相连。
优选地，所述pH值调节器件包括氨水添加器件。
优选地，所述pH值调节器件设置在二级旋流塔的底部。
在本发明中，pH值调节器件设置于二级旋流塔的底部，是由于此处的温度约为90℃，即可保证设备长时间运转无故障，又能保证碱液可快速挥发，不影响成品水分。
优选地，所述pH值调节器件包括雾化喷头和间歇泵。
在本发明中，碱液通过雾化喷头进行雾化处理，并和烘干后的石墨进行混合，进而提高石墨的pH值。
优选地，所述间歇泵的泵速为60-70min-1，例如可以为60min-1、61min-1、62min-1、63min-1、64min-1、65min-1、66min-1、67min-1、68min-1、69min-1、70min-1。
在本发明中，根据水洗后湿料的pH值，调整间歇泵的泵速，使得加入碱液的物料的pH值大于4.5，泵速过低导致中和不完全，pH值低，反之导致碱液附着在球形石墨表面，影响球形石墨的性能。
优选地，所述除尘单元包括除尘物料进口、脉冲布袋除尘器、排气口、引风机、卸料绞龙。
优选地，所述除尘物料进口连通设于二级旋流塔上方。
优选地，所述排气口设置在脉冲布袋除尘器的右上方。
优选地，所述排气口与引风机相连。
优选地，所述卸料绞龙设置在脉冲布袋除尘器的正下方。
在本发明中，最终得到的小颗粒的物料经脉冲布袋除尘器的卸料绞龙过滤收集下来，洁净尾气经引风机排入大气。
第二方面，本发明提供了一种提高球形石墨pH值的纯化工艺，所述纯化工艺包括以下步骤：
将原料进行两次反应提纯后，加入碱性材料反应，反应后产物经离心洗涤、闪蒸干燥和除磁筛分后得到所述球形石墨。
其中，所述闪蒸干燥的装置包括根据第一方面所述的闪蒸干燥装置。
优选地，所述原料进行两次反应提纯包括将原料一次配料后，进行一次反应，一次反应结束后进行一次压滤，将一次压滤后所得产物进行二次配料，再进行二次反应，二次反应后所得产物进行二次压滤。
在本发明中，所述一次配料包括向石墨中加盐酸、硝酸及氢氟酸组成的混合酸，所述二次配料包括向一次压滤后的产物中加盐酸和硝酸。
优选地，所述一次反应的温度为70～90℃，例如可以为70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃；时间为16～20h，例如可以16h、17h、18h、19h、20h。
优选地，所述二次反应的温度为70～90℃，例如可以为70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃；时间为10～14h，例如可以10h、11h、12h、13h、14h。
优选地，所述一次压滤中采用蒸发结晶回用水或弱碱性水进行洗涤；
优选地，所述二次压滤中采用蒸发结晶回用水或弱碱性水进行洗涤。
在本发明中，所述蒸发结晶回用水为提纯过程所产生废水经污水处理厂中和处理、超滤、纳滤和蒸发结晶所得纯水。其的电导率小于100us/cm，回用水温度为60℃左右，且回用水偏碱性(pH＝8-9)。
在本发明中，所述弱碱性水的pH值为8.0-9.5，示例性的包括氨水、碳酸氢钠溶液或碳酸氢铵溶液。
在本发明中，一次压滤和二次压滤过程中采用上述水能够将球形石墨的pH值调整至4.5-6.0。
优选地，所述碱性材料包括强碱材料或弱碱材料。
在本发明中，通过碱性材料与石墨溶液在反应罐内搅拌和反应，能够快速提升球形石墨的pH值，同时，由于所选碱性材料的可溶性较高，在弱酸性溶液中反应后不生成难溶性杂质，可通过离心洗涤阶段完全清洗干净，且不会额外引入杂质。
优选地，所述强碱材料包括KOH、LiOH、Ca(OH)2或NaOH中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为KOH、LiOH、Ca(OH)2或NaOH，出于篇幅简短的考虑，对上述范围内的组合不再一一列举。
优选地，所述弱碱材料包括氨水、碳酸氢钠或碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为氨水、碳酸氢钠或碳酸钠，出于篇幅简短的考虑，对上述范围内的组合不再一一列举。
优选地，所述原料和碱性材料的质量比为1:0.0001-1:0.0050，例如可以为1:0.0001、1:0.0003、1:0.0005、1:0.0007、1:0.0010、1:0.0020、1:0.0030、1:0.0040、1:0.0050。
在本发明中，通过调整二者的质量比，使得球形石墨的pH值大于4.5，质量比低可能导致中和不完全，pH值低，反之导致碱液附着在球形石墨表面，影响球形石墨的性能。
优选地，所述反应的温度为0-100℃，例如可以为0℃、5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃；时间为0.5-3.0h，例如可以为0.5h、0.8h、1.0h、1.2h、1.5h、1.8h、2.0h、2.2h、2.5h、2.8h、3.0h。
在本发明中，通过提高碱性材料与球形石墨的反应温度，也能够提高球形石墨的pH值。
第三方面，本发明提供了一种球形石墨，所述球形石墨是根据第二方面所述的纯化工艺制备得到的。
在本发明中，所述球形石墨经过纯化处理，提高了pH值，并去除了石墨缝隙中残留的酸液，降低了生产成本。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，本发明通过在旋流单元中增设pH值调节器件，其能够增加物料的pH值，并能根据pH值的需求不同，进而调整碱液的添加量，将雾化后的碱液与烘干的球形石墨进行混合，提升球形石墨成品的pH值。此外，增设pH值调节器件能够更好地中和残留在石墨中的酸液，提高了生产效率，这是由于在提纯过程中部分酸液在石墨的缝隙和夹层中残留，而这些酸液需要高温才能快速挥发。
本发明在压滤洗涤过程中循环使用回用水，降低了生产成本，提高了生产效率。
本发明通过在提纯和闪蒸烘干阶段添加碱性材料添加剂，无需氮化和氧化等复杂处理，快速提升产品的pH值，并且不会对产品质量造成影响。
附图说明
图1为实施例1提供的球形石墨的制备工艺流程图；
图2为实施例1提供的球形石墨的闪蒸干燥装置图；
图3为不同泵速下对应的氨水流量图；
其中1-鼓风机，2-加热器，3-干燥塔，4-加料器，5-管风机，6-二级旋流塔，7-脉冲布袋除尘器，8-引风机，9-排风口，10-氨水添加器件。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元，所述旋流单元中包括氨水添加器件。所述投料单元包括投料口，所述分散单元包括分散盘，所述投料口设置在分散盘的下方；所述干燥单元包括干燥塔和干料出口，所述干燥塔的内部设置有旋流片，所述干料出口设置在干燥塔的上方，由鼓风机将加热器产生的热空气吹进干燥塔内，以此干燥物料；所述旋流单元包括二级旋流塔和氨水添加器件，所述二级旋流塔的上端与干料出口直接相连，由管风机将细化的物料排出干料出口，所述氨水添加器件设置在二级旋流塔的底部，所述氨水添加器件包括雾化喷头和间歇泵；所述除尘单元包括除尘物料进口、脉冲布袋除尘器、排气口、引风机、卸料绞龙，所述除尘物料进口连通设于二级旋流塔上方，所述排气口设置在脉冲布袋除尘器的右上方，所述排气口与引风机相连，所述卸料绞龙设置在脉冲布袋除尘器的正下方。
本发明还提供了一种球形石墨及其提高球形石墨pH值的纯化工艺，如图1所示，所述纯化工艺包括以下步骤：
将6吨使用氢氟酸法提纯的天然球形石墨进行纯化，其中二次压滤的水洗时间为28min，加入2.2kg氢氧化钠，搅拌反应30min，反应温度为60℃，随后离心洗涤15min，获得的球形石墨的pH值为4.82，而后将其利用上述如图2所示的闪蒸干燥装置进行干燥和除磁筛分，其中闪蒸干燥装置的泵速调整为70min-1，得到pH值为5.81的球形石墨。
实施例2
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元，所述旋流单元中包括氨水添加器件。所述投料单元包括投料口，所述分散单元包括分散盘，所述投料口设置在分散盘的下方；所述干燥单元包括干燥塔和干料出口，所述干燥塔的内部设置有旋流片，所述干料出口设置在干燥塔的上方，由鼓风机将加热器产生的热空气吹进干燥塔内，以此干燥物料；所述旋流单元包括二级旋流塔和氨水添加器件，所述二级旋流塔的上端与干料出口直接相连，由管风机将细化的物料排出干料出口，所述氨水添加器件设置在二级旋流塔的底部，所述氨水添加器件包括雾化喷头和间歇泵；所述除尘单元包括除尘物料进口、脉冲布袋除尘器、排气口、引风机、卸料绞龙，所述除尘物料进口连通设于二级旋流塔上方，所述排气口设置在脉冲布袋除尘器的右上方，所述排气口与引风机相连，所述卸料绞龙设置在脉冲布袋除尘器的正下方。
本发明还提供了一种球形石墨及其提高球形石墨pH值的纯化工艺，所述纯化工艺包括以下步骤：
将6吨使用氢氟酸法提纯的天然球形石墨进行纯化，其中二次压滤的水洗时间为50min，加入4.5kg氢氧化钠，搅拌反应30min，反应温度为65℃，随后离心洗涤15min，获得的球形石墨的pH值为5.57，而后将其利用上述闪蒸干燥装置进行干燥和除磁筛分，其中闪蒸干燥装置的泵速调整为70min-1，得到pH值为6.37的球形石墨。
实施例3
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元，所述旋流单元中包括氨水添加器件。所述投料单元包括投料口，所述分散单元包括分散盘，所述投料口设置在分散盘的下方；所述干燥单元包括干燥塔和干料出口，所述干燥塔的内部设置有旋流片，所述干料出口设置在干燥塔的上方，由鼓风机将加热器产生的热空气吹进干燥塔内，以此干燥物料；所述旋流单元包括二级旋流塔和氨水添加器件，所述二级旋流塔的上端与干料出口直接相连，由管风机将细化的物料排出干料出口，所述氨水添加器件设置在二级旋流塔的底部，所述氨水添加器件包括雾化喷头和间歇泵；所述除尘单元包括除尘物料进口、脉冲布袋除尘器、排气口、引风机、卸料绞龙，所述除尘物料进口连通设于二级旋流塔上方，所述排气口设置在脉冲布袋除尘器的右上方，所述排气口与引风机相连，所述卸料绞龙设置在脉冲布袋除尘器的正下方。
本发明还提供了一种球形石墨及其提高球形石墨pH值的纯化工艺，所述纯化工艺包括以下步骤：
将6吨使用氢氟酸法提纯的天然球形石墨进行纯化，其中二次压滤的水洗时间为28min，加入27kg的氨水，搅拌反应45min，反应温度为70℃，随后离心洗涤15min，获得的球形石墨的pH值为6.08，而后将其利用上述闪蒸干燥装置进行干燥和除磁筛分，其中闪蒸干燥装置的泵速调整为70min-1，得到pH值为6.92的球形石墨。
实施例4
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为65min-1，得到pH值为5.74的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例5
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为60min-1，得到pH值为6.22的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例6
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为55min-1，得到pH值为4.58的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例7
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为40min-1，得到pH值为4.09的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例8
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为25min-1，得到pH值为4.10的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例9
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为15min-1，得到pH值为4.25的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例10
本发明提供了一种闪蒸干燥装置，其与实施例1提供的装置相同。
在提高球形石墨pH值的纯化工艺中，本实施例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置的泵速调整为85min-1，得到pH值为4.79的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别之处在于，在纯化工艺中反应的温度为80℃，其他均与实施例1相同。
实施例12
本实施例与实施例1的区别之处在于，使用纯水进行二次压滤水洗，二次压滤水洗时间为28min，三次配料罐内使用纯水搅拌冲洗，随后离心洗涤15min，反应温度为60℃，最后获得球形石墨的pH值为3.16，其他均与实施例1相同。
实施例13
本实施例与实施例2的区别之处在于，使用纯水进行二次压滤水洗，二次压滤水洗时间为50min，三次配料罐内使用纯水搅拌冲洗，随后离心洗涤15min，反应温度为65℃，最后获得球形石墨的pH值为3.41，其他均与实施例2相同。
实施例14
本实施例与实施例3的区别之处在于，使用纯水进行二次压滤水洗，二次压滤水洗时间为60min，三次配料罐内使用纯水搅拌冲洗，随后离心洗涤15min，反应温度为70℃，最后获得球形石墨的pH值为3.97，其他均与实施例3相同。
实施例15
本实施例与实施例1的区别之处在于，在纯化工艺中氢氧化钠的加入量为1kg，经离心洗涤后pH值为3.68，呈较强酸性，闪蒸干燥装置的泵速调整至70min-1，得到pH值为3.89的球形石墨，其他均与实施例1相同。
实施例16
本实施例与实施例1的区别之处在于，在纯化工艺中氢氧化钠的加入量为10kg，经离心洗涤后pH值为8.29，闪蒸干燥装置的泵速调整至70min-1，得到pH值为5.25的球形石墨，其他均与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置中旋流单元内不设置氨水添加器件，其他均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，闪蒸干燥装置中旋流单元内设置纯水添加器件，其他均与实施例1相同。
应用例1至应用例16以及对比应用例1至对比应用例2
将实施例1至实施例16提供的球形石墨和对比例1至对比例2提供的球形石墨制备得到负极片和锂离子电池，制备方法如下：
负极片的制备：
称取待测样品，以水为溶剂，配方为球形石墨:Super P:CMC:SBR＝96.0:1.0:1.5:1.5。首先混合CMC溶液，然后按配方加入球形石墨物料、导电炭黑Super P和SBR，充分搅拌至混匀，将混匀的负极浆料用涂布机均匀的涂在9μm铜箔的单面上，面密度控制为10.0±1.0mg/cm2，随后将极片放置于真空烘箱中干燥95℃干燥8h，将干燥后的极片使用辊压机辊压，辊压机的压力设定为12MPa，切割呈直径为16mm的圆片，称为待测极片，用毛刷将圆形极片边缘松动物料扫除后放在称量瓶中记录重量。
对电极使用金属锂片，厚度1mm，直径19mm。
锂离子电池的制备：将清洗干净且充分干燥后的扣式电池壳(CR2430)、垫片、隔膜和待测极片放入充满惰性气体的手套箱中，手套箱内H2O＜1ppm、O2＜1ppm，按顺序组装电池，并滴入电解液，随后在封口机中进行封口，电池静置14-18h后，可进行电化学性能测试。
测试条件
将实施例1至实施例16以及对比例1至对比例2提供的球形石墨进行pH值测试，测试方法如下：
称取5.00g试样，精确至0.01g，置于100mL玻璃烧杯中，加入45mL新煮沸并冷却的蒸馏水，先加少量，用玻璃棒搅拌并使试样充分润湿，然后将剩余的水全部加入。随后将装有试样混合液的烧杯置于超声清洗仪内超声处理5min，超声处理的同时用玻璃棒搅拌，然后去除放置至上层澄清。
按GB/T 9724的规定，用两点法进行校正和定位，两标准缓冲液互相校正的pH误差不得大于0.1pH单位，否则应重新配置标准缓冲溶液或校正pH计。在每次测试后，需用蒸馏水将电极冲洗干净，并用滤纸吸干水迹。
用pH计测定试样混合液上清液的pH值，并记录数据，平行测定两次，试样的pH值以平行测定两次的平均值表示。
将应用例1至应用例16以及对比应用例1至对比应用例2提供的锂离子电池进行测试，测试方法如下：
(1)循环性能测试：
扣式电池测试室温度要求27±2℃，湿度要求≤40％，首先对电池进行恒电流放电至5mV，电流为0.60mA，静置10min，再恒电流放电至5mV，电流为0.05mA，静置10min，再恒电流充电至2.0V，记录此过程放电容量和充电容量。
同一批次平行实验极差不超过5mAh/g，每个样品需做4个电池，这四个电池允许删除一个异常数据，异常数据即该数据与其他三个数据的平均值之差超过10mAh/g，效率超过1.5％。若四个数据中出现两个异常，安排重新检测，最终测试结果为平行测试的平均值。
(2)倍率性能测试：
按0.1C、0.5C、1C、2C、3C和0.1C的倍率顺序进行倍率性能测试。测试结果如表1和表2所示：
表1
表2
由表1和表2的数据可以看出，闪蒸以及纯化过程中提升成品的pH值对球形石墨的电化学性能影响极大，当pH值为5-7时成品首次充电容量＞352mAh/g，首次库伦效率＞93％，而pH较低的成品的首次库伦效率仅为90％左右，因此提升球形石墨的pH值有利于提高其电化学性能。这是由于球形石墨的pH值会影响负极浆料的粘度，且会改变电池内电解液环境，pH值较低导致负极更容易从集流体脱落，导致电化学性能变差。通过在闪蒸及纯化过程中优化工艺可减少成品之后处理流程，节约成本。
与实施例1相比，如图3所示，实施例4至实施例10为闪蒸过程中不同泵速下对球形石墨pH值的影响，可以看出当闪蒸干燥装置的泵速为60-70min-1之间时，其最终得到的球形石墨的pH值较高；实施例12至实施例14为采用纯水洗涤的情况，制备得到的球形石墨的pH值较低；实施例15至实施例16为加入碱性材料的含量超范围的情况，实施例15表明加入的碱性材料含量过低，则得到的球形石墨的pH值较低，实施例16说明加入的碱性材料含量过高，虽然得到的球形石墨的pH值较高，但是引入的杂质离子较高。
与实施例1相比，对比例1为不添加氨水添加器件，对比例2为替换为纯水添加器件，均无法达到本发明的技术效果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (26)
1.一种闪蒸干燥装置，其特征在于，所述闪蒸干燥装置包括依次连接的投料单元、分散单元、干燥单元、旋流单元和除尘单元；
所述旋流单元中包括pH值调节器件；
所述pH值调节器件包括氨水添加器件；
所述氨水添加器件包括雾化喷头和间歇泵；
所述间歇泵的泵速为60-70min-1。
2.根据权利要求1所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述投料单元包括投料口。
3.根据权利要求1或2所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述分散单元包括分散盘。
4.根据权利要求3所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述投料口设置在分散盘的下方。
5.根据权利要求1所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述干燥单元包括干燥塔和干料出口。
6.根据权利要求5所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述干燥塔的内部设置有旋流片。
7.根据权利要求5所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述干料出口设置在干燥塔的上方。
8.根据权利要求1所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述旋流单元包括二级旋流塔和pH值调节器件。
9.根据权利要求8所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述二级旋流塔的上端与干料出口直接相连。
10.根据权利要求8所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述pH值调节器件设置在二级旋流塔的底部。
11.根据权利要求1所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述除尘单元包括除尘物料进口、脉冲布袋除尘器、排气口、引风机、卸料绞龙。
12.根据权利要求11所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述除尘物料进口连通设于二级旋流塔上方。
13.根据权利要求11所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述排气口设置在脉冲布袋除尘器的右上方。
14.根据权利要求11所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述排气口与引风机相连。
15.根据权利要求11所述的闪蒸干燥装置，其特征在于，所述卸料绞龙设置在脉冲布袋除尘器的正下方。
16.一种提高球形石墨pH值的纯化工艺，其特征在于，所述纯化工艺包括以下步骤：
将原料进行两次反应提纯后，加入碱性材料反应，反应后产物经离心洗涤、闪蒸干燥和除磁筛分后得到所述球形石墨；
其中，所述闪蒸干燥的装置包括根据权利要求1-15中任一项所述的闪蒸干燥装置。
17.根据权利要求16所述的纯化工艺，其特征在于，所述原料进行两次反应提纯包括将原料一次配料后，进行一次反应，一次反应结束后进行一次压滤，将一次压滤后所得产物进行二次配料，再进行二次反应，二次反应后所得产物进行二次压滤。
18.根据权利要求17所述的纯化工艺，其特征在于，所述一次反应的温度为70～90℃，时间为16～20h。
19.根据权利要求17所述的纯化工艺，其特征在于，所述二次反应的温度为70～90℃，时间为10～14h。
20.根据权利要求17所述的纯化工艺，其特征在于，所述一次压滤中采用蒸发结晶回用水或弱碱性水进行洗涤。
21.根据权利要求17所述的纯化工艺，其特征在于，所述二次压滤中采用蒸发结晶回用水或弱碱性水进行洗涤。
22.根据权利要求16所述的纯化工艺，其特征在于，所述碱性材料包括强碱材料或弱碱材料。
23.根据权利要求22所述的纯化工艺，其特征在于，所述强碱材料包括KOH、LiOH、Ca(OH)2或NaOH中的任意一种或至少两种的组合。
24.根据权利要求22所述的纯化工艺，其特征在于，所述弱碱材料包括氨水、碳酸氢钠或碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
25.根据权利要求16所述的纯化工艺，其特征在于，所述原料和碱性材料的质量比为1:0.0001-1:0.0050。
26.根据权利要求16所述的纯化工艺，其特征在于，所述反应的温度为0-100℃，时间为0.5-3.0h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 324000 Block EN21-1, Jiangshan Economic Development Zone (Lianhuashan Industrial Park), Jiangshan, Quzhou, Zhejiang Applicant after: Carbon New Energy Group Co.,Ltd. Address before: 324000 Block EN21-1, Jiangshan Economic Development Zone (Lianhuashan Industrial Park), Jiangshan, Quzhou, Zhejiang Applicant before: Zhejiang Coyi new energy Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230926 Address after: 324000 Block EN21-1, Jiangshan Economic Development Zone (Lianhuashan Industrial Park), Jiangshan, Quzhou, Zhejiang Applicant after: Carbon New Energy Group Co.,Ltd. Applicant after: Carbon One New Energy (Hangzhou) Co.,Ltd. Address before: 324000 Block EN21-1, Jiangshan Economic Development Zone (Lianhuashan Industrial Park), Jiangshan, Quzhou, Zhejiang Applicant before: Carbon New Energy Group Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |