CN115367746A - 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法 - Google Patents

一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115367746A
CN115367746A CN202211068456.2A CN202211068456A CN115367746A CN 115367746 A CN115367746 A CN 115367746A CN 202211068456 A CN202211068456 A CN 202211068456A CN 115367746 A CN115367746 A CN 115367746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flue gas
temperature flue
carbonization
granulation
waste gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211068456.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115367746B (zh
Inventor
丁明雷
金玲玲
黄因俊
李挺
白勇
刘春华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Keda Lithium Battery Equipment Co ltd
Original Assignee
Anhui Keda Lithium Battery Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Keda Lithium Battery Equipment Co ltd filed Critical Anhui Keda Lithium Battery Equipment Co ltd
Priority to CN202211068456.2A priority Critical patent/CN115367746B/zh
Publication of CN115367746A publication Critical patent/CN115367746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115367746B publication Critical patent/CN115367746B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/205—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/06—Horizontal retorts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/10—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/063—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating electric heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/06—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/08—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined externally heated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/22—Rotary drums; Supports therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2204/00—Supplementary heating arrangements
    • F23G2204/10—Supplementary heating arrangements using auxiliary fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2204/00—Supplementary heating arrangements
    • F23G2204/20—Supplementary heating arrangements using electric energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/201—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with an industrial furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50213—Preheating processes other than drying or pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法，属于锂电池负极材料生产技术领域。本发明的造粒预炭化处理工艺，造粒和预炭化工序在同一窑体内进行，高温烟气与物料进行逆向换热，首先在预炭化区换热进行预炭化处理，换热后的高温烟气再流通至造粒区进行造粒处理，不仅实现了连续生产，而且提高了高温烟气的利用率。另外，造粒、预炭化过程中产生的废气经过焚烧系统后变成高温烟气，该高温烟气进入回转窑内对物料进行加热后，再去加热废气，空气和保护气，进一步提高了高温烟气的利用率。

Description

一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法
技术领域
本发明属于锂电池负极材料生产技术领域，更具体地说，涉及一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法。
背景技术
目前市场通用的锂电池石墨负极材料主要是人造石墨，其基本的工序流程为破碎、造粒、石墨化、筛分等。在现有的生产工序中，造粒工序是通过把预处理过的骨料和粘结剂等物料加入热包釜，热包釜外安装有电阻丝，通过壁面将热量传递到釜内的物料，使物料搅拌混匀，从而进行造粒和初步炭化，造粒完成的物料经冷却釜冷却后再进入下段石墨化工序。
由于石墨化成本是负极材料生产中占比最高的部分，约占负极材料成本的50％。为提高石墨化工序的装填率，以节省成本，行业内会在进石墨化前对物料进行预炭化处理，通常是通过隧道窑等窑炉将物料进行再次加热，以降低物料的挥发份含量。但由于传统的工艺中，造粒、预炭化是分开进行的，物料需要在不同的反应设备中进行转换，导致生产的连续性较差。另外，由于造粒、预炭化均需要较高的温度，同时在造粒、预炭化过程中会生产废气，传统的工艺中，废气和高温烟气直接排放，不仅造成环境的污染，还造成的热量的浪费。
经检索，中国专利授权公告号为CN213936243U，授权公告日为2021.08.10的申请案，公开了一种用于制造锂电池负极材料包覆造粒及碳化阶段生产工艺线，该申请案中，物料首先在高温包覆造粒釜内进行包覆造粒、然后进入高温炭化釜进行炭化处理。该申请案虽然能够实现造粒、炭化工艺的连续进行，但两个釜体需要各自加热，对热量的利用率较低。
又如，中国专利公布号为CN113739565A，公布日为2021.12.03的申请案，公开了一种电池负极材料制备系统以及方法，该申请案包括进料料仓、第一回转窑、第二回转窑、第三回转窑及出料料仓，所述第一回转窑的进料口通过管道贯通连接所述进料料仓、出料口通过管道贯通连接所述第二回转窑的进料口，所述第二回转窑的出料口通过管道贯通连接所述第三回转窑的进料口，所述第三回转窑的出料口通过管道贯通连接所述出料料仓，所述管道上安装有阀门；所述第一回转窑用于原材料进行混合包覆及预碳化；所述第二回转窑用于对包覆后的原材料进行高温碳化；所述第三回转窑用于碳化后物料的冷却。但该申请案中，造粒、炭化同样是在两个窑体中进行，其生产的连续性和热量的利用率均有待进一步提高。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有石墨负极材料的造粒、预炭化工艺是分开进行的，导致生产的连续性差、热量利用率低的问题，本发明提供了一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法。采用本发明的技术方案，物料在同一窑体内进行造粒、预炭化，能够提高生产的连续性和热量的利用率。另外，本发明的生产工艺，对废气和高温烟气均进行有效再利用，进一步提高了能源的利用率。
2、技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，包括以下步骤，
S1、向回转窑的烟气通道内通入高温烟气，对窑体进行预热；
S2、将经预处理后的物料送入回转窑内，沿物料输送方向，物料先经过回转窑的造粒区，进行造粒处理；
S3、物料继续在回转内前进至预炭化区进行预炭化处理；其中，高温烟气先与预炭化区内的物料进行逆流换热，换热后变成中高温烟气再与造粒区内的物料进行逆流换热；
S4、预炭化完成的物料输送出回转窑。
进一步地，步骤S2中，造粒温度为600-650℃；步骤S3中，预炭化温度为950-1000℃；步骤S4中，物料最终挥发份含量为0.2-0.4％。
进一步地，回转窑上设有中间支撑组件，该中间支撑组件包括中部支撑部和连接部，所述的连接部将外筒体分为两段，内筒体贯穿该连接部，且与连接部联动旋转，其中，内筒体与外筒体、连接部之间形成一连通的烟气通道。
进一步地，所述的连接部包括过渡筒体和支撑件，支撑件一端连接内筒体，另一端与过渡筒体相连接，该支撑件沿内筒体的圆周方向设置多个。
进一步地，造粒、预炭化过程中产生的含尘废气经净化系统后，完成气固分离，废气进入废气焚烧系统，经燃烧后变成高温烟气进入回转窑的烟气通道内，对物料进行加热。
进一步地，所述的净化系统与废气焚烧系统之间的管道上设有电阻丝，用于对管道内的废气进行加热。
进一步地，高温烟气经回转窑内换热后变成中温烟气，中温烟气从烟气出口排出后，进入废气加热系统为废气进行预加热，加热后的废气再进入废气焚烧系统。
进一步地，中温烟气经过废气加热系统的换热后变成中低温烟气，该中低温烟气进入空气加热系统为常温空气进行预热，预热后的空气进入废气焚烧系统辅助燃烧。
进一步地，中低温烟气经空气加热系统换热后变成低温烟气，低温烟气继续进入保护气加热系统为常温保护气进行预热，预热后的保护气进入回转窑内。
本发明的一种石墨负极材料的制备方法，将原料进行粗破、细破、整形得到预处理物料，采用上述的方法对预处理后的物料进行造粒/预炭化连续处理，经处理后的物料再输送至下一工序。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，造粒、预炭化工序在同一窑体内进行，高温烟气首先在预炭化区换热进行预炭化处理，换热后的烟气温度有所下降，再流通至造粒区进行造粒处理，这种设计，不仅实现了造粒、预炭化的连续生产，而且提高了高温烟气的利用率，减少能量的损耗；另外，由于造粒、预炭化的为同一窑体连续进行，相比单独的预炭化工艺，在相同的预炭化温度下，可进一步降低物料中挥发份的含量，有利于提高后期石墨化工序的装填率。
(2)本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，回转窑上还设有中间支撑组件，该中间支撑组件包括中部支撑部和连接部，内筒体与连接部联动旋转，内筒体与外筒体、连接部之间形成一连通的烟气通道，中间支撑组件的设置不仅能够对内筒体进行稳固的支撑，另外，还保证高温烟气能够顺利贯穿整个烟气通道，为不同区域内的物料的分阶段加热。
(3)本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，通过净化系统的设置，将废气携带的细粉过滤，提高了产品收率，同时，减少了后续对管道的磨损；另外，由于物料经过造粒和预炭化处理后，内筒体产生的废气中挥发份的含量较大，而石墨化负极材料产生的挥发份中焦油气含量较高，粘黏性较强，在传输过程中容易发生冷凝而粘黏在管道内壁，造成管道的堵塞，本发明中通过加热丝的设置，可有效防止挥发份粘黏管道内壁，而发生堵塞现象。
(4)本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，造粒、预炭化过程中产生的废气经过焚烧系统后变成高温烟气，该高温烟气进入回转窑内对物料进行加热，不仅有效解决了烟气排放造成的环境污染问题，而且还提高了废气的利用率；另外，高温烟气经过烟气通道换热后，然后再去加热废气，空气，和保护氮气，使得烟气的热量得到充分利用。
(5)本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，氮气入口靠近进料口的一端，氮气在回转窑内的流向为从造粒区到预炭化区，这样，不仅能够使得整个窑体内部处于氮气保护的范围，而且能够对窑内产生的废气进行驱赶，使其尽快进入后续的净化系统。
附图说明
图1为本发明的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法的流程图；
图2为本发明中回转窑的结构示意图；
图3为本发明的中间支撑组件的结构示意图；
图4为本发明中烟气及废气的流向示意图；
图5为本发明的一种石墨负极材料的制备方法的流程简图。
图中：1、外筒体；11、烟气进口；12、烟气出口；
2、内筒体；21、首部支撑部；22、中部支撑部；23、尾部支撑部；24、连接部；241、过渡筒体；242、支撑件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，包括以下步骤，
S1、向回转窑的烟气通道内通入高温烟气，对窑体进行预热。
S2、将经预处理后的物料送入回转窑内，沿物料输送方向，物料先在回转窑的造粒区进行造粒处理；
S3、物料继续在回转内前进至预炭化区进行预炭化处理；其中，高温烟气先与预炭化区内的物料进行逆流换热，换热后变成中高温烟气再与造粒区内的物料进行逆流换热；
S4、预炭化完成的物料输送出回转窑。
如图2所示，本实施例中的回转窑为外热式回转窑，包括外筒体1和内筒体2，内、外筒体之间形成烟气通道，高温烟气用于对物料进行加热。使用时，当窑体预热到工艺温度时，物料经回转窑的物料进口进入，首先在内筒体的造粒区进行包覆造粒、再前进至预炭化区进行预炭化处理。
高温烟气从烟气进口11进入，首先进入预炭化区进行换热，再进入造粒区进行换热，最后经烟气出口12流出。其中，造粒温度为600-650℃，物料经造粒后挥发份含量降至5-6％；预炭化温度950-1000℃，物料经预炭化后挥发份含量降至0.2-0.4％。其中，预炭化温度的选择一方面能够实现预炭化效果，降低挥发份含量；另一方面在预炭化区换热后的烟气温度需要满足造粒区的温度要求。
本实施例的造粒、预炭化方法，物料的造粒、预炭化工序在同一窑体内进行，且高温烟气与物料进行逆向换热，经预炭化区换热后，继续为造粒区进行加热。不仅实现了连续生产，提高了高温烟气的利用率；而且相比单独的预炭化工艺，在相同的预炭化温度下，可进一步降低物料中挥发份的含量。
由于本实施例的造粒、预炭化均在同一回转窑内进行，需要对回转窑进行加长设置，为了防止内筒体因长度过长而影响其稳固性。本实施例中，除了首部支撑部21和尾部支撑部23外，还设置中间支撑组件，该中间支撑组件既要能够起到对内筒体的支撑效果，又不能阻碍高温烟气在烟气通道中的流通。
具体地，结合图2、图3所示，该中间支撑组件包括中部支撑部22和连接部24，所述的连接部24将外筒体1分为两段，内筒体2贯穿该连接部24，且与连接部24联动旋转，其中，内筒体2与外筒体1、连接部24之间形成一连通的烟气通道。当然，可根据内筒体的实际长度，中间支撑组件设置有多个。
所述的连接部24包括过渡筒体241和支撑件242，该过渡筒体241的两端分别与外筒体密封接触。支撑件242一端连接内筒体2，另一端与过渡筒体241相连接，该支撑件242沿内筒体2的圆周方向设置多个。
通过中间支撑组件的设置不仅能够对内筒体2进行稳固的支撑，另外，还保证高温烟气能够顺利贯穿整个烟气通道，为不同区域内的物料的分阶段加热。
本实施例的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，在造粒、预炭化过程中会产生废气，若将废气进行排放，会造成环境的污染。为了解决这一问题，如图4所示，回转窑的废气出口连接有净化系统，造粒预炭化过程中产生的含尘废气首先进入净化系统，将废气携带的细粉过滤、回收，提高了产品收率；同时，减少了废气对后续对管道的磨损。净化后的废气经加热系统后再进入废气焚烧系统，同时向焚烧系统通入燃料和空气。废气经焚烧后变成高温烟气再次进入回转窑的烟气通道内，对物料进行加热。这样，不仅有效解决了烟气排放造成的环境污染问题，而且还提高了废气的利用率。
物料经过造粒和预炭化处理后，内筒体产生的废气中挥发份的含量较大，而由于墨化负极材料的特殊性，产生的挥发份中焦油气含量较高，粘黏性较强，在传输过程中容易发生冷凝粘黏在管道内壁，造成管道的堵塞。为解决这一问题，本实施例中，在净化系统与废气焚烧系统之间的管道上设有电阻丝，用于对管道内的废气进行加热，可有效防止挥发分的冷凝。
同时，由于高温烟气经造粒区的换热后，依然具备较高的温度，若不加以利用，势必会造成能源的浪费。本实施中对换热后的高温烟气继续进行分级利用，以减少能源的损耗，具体如下：
如图4所示，高温烟气经回转窑内换热后变成中温烟气，中温烟气从烟气出口12排出后，进入废气加热系统为废气进行加热，加热后的废气再进入废气焚烧系统。采用中温烟气对废气进行加热，一方面可防止废气中挥发份冷凝堵管，确保废气管道通畅，另一发明使得废气得到升温，可提高燃烧效率。
中温烟气经过废气加热系统的换热后变成中低温烟气，该中低温烟气进入空气加热系统为常温空气进行预热，预热后的空气进入废气焚烧系统辅助燃烧，同样可以提高燃烧效率。
中低温烟气经空气加热系统换热后变成低温烟气，低温烟气继续进入保护气加热系统为常温保护气进行预热。预热后的保护气进入回转窑内，为回转窑内提供保护氛围。本实施例中，保护气选用氮气。采用低温烟气对氮气进行加热，一方面可防止冷氮气直接通入回转窑内，将窑体内废气冷凝导致沾壁，从而影响换热效率；另一方面可减小窑体内的温度波动。
本实施例中，氮气入口设置在靠近进料口的一端，也就是说，氮气在回转窑内的流向和物料流向一致，均为从造粒区到预炭化区。这样，不仅能够使得整个窑体内部处于氮气保护的范围，而且能够对窑内产生的废气进行驱赶，使其尽快进入后续的净化系统。
本实施例的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，造粒、预炭化工序在同一窑体内进行，不仅实现了连续生产，提高了热量的利用率，还大大降低了物料中挥发分的含量，有利于提高后期的装填率。另外，对造粒预炭化过程中产生的废气进行焚烧处理，产生的高温烟气首先进回转窑加热物料，然后再去加热废气，空气，和保护氮气，高温烟气最终被冷却成常温经烟囱排出，使得高温烟气热量得到更加充分的利用。当然对废气，空气，和保护氮气加热的顺序可根据实际情况进行调整，
实施例2
本实施例的一种石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤，
预处理：石墨化原料为生焦，一般含水量约8％，挥发分含量约10％，原料原貌为块状，需要进行破碎。将原料由块状粗破成毫米级，破碎后的原料采用气力输送密闭系统进行输送。含水量高的原料需要进行干燥处理，干燥采用0.6-0.8MPa低压饱和蒸汽，蒸汽量200～400kg/h，进行间接加热。当然也可选用200℃左右的烟气直接加热。干燥后的原料进一步细破碎，由毫米级破碎成微米级，一般在10-20微米。破碎后的原料再通过整形机对棱角进行处理打磨送到后续工序。
采用实施例1的方法对预处理后的物料进行造粒/预炭化连续处理，经处理后的物料再输送至下一工序。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、向回转窑的烟气通道内通入高温烟气，对窑体进行预热；
S2、将经预处理后的物料送入回转窑内，沿物料输送方向，物料先经过回转窑的造粒区，进行造粒处理；
S3、物料继续在回转内前进至预炭化区进行预炭化处理；其中，高温烟气先与预炭化区内的物料进行逆流换热，换热后变成中高温烟气再与造粒区内的物料进行逆流换热；
S4、预炭化完成的物料输送出回转窑。
2.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：步骤S2中，造粒温度为600-650℃；步骤S3中，预炭化温度为950-1000℃；步骤S4中，物料最终挥发份含量为0.2-0.4％。
3.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：回转窑上设有中间支撑组件，该中间支撑组件包括中部支撑部(22)和连接部(24)，所述的连接部(24)将外筒体(1)分为两段，内筒体(2)贯穿该连接部(24)，且与连接部(24)联动旋转，其中，内筒体(2)与外筒体(1)、连接部(24)之间形成一连通的烟气通道。
4.根据权利要求3所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：所述的连接部(24)包括过渡筒体(241)和支撑件(242)，支撑件(242)一端连接内筒体(2)，另一端与过渡筒体(241)相连接，该支撑件(242)沿内筒体(2)的圆周方向设置多个。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：造粒、预炭化过程中产生的含尘废气经净化系统后，完成气固分离，废气进入废气焚烧系统，经燃烧后变成高温烟气进入回转窑的烟气通道内，对物料进行加热。
6.根据权利要求5所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：所述的净化系统与废气焚烧系统之间的管道上设有电阻丝，用于对管道内的废气进行加热。
7.根据权利要求6所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：高温烟气经回转窑内换热后变成中温烟气，中温烟气从烟气出口(12)排出后，进入废气加热系统为废气进行预加热，加热后的废气再进入废气焚烧系统。
8.根据权利要求7所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：中温烟气经过废气加热系统的换热后变成中低温烟气，该中低温烟气进入空气加热系统为常温空气进行预热，预热后的空气进入废气焚烧系统辅助燃烧。
9.根据权利要求8所述的一种石墨负极材料连续造粒/预炭化方法，其特征在于：中低温烟气经空气加热系统换热后变成低温烟气，低温烟气继续进入保护气加热系统为常温保护气进行预热，预热后的保护气进入回转窑内。
10.一种石墨负极材料的制备方法，其特征在于：将原料进行粗破、细破、整形得到预处理物料，采用权利要求1-9中任一项所述的方法对预处理后的物料进行造粒/预炭化连续处理，经处理后的物料再输送至下一工序。
CN202211068456.2A 2022-09-02 2022-09-02 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法 Active CN115367746B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211068456.2A CN115367746B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211068456.2A CN115367746B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115367746A true CN115367746A (zh) 2022-11-22
CN115367746B CN115367746B (zh) 2023-11-17

Family

ID=84070324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211068456.2A Active CN115367746B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115367746B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116697763A (zh) * 2023-07-25 2023-09-05 广东众大智能科技有限公司 一种内燃式连续预碳化炉、预碳化方法及介质
CN117299740B (zh) * 2023-11-30 2024-02-06 光大环保技术装备（常州）有限公司 废旧电池回收系统及控制方法
CN117606225A (zh) * 2024-01-23 2024-02-27 佛山市天禄智能装备科技有限公司 一种利用废气自燃烧的零排放预碳化回转炉
CN118031656A (zh) * 2024-03-28 2024-05-14 佛山市天禄智能装备科技有限公司 一种利用热能回收的预碳化回转炉烟气分离系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013254728A (ja) * 2012-05-10 2013-12-19 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法
CN103922333A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 北京华福神雾工业炉有限公司 用于煤基活性炭制备的氧炭化预处理系统
CN213515105U (zh) * 2020-07-30 2021-06-22 湖北大清科技有限公司 一种石墨包覆烧结炉的废气再循环焚烧装置
CN113101887A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 湖南阿斯米科技有限公司 锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备
CN113108063A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 湖南阿斯米科技有限公司 密封结构及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备
CN113213449A (zh) * 2021-04-22 2021-08-06 湖南阿斯米科技有限公司 锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理方法
CN114477136A (zh) * 2022-03-23 2022-05-13 安徽科达洁能股份有限公司 一种负极材料碳化用系统及碳化工艺
CN114777468A (zh) * 2022-03-28 2022-07-22 湖南阿斯米科技有限公司 一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013254728A (ja) * 2012-05-10 2013-12-19 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法
CN103922333A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 北京华福神雾工业炉有限公司 用于煤基活性炭制备的氧炭化预处理系统
CN213515105U (zh) * 2020-07-30 2021-06-22 湖北大清科技有限公司 一种石墨包覆烧结炉的废气再循环焚烧装置
CN113101887A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 湖南阿斯米科技有限公司 锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备
CN113108063A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 湖南阿斯米科技有限公司 密封结构及锂离子电池石墨类负极材料/磷酸盐、三元正极材料连续反应处理设备
CN113213449A (zh) * 2021-04-22 2021-08-06 湖南阿斯米科技有限公司 锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理方法
CN114477136A (zh) * 2022-03-23 2022-05-13 安徽科达洁能股份有限公司 一种负极材料碳化用系统及碳化工艺
CN114777468A (zh) * 2022-03-28 2022-07-22 湖南阿斯米科技有限公司 一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116697763A (zh) * 2023-07-25 2023-09-05 广东众大智能科技有限公司 一种内燃式连续预碳化炉、预碳化方法及介质
CN116697763B (zh) * 2023-07-25 2023-11-21 广东众大智能科技有限公司 一种内燃式连续预碳化炉、预碳化方法及介质
CN117299740B (zh) * 2023-11-30 2024-02-06 光大环保技术装备（常州）有限公司 废旧电池回收系统及控制方法
CN117606225A (zh) * 2024-01-23 2024-02-27 佛山市天禄智能装备科技有限公司 一种利用废气自燃烧的零排放预碳化回转炉
CN118031656A (zh) * 2024-03-28 2024-05-14 佛山市天禄智能装备科技有限公司 一种利用热能回收的预碳化回转炉烟气分离系统
CN118031656B (zh) * 2024-03-28 2024-07-05 佛山市天禄智能装备科技有限公司 一种利用热能回收的预碳化回转炉烟气分离系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN115367746B (zh) 2023-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115367746A (zh) 一种石墨负极材料的连续造粒/预炭化方法、及制备方法
US10253263B2 (en) Method of continuous pyrolysis and carbonization of agricultural and forestry biomass
CN109485043B (zh) 生物质两段式制备活性炭的系统和方法
CN1031348C (zh) 一种低变质煤的多级回转热解加工方法
CN101008045B (zh) 旋转闪蒸直燃供热式回转窑焙烧钼精矿的设备及工艺方法
CN218723051U (zh) 一种用于锂电池负极材料的预碳化装置
CN110305676A (zh) 一种含碳固体原料自维持热解系统
CN111765470A (zh) 连续裂解煅烧设备
CN117534063A (zh) 电池石墨类负极材料的反应装置、反应工艺
CN211972217U (zh) 一种生活垃圾热解的装置
CN113136232A (zh) 一种生活垃圾热解的装置及方法
CN115790141A (zh) 一种人造石墨预碳化系统及工艺
CN213334399U (zh) 一种热解焚烧系统
CN106678857B (zh) 一种石煤自燃矿体热能综合回收系统
CN114777468A (zh) 一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理系统及其炭化处理工艺
CN113970100B (zh) 一种危险废物热解焚烧系统及危险废物热解焚烧的方法
CN212833623U (zh) 一种热解气循环再利用的反应装置
CN107868672A (zh) 一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺
CN221649131U (zh) 一种负极材料造粒预炭化生产装置
CN113970101A (zh) 一种危险废物热解焚烧系统及其温度控制方法
CN218238424U (zh) 一种石墨负极材料生产余热循环利用系统
CN111689706A (zh) 一种无窑头余风热焓损失的水泥生产系统及工艺
CN206176988U (zh) 一种新型内加热u型管
CN118066847B (zh) 一种采用回转窑实现造粒及预碳化一体化生产工艺
CN219810249U (zh) 一种污泥有氧热解燃烧制陶粒设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 243000, No. 2611, south section of Tianmen Avenue, economic and Technological Development Zone, Maanshan City, Anhui Province

Applicant after: Anhui Keda New Energy Equipment Co.,Ltd.

Address before: 243000, No. 2611, south section of Tianmen Avenue, Maanshan economic and Technological Development Zone, Maanshan City, Anhui Province

Applicant before: Anhui Keda Lithium Battery Equipment Co.,Ltd.