CN116902974A - 一种天然鳞片石墨球形化加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然鳞片石墨球形化加工系统，属于石墨球形化加工技术领域，包括粉碎分级系统、球化整形系统和气力输送系统，所述粉碎分级系统包括多套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括多套相互串联的球化整形机组，所述石墨粉通过气力输送系统实现在粉碎分级系统和球化整形系统内的输送；天然鳞片石墨先进入粉碎分级系统进行粉碎，然后再进入球化整形系统进行球化，最终得到成品。本发明可以提高球化设备的球化效果；减少生产线的设备台数，从而方便调试、降低故障率、降低成本；降低石墨的过粉碎，提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然鳞片石墨球形化加工系统，属于石墨球形化加工技术领域。
背景技术
天然鳞片石墨要加工成球形后再应用于锂离子电池负极材料，而不是将鳞片石墨粉碎后直接应用，主要是由于锂离子电池的工作原理决定的。简单来说，锂离子电池的工作过程就是其充放电的过程，就是Li+在球形石墨中进出的过程，由于石墨具有层片状结构特征，具有各向异性，如何解决其无配向性问题，使Li+更加方便地在石墨层间出入，是决定其能否应用的关键，而把鳞片石墨加工成球形石墨恰恰解决了这一技术难题，这就使得Li+在进出石墨层间时极少受到方向的限制，提高了锂离子电池的工作性能。
从上述球形石墨的形成机理可以看出：粉碎和去棱角化（或叫球形化）这两个阶段是密不可分的，其匹配恰当与否，直接关系到球形石墨生产的产量和质量，甚至是产出率等。目前，球形化工艺应用最多的是公布号为CN111620334A的中国发明专利公开的一种石墨微粉球形化成套设备，其粉碎设备和球化设备分别为气流涡旋粉碎机和石墨球化微粉机，在石墨球化过程中通过将多台气流涡旋粉碎机和石墨球化微粉机交错混合布置，不断循环进行粉碎-球化-粉碎-球化过程，在粉碎和球化的同时，每次粉碎和球化后均通过旋风集料器将超微粉随时排出，最终在生产线的末端制得合格的成品石墨，实际上，所述气流涡旋粉碎机和石墨球化微粉机的主体结构类似，只是锤头不同，它分为60型、50型、和30型等型号，型号越大，粉碎性能越好，型号越小，球化效果越好，气流涡旋粉碎机用型号大的，石墨球化微粉机用型号小的。
由于没有专用于球化的设备进行球形化，使得球化效率不好，而且收率不高；而且，采用多台气流涡旋粉碎机和石墨球化微粉机交错混合布置方式进行加工，一条球形化设备生产线往往由多台甚至二十几台设备搭配组成，某厂家的生产线由15台30型机组和6台60型机组组成，这么多的设备搭配组成生产线，给调试工作带来了困难，任何一个设备点调试不到位，都会影响最终产品的质量及总产出率；而且设备数量越多，故障点越多，使用过程中故障率高；特别是由于工艺过程复杂，总产出率较低，造成成本偏高；另外，经过多次粉碎和球化，石墨过粉碎严重，最终制得的成品率较低。
综上所述，开发新的、工艺简单、调试方便、产出率高的球形石墨生产工艺已成为行业急需。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足，提供一种天然鳞片石墨球形化加工系统，可以实现以下目的：
1.提高球化设备的球化效果；
2.减少生产线的设备台数，从而方便调试、降低故障率、降低成本；
3.降低石墨的过粉碎，提高成品率。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种天然鳞片石墨球形化加工系统，包括粉碎分级系统、球化整形系统和气力输送系统，所述粉碎分级系统包括多套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括多套相互串联的球化整形机组，所述石墨粉通过气力输送系统实现在粉碎分级系统和球化整形系统内的输送；
天然鳞片石墨先进入粉碎分级系统进行粉碎，然后再进入球化整形系统进行球化，最终得到成品。
进一步地，每套粉碎分级机组包括粉碎分级主机、脉冲袋式收集器和第一引风机，粉碎分级主机上设有喂料螺旋，在第一套粉碎分级机组的物料输送的前端设有原料仓，原料仓通过喂料螺旋对粉碎分级系统输送物料。
进一步地，粉碎分级主机包括粉碎机构和分级机构，粉碎机构和分级机构上分别安装有粉碎电机和分级电机，粉碎机构内部安装有多个粉碎锤头，粉碎锤头的数量增加了20%，粉碎电机的转速降低30%。
进一步地，物料从粉碎分级主机流到脉冲袋式收集器进行全部收集，脉冲袋式收集器通过风管与第一引风机相连，物料从脉冲袋式收集器下端的出料口经气力输送系统输送到下一套粉碎分级机组的喂料螺旋。
进一步地，所述球化整形机组包括依次串联而成的进料仓、电动卸料阀、球化整形机、球化分级机、脉冲袋式过滤器和第二引风机。
进一步地，所述球化整形机由三个相互串联的转子组成，呈品字形结构，各转子由分别独立的球化整形电机驱动。
进一步地，球化整形机的出料口与球化分级机的进料口相连，球化整形机的进料口与球化分级机的粗粉落料口相连，形成闭路循环。
进一步地，球化分级机的下端设有成品出料口，上端设有排料口；
球化分级机将物料进行分离，成品由球化分级机下端的成品出料口排出，其余物料由球化分级机上端的排料口送入脉冲袋式过滤器，超微粉被脉冲袋式过滤器收集，过滤后的半成品由气力输送系统送入下一套球化整形机组继续球化。
进一步地，所述粉碎分级系统包括六套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括两套相互串联的球化整形机组。
所述六组粉碎分级机组中的粉碎分级机是同一型号。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
1.粉碎机的粉碎锤头与常规产品相比较小，棱角圆滑，粉碎力较低；粉碎锤头的数量增加（大约增加20%左右），粉碎盘转速降低（大约降低30%左右）；使粉碎机的粉碎能力降低，减少粉碎分级主机的过粉碎，从而减少超微粉，提高成品率；
2.每套粉碎分级机组粉碎后的半成品由脉冲袋式收集器全部收集，作为下一遍粉碎的物料（而不是将产生的超微粉排出），这样，一方面前遍粉碎产生的超微粉在下一遍粉碎时阻碍粗颗粒的粉碎，可以减少过粉碎，进一步减少超细微粉的产生，另一方面，使天然鳞片石墨物料得到粉碎的同时又增加了一定的球化整形作用；
3.采用专用球化整形机完成球形化，所述球化整形机由三个相互串联的转子组成，呈品字形结构，各转子由分别独立的球化整形电机驱动，提高了球化效果；
4.本发明将粉碎分级系统与球化整形系统分开设置，进一步增强了球化效果，因此可以大大减少球化整形机组的数量，从而方便调试、降低故障率、降低成本。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明中一套粉碎分级机组的结构示意图；
图3为本发明中一套球化整形机组的结构示意图。
图中，11-原料仓，12-喂料螺旋，13-粉碎分级主机，14-脉冲袋式收集器，15-第一引风机，16-粉碎电机，17-分级电机，21-气力输送管道，22-真空泵，23-气固分离器，41-球化整形机，42-球化分级机，43-球化整形电机，44-脉冲袋式过滤器，45-第二引风机，46-电动卸料阀，47-进料仓，48-分级机电机，49-成品出料口。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供一种天然鳞片石墨球形化加工系统，包括粉碎分级系统、球化整形系统和气力输送系统，所述粉碎分级系统包括多套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括多套相互串联的球化整形机组，所述石墨粉通过气力输送系统实现在粉碎分级系统和球化整形系统内的输送；
天然鳞片石墨先进入粉碎分级系统进行粉碎，然后再进入球化整形系统进行球化，最终得到成品。
如图2所示，每套粉碎分级机组包括粉碎分级主机13、脉冲袋式收集器14和第一引风机15，在第一套粉碎分级机组的物料输送的前端设有原料仓11，原料仓11对整个系统输送物料，粉碎分级主机13上设有喂料螺旋12，原料仓11通过喂料螺旋12向粉碎分级主机13输送物料，粉碎分级主机13包括粉碎机构和分级机构，粉碎机构和分级机构上分别安装有粉碎电机16和分级电机17，粉碎机构内部安装有多个粉碎锤头，粉碎锤头对物料粉碎，粉碎后的物料在分级机构内分离，经粉碎分级达到一定粒径后，物料从粉碎分级主机13流到脉冲袋式收集器14进行全部收集，脉冲袋式收集器14通过风管与第一引风机15相连，第一引风机15提供物料在粉碎分级机组内循环的动力，物料从脉冲袋式收集器14下端的出料口经气力输送系统输送到下一套粉碎分级机组的喂料螺旋12。
优选的，所述粉碎分级机系统包括六组粉碎分级机组，且六组粉碎分级机组为同一型号。
同一型号粉碎分级主机13的粉碎锤头的形状和数量影响粉碎力度：锤头的边角越尖锐，粉碎力越强；粉碎锤头的数量达到一定数量后再增加，反而会降低粉碎力。
优选的，粉碎机的粉碎锤头与常规产品相比较小，棱角圆滑，粉碎力较低；粉碎锤头的数量增加（大约增加20%左右），粉碎盘转速降低（大约降低30%左右）；使粉碎机的粉碎能力降低，减少粉碎分级主机13的过粉碎，从而减少超微粉，提高成品率。
另外，每套粉碎分级机组粉碎后的半成品由脉冲袋式收集器14全部收集，作为下一遍粉碎的物料（而不是将产生的超微粉排出），这样，一方面前遍粉碎产生的超微粉在下一遍粉碎时阻碍粗颗粒的粉碎，可以减少过粉碎，进一步减少超细微粉的产生，另一方面，使天然鳞片石墨物料得到粉碎的同时又增加了一定的球化整形作用。
同时，每一遍粉碎时的半成品由脉冲袋式除尘器全部收集，作为下一遍粉碎的物料，这样，前遍粉碎产生的细粉在下一遍粉碎时，阻碍粗颗粒的粉碎，可以减少过粉碎，进一步减少超细微粉的产生。
如图3所示，所述球化整形机组包括依次串联而成的进料仓47、电动卸料阀46、球化整形机41、球化分级机42、脉冲袋式过滤器44和第二引风机45。
所述球化整形机41由三个相互串联的转子组成，呈品字形结构，各转子由分别独立的球化整形电机43驱动。
球化整形机41的出料口与球化分级机42的进料口相连，球化整形机41的进料口与球化分级机42的粗粉落料口相连，形成闭路循环。
经过粉碎分级系统粉碎后通过气力输送系统送入球化整形系统，优选的，所述球化整形机系统包括两套球化整形机组，采用专用球化整形机41完成球形化，球化分级机42的下端设有成品出料口49，上端设有排料口。
球化一定时间后，球化分级机42将物料进行分离，成品由球化分级机42下端的成品出料口49排出，并由包装袋包装入库，其余物料由球化分级机42上端的排料口送入脉冲袋式过滤器44，超微粉被脉冲袋式过滤器44收集，过滤后的半成品由气力输送系统送入下一套球化整形机组继续球化，第二引风机45提供物料在球化整形机组内循环的动力。
由于粉碎分级系统在进行粉碎的同时有一定的球化整形作用，因而可以减少球化整形系统的球化工作；本发明采用专用优化的球化整形机41进行球化作用，使球化作用更好；另外，本发明将粉碎分级系统与球化整形系统分开设置，进一步增强了球化效果，因此可以大大减少球化整形机组的数量，从而方便调试、降低故障率、降低成本。
在粉碎分级系统与球化整形系统之间以及相邻的粉碎分级机组之间和相邻的球化整形机组之间均设有一套气力输送系统，所述气力输送系统包括输送管道21、气固分离器23和真空泵22，真空泵22为气力输送提供动力，气固分离器23将输送管道21内的气体排出。
所述粉碎分级系统、球化整形系统和气力输送系统由一套控制系统控制，控制系统包括触摸屏和PLC。
由下面表一、表二的实验记录可以看出，在满足技术指标要求的基础上，与现有技术（采用公布号为CN111620334A的专利提供的技术方案，某厂家的生产线由15台30机组和6台60机组组成，单线有效产能250kg/h，成品吨能耗5755.4kWh/T，总收率35%，占地441㎡）相比，收率提高17%，产品能耗降低38.5%；同时，设备组成大大简化，占地面积减少13%；便于调试、故障点减少。将试验确定的工艺参数输入PLC系统后，整个系统完全可以由一个操作工人完成，操作简便。
表一 粉碎分级机组试验记录
表二 球化整形机组试验记录
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：包括粉碎分级系统、球化整形系统和气力输送系统，所述粉碎分级系统包括多套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括多套相互串联的球化整形机组，所述石墨粉通过气力输送系统实现在粉碎分级系统和球化整形系统内的输送；
天然鳞片石墨先进入粉碎分级系统进行粉碎，然后再进入球化整形系统进行球化，最终得到成品。
2.如权利要求1所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：每套粉碎分级机组包括粉碎分级主机(13)、脉冲袋式收集器(14)和第一引风机(15)，粉碎分级主机(13)上设有喂料螺旋(12)，在第一套粉碎分级机组的物料输送的前端设有原料仓(11)，原料仓(11)通过喂料螺旋(12)对粉碎分级系统输送物料。
3.如权利要求2所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：粉碎分级主机(13)包括粉碎机构和分级机构，粉碎机构和分级机构上分别安装有粉碎电机(16)和分级电机(17)，粉碎机构内部安装有多个粉碎锤头，粉碎锤头的数量增加了20%，粉碎电机的转速降低30%。
4.如权利要求2所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：物料从粉碎分级主机(13)流到脉冲袋式收集器(14)进行全部收集，脉冲袋式收集器(14)通过风管与第一引风机(15)相连，物料从脉冲袋式收集器(14)下端的出料口经气力输送系统输送到下一套粉碎分级机组的喂料螺旋(12)。
5.如权利要求1所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：所述球化整形机组包括依次串联而成的进料仓(47)、电动卸料阀(46)、球化整形机(41)、球化分级机(42)、脉冲袋式过滤器(44)和第二引风机(45)。
6.如权利要求5所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：所述球化整形机(41)由三个相互串联的转子组成，呈品字形结构，各转子由分别独立的球化整形电机(43)驱动。
7.如权利要求5所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：球化整形机(41)的出料口与球化分级机(42)的进料口相连，球化整形机(41)的进料口与球化分级机(42)的粗粉落料口相连，形成闭路循环。
8.如权利要求1所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：球化分级机(42)的下端设有成品出料口(49)，上端设有排料口；
球化分级机(42)将物料进行分离，成品由球化分级机(42)下端的成品出料口(49)排出，其余物料由球化分级机(42)上端的排料口送入脉冲袋式过滤器(44)，超微粉被脉冲袋式过滤器(44)收集，过滤后的半成品由气力输送系统送入下一套球化整形机组继续球化。
9.如权利要求1所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：所述粉碎分级系统包括六套相互串联的粉碎分级机组，所述球化整形系统包括两套相互串联的球化整形机组。
10.如权利要求9所述的一种天然鳞片石墨球形化加工系统，其特征在于：所述六组粉碎分级机组中的粉碎分级机(13)是同一型号。
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