CN201280434Y - 一种高纯石墨化装置 - Google Patents
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Abstract
一种高纯石墨化装置，它包括艾奇逊石墨化炉与罐式煅烧炉，罐式煅烧炉设置在艾奇逊石墨化炉的上面，其特征是：艾奇逊石墨化炉由混凝土框架支在空中，在艾奇逊石墨化炉底有下料口，紧靠下料口设置着化学提纯漏斗，还设置着用于通氯气和氟气的通气管，通气管设置在化学提纯漏斗的上口，在化学提纯漏斗外套着冷却水套，在冷却水套设置着进水管和进水管。本高纯石墨化装置还设置氯气罐和氟气罐，使用时，氯气罐和氟气罐用通气软管与通气管联接通。本高纯石墨化装置内可完成煅烧、石墨化、化学提纯与冷却出炉的生产过程。生产效率高，生产周期短。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高纯石墨化装置。
背景技术
近年来，随着国民经济的快速发展，作为许多重要工业领域原材料的高纯石墨粉材料得到了越来越广泛的应用。比如半导体单晶炉、锂电子充电电池、飞机和高速列车的刹车片，核反应堆减速装置，为了满足强大的市场需求，许多炭素厂都在用传统的生产方法和现有的设备生产石墨粉，这种方法主要包括下述四项主要步骤：一、煅烧是把原料在隔绝空气的条件下，经过1200℃左右高温的热处理过程；二、石墨化煅烧过的原料称煅后石油焦，虽各项理化指标均有很大提高，但仍不具备石墨的特性。为此，需把它们放入石墨化电炉内，利用其自身的电阻特性，在强电流的作用下，升温至2300℃以上，使其六角型的碳原子平面网络从二维空间的无序重迭变为三维空间的有序重迭；三、化学提纯大多石墨化产品的杂质含量在0.3％左右，但高纯石墨要求在0.05％以下，方法是往炉内通入氯气和氟里昂，把残存的高溶点杂质先化合成卤化物再加以排除，明显提高产品的纯度；四、冷却降温为保证高纯石墨粉中的灰份不超标，必须杜绝产品仍在高温状态时和空气接触，为此在高纯石墨粉正式出炉前必须进行强制冷却。其方法是少量地、持续不断地往炉体上洒水降温，洒水多了也会产生氧化反应，因此只能慢慢等其降温。这种传统的方法最大的特点是采用间歇方式，煅烧与石墨化是在两种分开设置的装置内进行，石墨化、化学提纯与降温冷却是在石墨化炉内在不同的阶段分别进行，从煅烧、石墨化、化学提纯与冷却出炉最少需要十天的时间，一炉一炉地生产，生产效率底。费时、费力，工作环境也很差。另外，为了保证产品的纯度，避免保温料和其混合后造成污染，还需先把原材料装入石墨坩锅内，加盖密封后再放入石墨化电炉中，工序繁琐、复杂，石墨电炉的空间利用率也很低。更大的问题是原料——石油焦在煅烧炉内已经升温到了1200℃，但为避免高温接触空气后产生的氧化反应，必须使其冷却降温后才能出炉，而装入石墨电炉后又需从头开始加温，这就大大增加了电能的消耗，浪费了能源，生产成本高。
发明内容
为了克服现有高纯石墨化装置的上述不足，本实用新型提供一种生产效率高、生产周期短的高纯石墨化装置。
本实用新型的基本结构是根据石墨化电炉的尺寸浇筑一座混凝土框架，把目前在全国炭素厂普遍使用的艾奇逊石墨化炉修建在框架上，再把罐式煅烧炉设置在艾奇逊石墨化炉上，使艾奇逊石墨化炉下具备了足够的改建空间。然后在这个空间里修建漏斗式化学提纯装置和水循环冷却出料装置，使石墨电炉中的物料能通过化学提纯漏斗和循环水冷却装置自动流出炉外，不用再象建在地面上的传统石墨化炉那样，只能等其自然冷却后再由人工把它们挖出来。
本高纯石墨化装置包括艾奇逊石墨化炉、罐式煅烧炉，艾奇逊石墨化炉具有耐火砖炉墙，在耐火砖炉墙的内侧设置着由石墨块构成的石墨墙，在耐火砖炉墙与石墨墙之间的间隔中填充着粉状耐火保温材料，一般用石墨粉，在艾奇逊石墨化炉设置着最少一对石墨电极，罐式煅烧炉有耐火砖炉墙，在耐火砖炉墙的内侧设置着保温层，保温层的内侧设置着物料罐和火道，物料罐与火道依次相隔，在物料罐的顶部设置着加料斗，罐式煅烧炉设置在艾奇逊石墨化炉的上面，其特征是：艾奇逊石墨化炉由混凝土框架支在空中，一般艾奇逊石墨化炉的炉底距离地面为4米至7米，在艾奇逊石墨化炉底有下料口，紧靠下料口设置着化学提纯漏斗，还设置着用于通氯气和氟气的通气管，通气管设置在化学提纯漏斗的上口，在化学提纯漏斗外套着冷却水套，在冷却水套设置着进水管和出水管，一般出水管设置在冷却水套的上部，进水管设置在冷却水套的下部。
上述的高纯石墨化装置，其特征是：还设置着氯气罐和氟气罐，使用时，氯气罐和氟气罐用通气软管与通气管联接通。
本高纯石墨化装置利用了混凝土框架，把艾奇逊石墨化炉修建在框架上，把传统的罐式煅烧炉直接修建在艾奇逊石墨电炉的上方。把现有传统方法生产高纯石墨粉时所必需的原料煅烧炉与石墨化电炉上下建在一起，煅烧、石墨化、化学提纯与冷却出炉在一个共同的高温炉腔内完成，在一个共同的炉腔内完成全部物理化学反应，明显缩短了生产周期，从煅烧、石墨化、化学提纯与冷却出炉仅用一天的时间，大幅度降低了生产周期，而且是高纯石墨粉材料的自动化连续生产，提高了生产效率，省时省力，明显降低了能源消耗，改善了生产环境，减少了环境污染。
附图说明
图1是本高纯石墨化装置实施例的主视图。
图2是沿图1中A—A线的剖视图。
图3本高纯石墨化装置石墨炉的供电电路图。
图4是本高纯石墨化装置的工作剖面图。
上述图中：
1、加料斗 2、罐式煅烧炉 3、混凝土底圈 4、艾奇逊石墨化炉
5、石墨电极 6、耐火砖底圈 7、出水管 8、化学提纯漏斗
9、通气管 10、混凝土框架 11、冷却水套 12、进水管
13通气软管 14、氯气罐 15、氟气罐 16、火道
17、耐火砖炉墙 18、保温层 19、物料罐 20、横火道
21、下料口 22、耐火砖炉墙 23、石墨粉 24、石墨墙
25、炉腔 26、横气管 27、下料口 28、出水软管
29、工字梁 30、进水软管 31、三相变压器 32、整流柜
33、煅后焦 34、石墨化焦 35、高纯石墨粉 36、水
具体实施方式
下面结合实施例及其附图详细说明本实用新型的具体实施方式，但
本实用新型的具体实施方式不局限于下述的实施例。
图1与图2描述的高纯石墨化装置包括艾奇逊石墨化炉4、罐式煅烧炉2，艾奇逊石墨化炉4具有耐火砖炉墙22，在耐火砖炉墙22的内侧设置着由石墨块构成的石墨墙24，在耐火砖炉墙22与石墨墙24之间的间隔中填充着石墨粉23，在艾奇逊石墨化炉4设置着四个石墨电极5，罐式煅烧炉2有耐火砖炉墙17，在耐火砖炉墙17的内侧设置着保温层18，保温层18的内侧设置着物料罐19和火道16，物料罐19与火道16依次相隔，在物料罐19的顶部设置着加料斗1，罐式煅烧炉2下有作为底座的混凝土底圈3，混凝土底圈3设置在艾奇逊石墨化炉4的上面，在混凝土底圈3的内侧为下料口21，本高纯石墨化装置的特征是：艾奇逊石墨化炉4的炉底为耐火砖底圈6，艾奇逊石墨化炉4由耐火砖底圈6下的混凝土框架10支在距离地面的6米处，耐火砖底圈6的内侧为下料口27，在下料口27下紧靠下料口27设置着两个并列的化学提纯漏斗8，本高纯石墨化装置还设置着通气管9，通气管9与设置在两个化学提纯漏斗8上口之间的横气管26组成三通形式，通气管9经横气管26与化学提纯漏斗8的上口相通。在化学提纯漏斗8外套着冷却水套11，冷却水套11内充满水，冷却化学提纯漏斗8内的高纯石墨粉，本实施例的冷却水套11也是漏斗形，在冷却水套11的上部设置着出水管7，在冷却水套11的下部设置着进水管12。
本石墨化装置配置着氯气罐14与氟气罐15使用，使用时，氯气罐14和氟气罐15用通气软管13与通气管9联接通。
本石墨化装置使用时配置的供电装置参见图3，由三相变压器31的三相低压(20V—100V)次级输出端与整流柜32的输入端联接，三相交流电经整流柜32整流后成低压直流电，整流柜32的输出端子用软铜板与艾奇逊石墨化炉4的两个电极5联接，变压器31的三相接线点与艾奇逊石墨化炉4的另外两个电极5联接。
下面结合实施例说明本高纯石墨化装置的工作过程，参见图4。本高纯石墨化装置把罐式煅烧炉2建在了艾奇逊石墨化电炉4的上方，炉体内部直接连通，罐式煅烧炉2煅烧后的(石油焦)煅后焦33可带着自身1200℃的物理热直接进入艾奇逊石墨电炉4内，利用强电流的功率继续升温，直至2300℃以上，使之晶体结构发生变化，逐渐质变为石墨化焦34。同时也在2300℃以上的高温中排除了硫、氮等多种杂质，完成了高纯石墨生产过程的第二步骤。随后，已变成石墨的物料继续向下运动，进入了化学提纯漏斗8内。在这里和外部输入的氯、氟化学气体相遇，使物料中残存的硅、铁、钙、钒等微量杂质和相关气体产生化合反应，形成相应的卤化物和氟化物等无害气体排出炉外，石墨的纯度得以进一步提高，达到了高纯度、高质量的标准。最后是冷却降温阶段。为了避免产品在高温状态下接触空气后产生的氧化反应，必须在出炉前把其快速地强行冷却下来。为此在炉体的最底部装置了水循环冷却降温冷却水套11，使炉内的石墨从2300℃以上降低到200℃以下，最后由活塞式往复出料机推出炉外。
Claims (3)
1、一种高纯石墨化装置，它包括艾奇逊石墨化炉、罐式煅烧炉，艾奇逊石墨化炉具有耐火砖炉墙，在耐火砖炉墙的内侧设置着由石墨块构成的石墨墙，在耐火砖炉墙与石墨墙之间的间隔中填充着粉状保温材料，在艾奇逊石墨化炉设置着最少一对石墨电极，罐式煅烧炉有耐火砖炉墙，在耐火砖炉墙的内侧设置着保温层，保温层的内侧设置着物料罐和火道，物料罐与火道依次相隔，在物料罐的顶部设置着加料斗，罐式煅烧炉设置在艾奇逊石墨化炉的上面，其特征是：艾奇逊石墨化炉由混凝土框架支在空中，在艾奇逊石墨化炉底有下料口，紧靠下料口设置着化学提纯漏斗，还设置着用于通氯气和氟气的通气管，通气管设置在化学提纯漏斗的上口，在化学提纯漏斗外套着冷却水套，在冷却水套设置着出水管和进水管。
2、根据权利要求1所述的高纯石墨化装置，其特征是：冷却水套的出水管设置在冷却水套的上部，进水管设置在冷却水套的下部。
3、根据权利要求1或2所述的高纯石墨化装置，其特征是：还设置着氯气罐和氟气罐，使用时，氯气罐和氟气罐用通气软管与通气管联接通。
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|---|---|---|---|---|
| CN103160644A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-19 | 北京中渣冶金技术有限公司 | 冶炼纯净钢用低氮增碳剂的生产设备及制备和使用方法 |
| CN105366665A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-03-02 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种煅烧及石墨化一体化生产装置 |
| CN106241791A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种一体化分段式石墨化炉 |
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