CN203715285U - 一种碳管石墨化炉 - Google Patents

Abstract

一种碳管石墨化炉，包括前炉管、人孔盖、炉体、石棉板、大法兰、碳锥、后炉管、碳管、电极夹、后电极、炉体支架、前电极、前电极连接板、变压器，所述前炉管和后炉管位于炉体的中心位置，所述前炉管和后炉管与石棉板之间填充有碳黑，所述石棉板位于炉体内侧，所述炉体上部开有人孔盖，所述炉体两端安装有大法兰，所述后炉管外侧安装有碳管，所述前炉管和碳管与炉体之间的固定采用碳锥实现，所述变压器上连接有前电极和后电极，所述前电极与变压器连接处安装有前电极连接板，所述后电极与炉体连接处安装有电极夹，所述炉体下部安装有炉体支架。本实用新型使用温度高达2700℃-2800℃，可适用于制造锂电池的负极材料，炉管在高温条件下连续使用寿命达25天以上。

Description

一种碳管石墨化炉

技术领域

本实用新型涉及炭素加工设备，具体为一种碳管石墨化炉。

背景技术

碳材料的石墨化加工工艺已经发展多年，传统工艺主要分为人造金刚石和负极材料的加工。

自1954年美国GE公司研制成功合成出世界上第一颗人造金刚石，目前全世界有20多个国家生产，据统计，2010年世界人造金刚石产量已突破150亿克拉，其中我国的年产量高达100亿克拉以上，已成为世界人造金刚石生产的超级大国，但产品以中低端金刚石为主，产品单一、售价较低、产品质量和性能亟待提高，大颗粒、高品级的金刚石仍需要进口，因此还远未成为人造金刚石的强国。

石墨一直是电池的负极材料，需求非常大，但生产一直是沿用老工艺，新型锂电池的出现，对负极材料的要求更高，因此对石墨加工的工艺要求也更高，尤其是对温度控制的要求，传统高温炉都是采用间歇式的升温处理，且无法达到理想的高温状态。

长期以来，高纯天然石墨粉主要采用炭素行业通用的艾奇逊炉进行超高温纯化处理。由于炉体采用敞开式结构及间歇式周期性生产，生产过程中需要人工装出料，通入大功率电流进行高温纯化处理，为了加快降温速度通常采用直接喷水的方式进行强制冷却。艾奇逊炉炉体体积较大，其外部高温隔热层保护效果较差，加热后炉芯中部温度高、两侧温度低，造成热能损耗和浪费严重，往往炉芯中部温度达到2600℃-2800℃，而炉芯两侧温度仅为2200℃-2300℃左右，甚至更低，造成产品加热不均匀，性能不稳定。高温纯化过程中排放的杂质气体和烟气无法收集处理，直接排放对环境的污染大。采用直接洒水冷却方式对炉体和产品进行强制冷却，产生大量的二氧化碳和水蒸汽，造成生产操作环境差、劳动强度大。因此一直存在生产周期长、能耗和生产成本高、污染大、产品质量不稳定等问题。其中炉芯中部和两侧温差过大和出炉过程中不可避免地会混入一些杂质是造成质量不稳定，无法生产高品质金刚石合成用高纯天然石墨粉的主要原因，碳化还原炉、焙烧温度限于2000℃内，不适用于石墨提纯，为了降低能耗和生产成本，减少环境污染，近年来国内开始尝试采用连续式纯化工艺和硬质行业通用的碳管炉生产金刚石合成用高纯天然石墨粉，但由于这种连续式超高温炉的设计温度低（2200℃-2300℃），无法将碳含量为99.9%的天然石墨粉提纯至99.99%以上，不能满足合成高品质金刚石的需要。加工负极材料对温度要求更高，而提高炉内温度的难度越来越大，尽管经过改进可以使炉温提高至2500℃-2600℃，但导致作为发热体的炉管使用寿命大幅度减小至30天以下，不仅增加了生产成本，而严重影响生产效率。针对传统碳管炉的不足，亟需炉体结构进行和自动控制方面的改进，需要玩小型轻量化和节能的方向发展。

采用炭素行业通用的艾奇逊炉进行超高温纯化，由于热处理温度高（基本上需要在2500℃以上，加工锂电池负极材料对温度要求更是要达到2700-2800℃），且采用间歇式升温降温工艺，存在粉尘污染大、电耗高，炉管寿命短等问题。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种碳管石墨化炉，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种碳管石墨化炉，包括前炉管、人孔盖、炉体、石棉板、大法兰、碳锥、后炉管、碳管、电极夹、后电极、炉体支架、前电极、前电极连接板、变压器，所述前炉管和后炉管位于炉体的中心位置，所述前炉管和后炉管与石棉板之间填充有碳黑，所述石棉板位于炉体内侧，所述炉体上部开有人孔盖，所述炉体两端安装有大法兰，所述后炉管外侧安装有碳管，所述前炉管和碳管与炉体之间的固定采用碳锥实现，所述变压器上连接有前电极和后电极，所述前电极与变压器连接处安装有前电极连接板，所述后电极与炉体连接处安装有电极夹，所述炉体下部安装有炉体支架。

本实用新型中，所述前炉管和后炉管内部都安装有石墨舟。

本实用新型中，所述炉体的形状为圆筒形，所述前炉管和后炉管的形状为圆筒形，所述前炉管和后炉管的直径为炉体的1/5-1/10。

有益效果：本实用新型使用温度可以高达2700℃-2800℃，不仅用于制造人造金刚石，更可适用于制造锂电池的负极材料，炉管在高温条件下连续使用寿命达25天以上，设备炉体体积小，与之配套的自动推舟系统既可提高产品的质量稳定性，又可减轻工人的劳动强度、保证设备和操作人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型的横向剖面结构示意图；

图2为本实用新型的纵向简易结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1、图2，一种碳管石墨化炉的主视图、一种碳管石墨化炉左视图，一种碳管石墨化炉，包括前炉管1、人孔盖2、炉体3、石棉板4、大法兰5、碳锥6、后炉管7、碳管8、电极夹9、后电极10、炉体支架11、前电极12、前电极连接板13、变压器14，所述前炉管1和后炉管7位于炉体3的中心位置，所述前炉管1和后炉管7与石棉板4之间填充有碳黑，所述石棉板4位于炉体3内侧，所述炉体3上部开有人孔盖2，所述炉体3两端安装有大法兰5，所述后炉管7外侧安装有碳管8，所述前炉管1和碳管8与炉体3之间的固定采用碳锥6实现，所述变压器14上连接有前电极12和后电极10，所述前电极12与变压器14连接处安装有前电极连接板13，所述后电极10与炉体3连接处安装有电极夹9，所述炉体3下部安装有炉体支架11。

本实用新型中，所述前炉管1和后炉管7内部都安装有石墨舟。

本实用新型中，所述炉体3的形状为圆筒形，所述前炉管1和后炉管7的形状为圆筒形，所述前炉管1和后炉管7的直径为炉体3的1/5-1/10，所述变压器14的容量为120KVA。

使用时，将石墨放入前炉管1的石墨舟中，启动设备，当设备升高到设定温度时，石墨开始纯化，当石墨纯度达到要求时，会移动到后炉管7中，得到高纯度的石墨，本实用新型连续工作，不需要冷却，节约能源，降低成本，提高生产效率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种碳管石墨化炉，包括前炉管、人孔盖、炉体、石棉板、大法兰、碳锥、后炉管、碳管、电极夹、后电极、炉体支架、前电极、前电极连接板、变压器，其特征在于，所述前炉管和后炉管位于炉体的中心位置，所述前炉管和后炉管与石棉板之间填充有碳黑，所述石棉板位于炉体内侧，所述炉体上部开有人孔盖，所述炉体两端安装有大法兰，所述后炉管外侧安装有碳管，所述前炉管和碳管与炉体之间的固定采用碳锥实现，所述变压器上连接有前电极和后电极，所述前电极与变压器连接处安装有前电极连接板，所述后电极与炉体连接处安装有电极夹，所述炉体下部安装有炉体支架。

2.根据权利要求1所述的一种碳管石墨化炉，其特征在于，所述前炉管和后炉管内部都安装有石墨舟。

3.根据权利要求1所述的一种碳管石墨化炉，其特征在于，所述炉体的形状为圆筒形，所述前炉管和后炉管的形状为圆筒形，所述前炉管和后炉管的直径为炉体的1/5-1/10。