CN206375676U - 一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，包括底板，底板的一端设有炉头端板，底板的另一端设有炉尾端板，炉头端板和炉尾端板通过至少两组立板组件连接，底板和立板组件和炉头端板和炉尾端板围成一个或多个用于填装待石墨化粉料的腔体，腔体的上端分别盖有一个具有排气作用的顶盖毡，每个腔体内间隔设有多块芯板；芯板水平排布在腔体内，顶盖毡边缘四周与炉头端板、炉尾端板、立板组件相连接，立板组件由多块立板组成，每两块相邻的立板相互拼接。本实用新型利用碳毡或者石墨毡作为腔体顶盖，提高了石墨化炉的排气能力，同时截留粉体物料从而避免被石墨化物料随大量排气溢出，提高了产品收率和生产的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及石墨化炉炉芯，特别涉及一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯。
背景技术
在现有技术中，炭粉石墨化是锂离子电池负极材料生产过程中的重要步骤，对炭负极材料的品质和成本影响很大。一直以来国内外炭粉石墨化都是采用两种方法，一种是坩埚艾奇逊炉石墨化法，这种方法将待石墨化炭粉装入石墨坩埚中，再将坩埚埋入石油焦中，利用石油焦通电后的电阻热间接加热坩埚，坩埚再对炭粉加热。这种方法存在明显缺点：被石墨化物料通常只占所有被加热物料的1/3，电能的利用率很低；石墨坩埚的损耗大；炉芯内空间利用率低，单炉产能较小；在处理挥发分较高的负极材料中间体时，容易发生物料外喷现象，从而影响产品收率；最高石墨化温度2800℃，且温度不均。第二种方法是坩埚内串石墨化法，它是对装炭粉的坩埚直接通电加热。虽然热效率及均匀性较前者有一定提高，但是这种方法单炉产量更低；考虑到坩埚的使用寿命等经济因素，其最高石墨化温度也受到限制(最高温度2800℃)；更严重的是此方法无法处理高挥发的待石墨化物料。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯。该石墨化炉炉芯热效率高、单炉产能大、耗材费用低、高收率的石墨化装置，使得投资和生产的费用大大降低、生产出来的产品质量均匀并且能够提供更高的石墨化温度。
为解决现有技术的上述缺陷，本实用新型提供的技术方案是：一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，包括底板，所述底板的一端设有炉头端板，所述底板的另一端设有炉尾端板，所述炉头端板和所述炉尾端板通过至少两组立板组件连接，所述底板和立板组件和所述炉头端板和所述炉尾端板围成一个或多个用于填装待石墨化粉料的腔体，所述腔体的上端分别盖有一个具有排气作用的顶盖毡，所述腔体内间隔设有多块芯板；所述芯板水平排布在所述腔体内，所述顶盖毡边缘四周与炉头端板、炉尾端板、立板组件相连，所述立板组件由多块立板组成，每两块相邻的立板相互拼接，用于连接所述炉头端板和所述炉尾端板的立板分别嵌入在所述炉头端板和所述炉尾端板内，所述立板的一侧面为向外凸出的三角凸起，所述立板的另一侧面为向内凹陷的三角凹槽。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，所述顶盖毡为碳毡或石墨毡。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，所述芯板的一端与所述炉头端板相接触，所述芯板的另一端与所述炉尾端板相接触，多个所述芯板均匀分布于所述腔体内部。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，每两块相邻的所述立板通过自嵌合的方式连接。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，所述立板的一侧面为向外凸出的三角凸起，所述立板的另一侧面为向内凹陷的三角凹槽。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，所述炉头端板和炉尾端板的一侧均设有卡槽，所述立板与所述卡槽连接。
作为本实用新型适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯的一种改进，所述底板由多块板拼铺而成，板与板之间留有空隙，以抵消石墨化过程中产生的膨胀。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型利用炉头端板、炉尾端板、底板、顶盖毡以及多个立板组件形成一个或多个封闭的立方形腔体用于装填待石墨化粉体(锂离子电池负极材料中间体)，较之现有技术的坩埚法(无论是坩埚艾奇逊炉石墨化法，还是坩埚内串炉石墨化法)，极大提高了炉芯利用率和单炉产量。
利用底板、立板、均匀分布在待石墨化物料中的多个芯板作为发热元件，较现有技术明显降低了热传导难度，提高了加热效率、温度均匀性以及最高处理温度。
利用具有排气作用的碳毡或者石墨毡作为腔体顶盖，提高了石墨化炉的排气能力，其中，碳毡和石墨毡具有高度发达的微孔结构，使得粉体材料在石墨化的过程中产生的各种小分子气体(如氢气、一氧化碳、甲烷和其它烃类)能够顺利通过这些微孔结构而排出炉体之外，这些微孔结构还能够起到均匀排气和使气体减速的作用，而炉内的粉体则被有效截留，即这些微孔结构可以选择性地使气体通过，同时使粉体被截留，从而避免被石墨化物料(锂离子电池负极材料中间体为微米级微粉)随大量高速排出的气体带出炉体之外而导致的安全问题的发生，大大提高了石墨化炉的安全性；同时，因为顶盖毡作为排气通道遍布整个炉芯的上部，面积很大，足够高挥发性的物料产生的大量气体的顺利排出，该炉芯对高挥发性物料(大量的锂离子电池负极材料中间体都具有很高的挥发性)同样适用，因此本实用新型大大扩大了石墨化炉的处理对象的范围和领域，使其应用范围大大拓宽。
同时，碳毡或者石墨毡使用温度高，其中，石墨毡的使用温度甚至可达3000℃以上，因此完全可以用作石墨化炉的顶盖毡。
与坩埚艾奇逊炉石墨化法相比：吨耗电降低40％以上；单炉产能由20吨提升至40吨；同产能设备投资降低25％以上；产品收率提高2％；最高处理温度由2800℃提高到3100℃以上。
附图说明
下面就根据附图和具体实施方式对本实用新型及其有益的技术效果作进一步详细的描述，其中：
图1为本实用新型炉芯侧面结构示意图。
图2为本实用新型炉芯俯视结构示意图。
图3为本实用新型炉芯底板结构示意图。
图4为本实用新型炉芯横截面结构示意图。
附图标记名称：1、底板 2、炉头端板 3、炉尾端板 4、顶盖毡 5、芯板 6、立板 7、三角凸起 8、三角凹槽。
具体实施方式
下面就根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不局限于此。
如图1、图2、图3和图4所示，一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，包括底板1，底板1的一端设有炉头端板2，底板1的另一端设有炉尾端板3，炉头端板2和炉尾端板3通过至少两组立板组件连接，立板组件和炉头端板2和炉尾端板3围成一个或多个用于填装待石墨化粉料的腔体，腔体的上端分别盖有一个具有排气作用的顶盖毡4，腔体内间隔设有多块芯板5；芯板5水平排布在腔体内，顶盖毡4边缘四周与炉头端板2、炉尾端板3、立板组件相连接。
立板组件由多块立板6组成，每两块相邻的立板6相互拼接，用于连接炉头端板2和炉尾端板3的立板6分别嵌入在炉头端板2和炉尾端板3内。立板6的一侧面为向外凸出的三角凸起7，立板6的另一侧面为向内凹陷的三角凹槽8。相邻的两块立板6自咬合连接，防止向两侧倾倒。腔体内的芯板5呈矩阵状均匀、水平排布在腔体内，顶盖毡4的四条边缘与立板组件、炉头端板2和炉尾端板3的上端相接触，确保产品物料不泄露、不受污染。
优选的，顶盖毡4为碳毡(较石墨毡便宜)。提高了石墨化炉的排气能力，同时避免被石墨化物料(锂离子电池负极材料中间体为微米级微粉)随大量排气溢出，扩大了石墨化炉的处理对象的范围和领域(适用于高挥发份物料)，提高了产品收率和生产的安全性。
优选的，芯板5的一端与炉头端板2相接触，芯板5的另一端炉尾端板3相接触，降低芯板5的电阻，强化了芯板的发热元件作用；均匀分布有利于被石墨化物料的均匀加热。
优选的，底板1由多块板拼铺而成，以降低成本。
优选的，炉头端板2和炉尾端板3的一侧均设有卡槽9，立板6与卡槽9连接。
根据艾奇逊炉公知技术，本实施例炉芯的底板底部，即艾奇逊炉炉底由下至上分别铺设30cm石英砂、40cm炭黑绝缘保温层，炉头端墙与炉头端板之间、炉尾端墙与炉尾端板之间保持合理的间距，炉头端墙与炉头端板之间、炉尾端墙与炉尾端板之间的空间填充石墨电极碎；将待石墨化物料填充在每一个腔体中；芯板以填埋的方式均匀分布在被石墨化粉料中；炉芯外装填细焦粉作为侧保温料；在顶盖毡上部装填40cm焦粉作为上部保温透气层。
装炉结束后，根据工艺要求合理设置送电曲线，使炉芯及被石墨化物料以合理的时间温度曲线进行升温。在石墨化炉通电后，电流通过经优化布置的立板组件、底板、芯板产生热量，以较短的传导路径间接加热被石墨化粉体物料，挥发分经由顶盖毡过滤排出，从而完成石墨化。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和结构的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (5)
1.一种适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，其特征在于，包括底板，所述底板的一端设有炉头端板，所述底板的另一端设有炉尾端板，所述炉头端板和所述炉尾端板通过至少两组立板组件连接，所述底板和立板组件和所述炉头端板和所述炉尾端板围成一个或多个用于填装待石墨化粉料的腔体，所述腔体的上端分别盖有一个具有排气作用的顶盖毡，所述腔体内间隔设有多块芯板；所述芯板水平排布在所述腔体内，所述顶盖毡边缘四周与炉头端板、炉尾端板、立板组件相连，所述立板组件由多块立板组成，每两块相邻的立板相互拼接，用于连接所述炉头端板和所述炉尾端板的立板分别嵌入在所述炉头端板和所述炉尾端板内，所述立板的一侧面为向外凸出的三角凸起，所述立板的另一侧面为向内凹陷的三角凹槽；所述炉头端板和炉尾端板的一侧均设有卡槽，所述立板与所述卡槽连接。
2.根据权利要求1所述的适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，其特征在于，所述顶盖毡为碳毡或石墨毡。
3.根据权利要求2所述的适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，其特征在于，所述芯板的一端与所述炉头端板相接触，所述芯板的另一端与所述炉尾端板相接触，多个所述芯板均匀分布于所述腔体内部。
4.根据权利要求3所述的适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，其特征在于，每两块相邻的所述立板通过自嵌合的方式连接。
5.根据权利要求1所述的适用于高挥发性粉体的石墨化炉炉芯，其特征在于，所述底板由多块板拼铺而成。
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Address after: 523000 1-3 Floor, Building B1, Jinchai Road, Niuyang Village, Liaobu Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: Guangdong Kaijin New Energy Technology Co., Ltd. Address before: 523000 1-3 Floor, Building B1, Jinchai Road, Niuyang Village, Liaobu Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: Dongguan Kaijin New Energy Technology Co., Ltd. |
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