CN206803727U - 固态物料处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种固态物料处理设备，其包括设备主体及设置于主体外部的驱动装置，所述设备主体包括壳体、内腔以及设置于内腔中并与驱动装置连接的传动装置，所述壳体上开设有与内腔连通的进料口、出料口、进气口以及排气口，在所述驱动装置的驱动下，所述传动装置将从所述进料口供给的物料进行翻动的同时传送至出料口。该固态物料处理设备通过传动装置实现物料的运动，减少盛装物料器皿升温和降温过程中的大量能耗。传动装置逐级进行翻料和推动物料向前运动，同时增加了物料反应的充分性，使产品稳定性增加。

Description

固态物料处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种对固态物料进行处理的设备及方法，具体涉及一种对固态物料进行加热煅烧和提纯的设备及方法。

背景技术

目前，使用的对固态物料进行加热煅烧和提纯的设备主要有艾奇逊炉和推舟炉等。自从艾奇逊在美国获得了一个关于生产石墨制品的专利以来，以艾奇逊原则为基础的艾奇逊式电阻炉(艾奇逊炉)被广泛应用于碳-石墨制品的石墨化生产，但是艾奇逊炉存在生产周期长、能源利用率低、污染严重和产品稳定性差等缺点。

推舟炉由推动系统、驱动系统、进舟通廊以及门、加热区、冷却区、出舟通廊等部分组成。推动系统推动装有物料的匣钵移动进入进舟通廊，然后打开炉门，将匣钵推入加热区。匣钵在加热区向前移动，根据工艺要求的反应时间确定炉体长度和匣钵移动速度。反应完成后，匣钵进入冷却区冷却。然后，打开出舟通廊门，将匣钵推出并将物料从匣钵倒出。将反应后物料倒出后，将新的待处理物料装入匣钵重复进行前述步骤。推舟炉在生产过程中，需要对盛装物料的匣钵进行加热-冷却-加热的循环，虽然解决了污染问题，同时相对艾奇逊炉降低了能耗，但还是损耗巨大。推舟炉实现了半连续化生产，但仍然没有解决产品的稳定性问题。

实用新型内容

为了解决在固态物料处理过程中生产能耗高以及产品稳定性差的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够实现规模化连续生产的固态物料处理设备及其处理方法。通过采用新的设备结构，改变设备中物料的推动装置，从而改变在设备中向前推进物料的方式，达到连续化、规模化生产，同时物料在推动过程中，均匀混料，确保产品稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种固态物料处理设备，其包括设备主体及设置于主体外部的驱动装置，所述设备主体包括壳体、内腔以及设置于内腔中并与驱动装置连接的传动装置，所述壳体上开设有进料口、出料口、进气口以及排气口，在所述驱动装置的驱动下，所述传动装置将从所述进料口供给的物料进行翻动的同时传送至所述出料口。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的壳体按照从外向内的顺序包括外壳、保温层、隔热层和物料接触层。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的壳体为方形。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的传动装置是能够进行旋转的翻料推动板。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的翻料推动板为多个。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的各个翻料推动板的旋转速度可以单独地设定。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的各个翻料推动板的旋转速度逐级增大。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的多个翻料推动板被等间距地设置。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备的内腔中位于进料口下方的位置处设置有用于承接从进料口进入的物料的物料承接部。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备底部的物料接触层，是依据翻料推动板的旋转轨迹设计的由导料溜道和翻料槽组成的凹凸状接触面。

根据本实用新型的固态物料处理设备的传动装置逐级进行翻料和推动物料向前运动。通过传动装置实现物料的均匀混料和运动，减少了盛装物料器皿升温和降温过程中的大量能耗，同时本设备采用全密封自动化进出料系统，减少环境污染，降低人工成本。

根据本实用新型的固态物料处理设备的形状为方形，增大了物料的接触受热面积和反应面积，不仅增加了单位时间内物料的反应速率，增大了产能，传动装置逐级进行翻料和推动物料向前运动，同时增加了物料反应的充分性，使产品稳定性增加。

本实用新型的有益效果在于：

根据本实用新型的固态物料处理设备，在物料处理过程中，通过传动装置的连续翻料和推动，实现了物料连续化生产，降低了能耗；同时将纵向的物料推动系统改为多组横向物料翻动系统，缩短了推动轴，增大了有效接触面积和反应面积，不仅增大产能，确保产品的稳定性，同时延长了物料推动装置的使用寿命，减少了设备成本。

附图说明

图1为例示根据本实用新型的固态物料处理设备的结构示意图；

图2为例示根据本实用新型的固态物料处理设备的俯视图；

图3为沿图1中的A-A的截面图；

图4A为例示利用根据本实用新型的固态物料处理设备进行固态物料处理的流程图；

图4B为例示图4A中的设备准备阶段的流程图；

图4C为例示图4A中的物料处理阶段的流程图；

图4D为例示图4A中的产出料收集阶段的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，以优选的实施例对本实用新型做进一步地详细说明。以下实施例仅是示例性的，并且决不旨在限制本实用新型。

图1为例示根据本实用新型的固态物料处理设备的结构示意图。固态物料处理设备包括设备主体及驱动装置(参见图2)。设备主体包括壳体、被所述壳体包覆的内腔及设置于内腔中的传动装置12。

如图1所示，壳体自外向内依次包括外壳3、保温层9、隔热层8及物料接触层15。在壳体上配设有与设备主体的内腔连通的进料口4、进气口5、排气口6以及出料口7。

图2为例示根据本实用新型的固态物料处理设备的俯视图。如图2所示，驱动装置包括驱动单元、链轮组1和链条2。链轮组1通过链条2与驱动单元连接。该驱动装置与位于内腔中的传动装置12以可驱动的方式进行连接，从而带动传动装置12进行转动。

图3为沿图1中的A-A的截面图，其例示了根据本实用新型的固态物料处理设备的传动装置的示意性结构。如图3所示，根据本实用新型的传动装置12通过轴11与驱动装置连接。优选地，轴11由安装在壳体上的密封轴承箱10支撑，并连接到驱动装置的连接的链轮组1，从而使得在驱动装置的驱动下，传动装置12能够转动。

下面参照图1详细介绍根据本实用新型的固态物料处理设备的壳体的构造。

优选地，根据本实用新型的固态物料处理设备将设备主体由传统的圆筒型改为方形，这样可以增加物料在内腔中的平铺面积，提高传动装置(翻料推动板)12的翻料效率。外壳3限定了设备主体的外部尺寸，其可以由具有足够的耐温性及耐温疲劳强度的材料制成，具体材料视设备的应用情况而定，例如，可以选择耐热不锈钢。保温层9用来减少热量向设备主体外部的散失，例如，可由保温砌块制成。隔热层8由例如耐火砖制成可以有效地阻隔热量向保温层9的传递。

物料接触层15限定了设备主体的内部空间，其材料可以依据所处理的固态物料而确定。例如，在对物料进行提纯的情况下，为了避免物料接触层中的元素对所处理的物料造成污染，可以采用与所处理的物料相同的提纯后的物料，或对加工物料不产生影响，不带入杂质对产品产生污染的材料来制作物料接触层15。例如，在对石墨进行提纯的情况下，物料接触层15可以为石墨层，这样既可以承受设备主体内的高温又可以防止其它元素的混入而对提纯的石墨产生二次污染。另外，在加热煅烧的情况下，可以采用其他耐高温材料。此外，构成上述各层的材料不限于本实施例列举的材料，只要是能够实现各层的功能即可。

进料口4开设在壳体上，是固态物料进入该处理设备的入口。进料口4的一端通过接口(例如法兰等)与进料仓23连接，另一端延伸至设备主体的内腔。进料仓23用于暂存物料。在进料仓23与进料口4之间设置有第一进料阀16，并且在进料仓23上部配设有第二进料阀17。当第二进料阀17打开时，物料从外部装置进入进料仓23，并暂存在进料仓23中。当第一进料阀16打开时，物料从进料仓23经由第一进料阀16和进料口4落入设备主体的内腔以经受处理。当第一进料阀16关闭时，可以将设备主体的进料口4的顶端封闭，当其开口(进气口5、排气口6以及出料口7)同时关闭时，可以使设备主体成为密闭空间。优选地，进料口4的构造可以与壳体的构造相同，即由外壳3、保温层9、隔热层8及物料接触层15构成。

进气口5开设在壳体上，是保护气体或反应气体等气体的入口。在有特殊条件要求的情况下，进气口5可向设备内腔通入保护气体或反应气体，保证固态物料处理所需的特殊环境。与进料口4的构造相似，进气口5的一端通过接口与外部的辅助供气装置(图中未示出)连接，另一端延伸至设备主体的内腔。进气口5的接口处设置有进气阀20，当进气阀20打开时，气体从辅助供气装置经由进气阀20和进气口5进入设备主体的内腔。当进气阀20关闭时，可以将设备主体的进气口5的顶端封闭，当其他开口(进料口4、排气口6以及出料口7)同时关闭时，可以使设备主体成为密闭空间。优选地，进气口5的构造可以与壳体的构造相同，即由外壳3、保温层9、隔热层8及物料接触层15构成。

排气口6开设在壳体上，用于在固态物料处理中需要通入保护气体或反应气体等的情况下排出反应后气体，以及在用于给设备抽真空时抽出气体。在排气口6的上方设置有用于覆盖排气口6的集气罩25。集气罩25的顶端开设有排气开口21，排气开口21通过接口(例如法兰等)与外部的反应后气体处理装置(图中未示出)连接。集气罩25的接口处设置有排气阀22。在对物料进行处理之前，可以通过排气阀22抽出设备内腔中的气体。在物料处理过程中，将排气阀22及其他开口(进料口4、进气口5以及出料口7)关闭以使设备主体形成密闭空间。随着反应的进行，反应后气体经由排气口6聚集在集气罩25内。在满足一定条件后，集气罩25顶端的排气阀22打开，使反应后气体经由排气阀22被排出到反应后气体处理装置以进行后续处理。

出料口7是将经该设备处理后的产出料从设备的内腔中排出的出口。优选地，出料口7可以由设备内腔的物料接触层15延伸至壳体外而形成，延伸出壳体外的一端通过接口(例如法兰等)与出料仓24连接。出料仓24用于暂存产出料。在接口处设置有第一出料阀18。在出料仓24的另一端设置有第二出料阀19。在物料处理过程中，第二出料阀19处于关闭状态，第一出料阀18处于打开状态，使得被传动装置12推出的固态物料(即，产出料)经由第一出料阀18和出料口7连续地落入出料仓24中。当暂存在出料仓24中的产出料达到一定量时或从进料仓23供给的一批进料全部处理完时，关闭第一出料阀18，然后打开第二出料阀19以将暂存在出料仓24中的产出料排出到外部装置中。

优选地，出料口7伸出壳体的部分可以与壳体的构造相同，即由外壳3、保温层9、隔热层8及物料接触层15构成。优选地，出料口7的靠近设备内腔一侧的形状被设计为使得物料接触层15为平滑的过渡曲面，从而便于产出料的排出，例如使出料口7呈漏斗形。

根据本实施例的固态物料处理设备采用全密封进出料系统，减少了环境污染。

接下来，详细介绍本实施例的固态物料处理设备的传动装置。优选地，根据本实用新型的传动装置可以由翻料推动板实现，翻料推动板通过被密封轴承箱10支撑的轴11与驱动装置连接。

另外，本实用新型的传动装置的结构不限于板式的翻料推动板，而可以采取其他结构，例如框式、围栏式结构，只有能够实现对物料进行翻动和推进即可。

优选地，翻料推动板可以为多个，从而对物料进行逐级翻动和逐级推动。通过翻料推动板的转动实现物料的运动，减少盛装物料器皿升温和降温过程中的大量能耗。在本实施例中以采用三个翻料推动板为例进行说明，但是翻料推动板的数量不限于此，应根据具体处理工艺来确定。

在本实用新型的固态物料处理设备的操作过程中，翻料推动板与物料接触，进行翻料并推动固态物料向前运动。翻料推动板12可通过紧固件(例如螺栓、螺母)与轴11以一一对应地方式紧固连接，因此，在驱动装置的驱动下，各个翻料推动板12与相应的轴11同步地转动。

应当注意，翻料推动板12与轴11的连接方式不限于上述，也可以采用其他方式，只要能够使得翻料推动板12转动即可，例如翻料推动板12可以与轴11一体化地形成。

优选地，各级翻料推动板12的转速可以单独地设定，具体转速根据工艺要求来设定。另外，优选地，可以将翻料推动板的转速设置为逐级增大，从而提高翻料及传送的效率。

以图1中设置三个传动装置12为例，对传动装置的工作进行说明。在固态物料处理设备的工作状态下，各级翻料推动板连续地转动，经由进料口4落入内腔中的物料通过第一级翻料推动板的转动而被运送到第二级翻料推动板12可触及的位置，接着第二级翻料推动板12将物料运送到第三级翻料推动板12可触及的位置。以此方式，逐级地、连续地将物料向出料口7方向翻动，直至将其从出料口7排出。如上所述，各级翻料推动板12不仅起到向前推料的作用，同时翻动物料，使物料均匀受热、充分反应。

此外，如图3所示，轴11贯穿通过翻料推动板12，轴11的两端分别由安装在壳体上的密封轴承箱10支撑。轴11的一端与驱动装置连接。如前所述驱动装置包括链轮组1、链条2以及驱动单元。驱动单元例如可以为马达等。在工作状态下，驱动单元通过链条2驱动链轮组1而带动轴11及翻料推动板12转动。

此外，在本实用新型中，翻料推动板12不限于是等厚的板子，还可以是从中心向边缘有厚度变化的其他形状。优选地，轴11穿过翻料推动板的几何中心。以与轴11的长度方向平行的方向为翻料推动板12的长度方向，在翻料推动板12的长度方向上布置有多个紧固件用以将翻料推动板12固定在轴11上。在本实施例中采用螺栓螺母组件作为紧固件，螺栓从一端贯穿穿过轴11的圆心，在另一端用螺母固定。优选的，将翻料推动板12制作成标准件，方便检修更换。如前所述，也可采用翻料推动板12与轴11为一体的模式，在这种情况下，可以将一体化的翻料推动板12和轴11制作成标准件。优选地，等间距地布置各个翻料推动板12。

制作密封轴承箱10、轴11、翻料推动板12、螺栓和螺母的材料根据该设备的具体应用条件而定，在使用该设备进行高温处理的情况下，上述构件必须采用耐高温材料，在进行提纯处理的情况下，应采用尽可能少的引入杂质元素的材料。例如，在将该设备用于石墨的提纯的情况下，上述构件均由石墨材料(例如等静压石墨)制成。此外，也可以针对上述各个构件采用不同的材料，只要能满足工艺要求即可。

优选地，为了防止固态物料从进料口4直接落入设备底部时与设备的冲击并且为了便于第一级翻料推动板12触及固态物料，在进料口4下方的设备主体内腔内设置物料承接部，使得能够在靠近进料口4的位置承接物料并使物料滑至第一级翻料推动板12可触及的位置。优选地，物料承接部可以由壳体最内层的物料接触层15形成。

进一步优选地，将设备底部的物料接触层15设计为具有依据翻料推动板12的旋转轨迹的凹凸形状(如图1所示)。具体而言，凹部的最低点与翻料推动板12的旋转中心在同一垂直线上，为了物料更容易地运送到下一级，凸部的最高点应不高于翻料推动板12的旋转中心。进一步优选地，如图1所示，该凹凸形状包括导料溜道13和翻料槽14。经由进料口4落入内腔中的物料通过第一级翻料推动板12的转动而被翻动至第二级导料溜道13的顶端，物料通过重力作用而自动下滑至第二级翻料槽14，接着第二级翻料推动板12将物料翻动至第三级导料溜道13的顶端。以此方式，逐级地、连续地将固态物料向出料口7方向翻动。

进一步优选地，翻料推动板12的旋转方向使得固态物料经由物料接触层15的凹部(翻料槽14)向上被翻动到凸部(导料溜道13)，以相同的方式被逐级推动到出料口7。这样可以防止质轻的固态物料扬起，同时在推动过程中使物料松散性强，能够与气体充分接触，从而有利于与气体的充分反应。此外，这种旋转方向还有助于反应后气体向集气罩25的方向移动，有利于反应后气体的排出。

本实用新型将纵向的物料推动系统改为多组横向物料翻动系统，缩短了推动轴，增大了有效接触面积和反应面积，不仅增大产能，确保产品的稳定性，同时延长了物料推动装置的使用寿命，减少了设备成本。

下面说明利用根据本实用新型的固态物料处理设备进行固态物料处理的方法。

图4A是例示利用根据本实用新型的固态物料处理设备进行固态物料处理的流程图。如图4A所示，固态物料处理流程主要包括处理前的设备准备阶段、物料处理阶段和产出料收集阶段这三个阶段。

下面对第一阶段(处理前的设备准备阶段)进行详细的描述。

图4B是例示处理前的设备准备阶段的流程图。如图4B所示，首先，关闭第一进料阀16、第一出料阀18、进气阀20，打开排气阀22(步骤S101)。然后，对设备进行抽真空(步骤S102)。当设备内达到一定真空度之后，关闭排气阀22(步骤S103)。然后，进行设备升温(步骤S104)。在设备升温过程中，打开第二进料阀17，物料进入进料仓23暂存(步骤S105)。一定量的物料进入进料仓23之后，关闭进料阀17，等待进料(步骤S106)。当设备内部温度升温达到指定温度时，再次打开排气阀22将设备内抽真空(步骤S107)。最后，关闭排气阀22(步骤S108)。

接下来进入第二阶段，也即物料处理阶段。

图4C是例示物料处理阶段的流程图。下面参照图4C对物料处理阶段进行详细描述。

首先，启动驱动装置，使翻料推动板12开始转动(步骤S201)。打开第一进料阀16，物料通过第一进料阀16进入设备(步骤S202)。物料进入设备后即通过翻料推动板12被逐级向前推动。当进料仓23中的物料进完时，关闭第一进料阀16(步骤S203)。然后，打开排气阀22，进行抽真空(步骤S204)。抽真空之后，关闭排气阀22(步骤S205)。接下来，打开进气阀20，通入反应气体或保护气体(步骤S206)。通入足够的反应气体或保护气体之后，关闭进气阀20(步骤S207)。然后，打开第一出料阀18(步骤S208)。此时，在翻料推动板12的翻动和推动下，物料与气体进行充分地反应。随着反应的进行，反应后气体暂存在集气罩内，经处理的物料经由出料口7落入出料仓中暂存。从进料仓23进入设备内腔中的物料全部被推送到出料口7后，关闭第一出料阀18，打开排气阀22，抽出反应后气体，反应后气体进入外部处理系统(步骤S209)。在抽出反应后气体的过程中，打开第二进料阀17，物料进入进料仓23暂存(步骤S210)。一定量的物料进入进料仓23之后，关闭进料阀17，等待进料(步骤S211)。当设备内腔被抽成真空之后，关闭排气阀22(步骤S212)。然后再循环进行步骤S202至S212。

下面对第三阶段，也即产出料收集阶段进行详细描述。

图4D是例示产出料收集阶段的流程图。在物料反应过程中第一出料阀18处于打开状态，以便经处理的物料不断堆积到出料仓24中，同时为确保内腔的密闭环境，第二出料阀19处于关闭状态。收集产出料时，关闭第一出料阀18，打开第二出料阀19，出料仓24中的产出料经由第二出料阀19进入外部冷却系统(步骤S301)。堆积到出料仓24中的产出料全部从第二出料阀排出后，关闭第二出料阀19，打开第一出料阀18(步骤S302)。循环进行步骤S301和S302，直至所有的产出料收集并排完为止。

根据本实用新型的固态物料处理设备及处理方法通过传动装置实现物料的运动，减少盛装物料器皿升温和降温过程中的大量能耗。传动装置逐级进行翻料和推动物料向前运动，同时增加了物料反应的充分性，使产品稳定性增加。

虽然参照示例性实施例对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

附图标记说明：

1 链轮组

2 链条

3 壳体

4 进料口

5 进气口

6 排气口

7 出料口

8 隔热层

9 保温层

10 密封轴承箱

11 轴

12 传动装置(翻料推动板)

13 导料溜道

14 翻料槽

15 物料接触层

16 第一进料阀

17 第二进料阀

18 第一出料阀

19 第二出料阀

20 进气阀

21 排气出口

22 排气阀

23 进料仓

24 出料仓

25 集气罩

Claims (10)

1.一种固态物料处理设备，其包括设备主体及设置于主体外部的驱动装置，其特征在于，所述设备主体包括壳体、内腔以及设置于内腔中并与驱动装置连接的传动装置，所述壳体上开设有与内腔连通的进料口、出料口、进气口以及排气口，在所述驱动装置的驱动下，所述传动装置将从所述进料口供给的物料进行翻动的同时传送至所述出料口。

2.根据权利要求1所述的固态物料处理设备，其特征在于，所述壳体按照从外向内的顺序包括外壳、保温层、隔热层和物料接触层。

3.根据权利要求1所述的固态物料处理设备，其特征在于，所述壳体为方形。

4.根据权利要求1所述的固态物料处理设备，其特征在于，所述传动装置是能够进行旋转的翻料推动板。

5.根据权利要求4所述的固态物料处理设备，其特征在于，所述翻料推动板为多个。

6.根据权利要求5所述的固态物料处理设备，其特征在于，多个翻料推动板的旋转速度能够单独地设定。

7.根据权利要求5所述的固态物料处理设备，其特征在于，多个翻料推动板等间距地设置。

8.根据权利要求1所述的固态物料处理设备，其特征在于，在内腔中位于进料口下方的位置处设置有用于承接从进料口进入的物料的物料承接部。

9.根据权利要求4所述的固态物料处理设备，其特征在于，固态物料处理设备底部的物料接触层，是依据翻料推动板的旋转轨迹设计的由导料溜道和翻料槽组成的凹凸状接触面。

10.根据权利要求6所述的固态物料处理设备，其特征在于，多个翻料推动板的旋转速度被设定为逐级增大。