CN2759998Y - 连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，由下电极(1)、支撑框架(2)、接料盘(3)、第三冷却段(4)、电极冷却套(5)、第二冷却段(6)、第一冷却段(7)、碳耐火材料(8)、外壁耐火材料(9)、碳黑隔热层(10)、炉体外壳(11)、上电极(12)、炉盖(13)、烟气导出管(14)和料斗(15)等部件组成。上电极(12)和下电极(1)分别从炉体的上端和下端中心处插入炉体中，炉体内圈炉芯为碳耐火材料(8)，碳耐火材料(8)外为碳黑隔热层(10)，碳黑隔热层(10)外为外壁耐火材料(9)，外壁耐火材料(9)外为炉体外壳(11)，碳耐火材料(8)的下端依次连接第一冷却段(7)、第二冷却段(6)和第三冷却段(4)，炉体下端外的下电极(1)在电极外围设置有电极冷却套(5)，在第三冷却段(4)下部为接料盘(3)，接料盘(3)之下为支撑框架(2)，在炉体上部设有炉盖(13)，炉盖(13)上设置有烟气导出管(14)，炉盖(13)顶部中心之上为料斗(15)。

Description

连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉

                        技术领域

本实用新型涉及炼焦工业，特别是指一种连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉。

                        背景技术

在炼钢、铸造和铝行业中，国内目前一般采用电煅无烟煤、天然石墨、煅烧石油焦、沥青焦作为增碳和铝用阳极、阴极主要材料；也有采用回收石墨碎作为增碳和铝用阴极碳块材料。由于现有卧式石墨化间歇生产装置和竖式连续石墨化电炉无法解决煅烧设备超高温生产和使产品迅速冷却的难题，一般煅烧温度都低于2300℃。因而生产的石墨碳材均含有超量有害元素，特别是硫、氮、磷等杂质，严重地影响产品质量，不能满足生产需要。而且由于其固定碳含量较低，也根本无法满足作为新一代二次锂离子电池的碳负极材料、飞机及高速列车的摩擦材料、镁碳砖增碳材料、铝电解槽阴极碳块、核反应堆减速材料以及其他碳复合材料的需要。因此迫切需要开发一种能将不定型碳转化为定性碳，并进行高温去除杂质和提纯的生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉。

                        发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服目前炼钢、铸造和铝行业中增碳和铝用阳极、阴极材料质量低的缺陷，提供一种利用高温对碳材原料进行连续提纯并石墨化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉。本实用新型的立式煅烧电炉由下电极1、支撑框架2、接料盘3、第三冷却段4、电极冷却套5、第二冷却段6、第一冷却段7、碳耐火材料8、外壁耐火材料9、碳黑隔热层10、炉体外壳11、上电极12、炉盖13、烟气导出管14和料斗15等部件组成。上电极12和下电极1分别从炉体的上端和下端中心处插入炉体中，炉体内圈炉芯为碳耐火材料8，碳耐火材料8外为碳黑隔热层10，碳黑隔热层10外为外壁耐火材料9，外壁耐火材料9外为炉体外壳11，炉芯碳耐火材料8的下端依次连接第一冷却段7、第二冷却段6和第三冷却段4，炉体下端外的下电极1在电极外围设置有电极冷却套5，在第三冷却段4下部为接料盘3，接料盘3之下为支撑框架2，在炉体上部设有炉盖13，炉盖13上设置有烟气导出管14，炉盖13顶部中心之上为料斗15。立式煅烧电炉的外径为φ2200-2600毫米、高度为6000-10000毫米。炉体上部为预热段、中部为高温提纯石墨化段、下部为冷却段。在高温提纯石墨化段由变压器通过整流器将交流电转为直流电，其正负极通过导电母排与上下电极分别连接以输入电能。上下电极和炉芯碳耐火材料产生高温以对原料进行高温提纯并石墨化，电极的规格为φ400-700毫米普通功率、高功率或超高功率石墨电极。炉芯由碳耐火材料层构成，碳耐火材料由石墨材料经加工而制得，或是由未经石墨化的成型石墨生坯在立式煅烧电炉中砌成炉芯碳耐火材料层以后边生产边石墨化而形成，炉芯碳耐火材料层厚度为200-300毫米。炉芯外碳黑隔热层厚度为300-500毫米，碳黑采用普通碳黑。外壁耐火材料层为普通耐火砖。炉内下电极设有一电极冷却套。炉下部有三个水冷却段，以逐渐冷却产品。冷却后的产品由接料盘排出炉体，接料盘可控制排料速度。在炉体上部炉盖上设置烟气导出管，将预热段及高温提纯段产生的水汽、废气、以及杂质升华所产生的气体导出炉外。当进行生产时，煅后石油焦经过破碎和烘干后进入立式煅烧电炉，经立式煅烧电炉脱水，预热，高温煅烧提纯和石墨化，冷却，产品通过接料盘排出炉体，再经后处理系统破碎和振动过筛最终形成高纯石墨碳材产品。

本实用新型的优点就在于立式煅烧电炉由于炉体采用了碳黑隔热层，使高温提纯石墨化段工作控制温度达到2500-3000℃，突破了现有卧式石墨化间歇生产装置和竖式连续石墨化电炉煅烧温度都低于2300℃界限，解决了煅烧设备超高温生产和绝缘的难题。同时由于采用三段式冷却结构和设置电极冷却套，可以通过控制冷却水的循环量，使经过炉体冷却段的产品冷却至50-250℃出料，使产品迅速冷却解决了产品冷却的难题。由于在高温提纯石墨化段通过2500-3000℃高温连续提纯并石墨化，提高了石墨碳材的固定碳含量并使有害元素大为减少，高纯石墨碳材产品的固定碳含量高于99.30％，硫含量小于等于0.1％。并且本实用新型的立式煅烧电炉还具有结构简单和密闭化生产减少对周围环境污染的优点。用本实用新型立式煅烧电炉生产的高纯度石墨碳材完全能够满足新一代二次锂离子电池的碳负极材料、飞机及高速列车的摩擦材料、镁碳砖增碳材料、核反应堆减速材料以及其他碳复合材料的需要。因此本实用新型具有广阔的市场推广前景。

                        附图说明

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明，图1是本实用新型的立式煅烧电炉结构示意图。

参照图1，本实用新型的立式煅烧电炉由下电极1、支撑框架2、接料盘3、第三冷却段4、电极冷却套5、第二冷却段6、第一冷却段7、碳耐火材料8、外壁耐火材料9、碳黑隔热层10、炉体外壳11、上电极12、炉盖13、烟气导出管14和料斗15等部件组成。上电极12和下电极1分别从炉体的上端和下端中心处插入炉体中，炉体内圈炉芯为碳耐火材料8，碳耐火材料8外为碳黑隔热层10，碳黑隔热层10外为外壁耐火材料9，外壁耐火材料9外为炉体外壳11，炉芯碳耐火材料8的下端依次连接第一冷却段7、第二冷却段6和第三冷却段4，炉体下端外的下电极1在电极外围设置有电极冷却套5，在第三冷却段4下部为接料盘3，接料盘3之下为支撑框架2，在炉体上部设有炉盖13，炉盖13上设置有烟气导出管14，炉盖13顶部中心之上为料斗15。炉体上部为预热段、中部为高温提纯石墨化段、下部为冷却段。在高温提纯石墨化段由上下电极和炉芯碳耐火材料产生高温以对原料进行高温提纯并石墨化。

                      具体实施方式

以下是本实用新型的一个实施例，本实用新型的实际使用并不局限于

实施例。

实施例1，立式煅烧电炉

采用本实用新型结构的立式煅烧电炉，电炉的外径为φ2200毫米、高度为6000毫米。炉体上部为预热段、中部为高温提纯石墨化段、下部为冷却段。在高温提纯石墨化段，由上下电极和炉芯碳耐火材料产生高温以对原料进行高温提纯并石墨化，电极的规格为φ500毫米高功率石墨电极。炉芯由碳耐火材料层构成，碳耐火材料为石墨材料经加工而制得，炉芯碳耐火材料层厚度为200毫米。炉芯外碳黑隔热层采用普通碳黑，厚度为300mm。外壁耐火材料层为普通耐火砖。炉内下电极设有一电极冷却套，炉下部设置三个水冷却段，以逐步冷却产品。冷却后的产品由接料盘排出炉体，接料盘可控制排料速度。炉体的上部炉盖上设置有烟气导出管，将预热段及高温提纯段产生的水汽、废气以及杂质升华所产生的气体导出炉外。

立式煅烧电炉进行生产时，将原料煅后石油焦以0.3吨/小时加料量向立式煅烧电炉加料，立式煅烧电炉预热温度1800℃，预热时间5小时，煅烧温度2850℃左右，煅烧时间11小时，冷却温度210℃，冷却时间4小时，加热直流电压48V，直流电流29KA。连续生产55小时。生产的15.1吨高纯石墨碳材提供用于做锂电池碳负极材料的原材料，用户反应良好，立式煅烧电炉完全能够适应生产需要。

Claims (6)

1、一种连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于由下电极(1)、支撑框架(2)、接料盘(3)、第三冷却段(4)、电极冷却套(5)、第二冷却段(6)、第一冷却段(7)、碳耐火材料(8)、外壁耐火材料(9)、碳黑隔热层(10)、炉体外壳(11)、上电极(12)、炉盖(13)、烟气导出管(14)和料斗(15)组成；上电极(12)和下电极(1)分别从炉体的上端和下端中心处插入炉体中，炉体内圈炉芯为碳耐火材料(8)，碳耐火材料(8)外为碳黑隔热层(10)，碳黑隔热层(10)外为外壁耐火材料(9)，外壁耐火材料(9)外为炉体外壳(11)，炉芯碳耐火材料(8)的下端依次连接第一冷却段(7)、第二冷却段(6)和第三冷却段(4)，炉体下端外的下电极(1)在电极外围设置有电极冷却套(5)，在第三冷却段(4)下部为接料盘(3)，接料盘(3)之下为支撑框架(2)，在炉体上部设有炉盖(13)，炉盖(13)上设置有烟气导出管(14)，炉盖(13)顶部中心之上为料斗(15)。

2、根据权利要求1所述连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于立式煅烧电炉的炉体上部为预热段、中部为高温提纯石墨化段、下部为冷却段。

3、根据权利要求1所述连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于立式煅烧电炉的外径为φ2200-2600毫米、高度为6000-10000毫米。

4、根据权利要求1所述连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于立式煅烧电炉的外径为φ2200毫米、高度为6000毫米。

5、根据权利要求1所述连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于立式煅烧电炉的电极规格为φ400-700毫米普通功率、高功率或超高功率石墨电极，炉芯碳耐火材料层厚度为200-300毫米；碳黑隔热层厚度为300-500毫米，碳黑采用普通碳黑；外壁耐火材料层为普通耐火砖。

6、根据权利要求1所述连续化生产高纯石墨碳材的立式煅烧电炉，其特征在于立式煅烧电炉的电极的规格为φ500毫米高功率石墨电极，炉芯碳耐火材料层厚度为200毫米，碳黑隔热层厚度为300毫米。