KR102604723B1

KR102604723B1 - 흑연의 제조 장치

Info

Publication number: KR102604723B1
Application number: KR1020210180961A
Authority: KR
Inventors: 나상권; 한무호; 김종국
Original assignee: 포스코홀딩스 주식회사; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-11-22
Also published as: KR20230091649A

Abstract

흑연의 제조 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 흑연의 제조 장치는, 흑연화 원료를 장입하기 위한 장입부, 흑연화 원료를 낙하시키서 예열, 가열 및 냉각을 순차적으로 행하여 흑연을 생성하기 위한 직사각관 형태의 히터, 생성된 흑연을 배출하기 위한 배출부, 및 히터로 비활성 가스를 분사하기 위한 노즐부를 포함한다.

Description

흑연의 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING GRAPHITE}

본 발명은 흑연의 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인조 흑연의 원료는 석탄 및 석유 부산물인 콜타르를 분리 및 가열하여 만들어진 탄소물질인 그린 코크스를 사용한다.

인조 흑연을 제조하는 공정으로는 애치슨로 방식이 상업적으로 개발되어 널리 사용되고 있다. 이는 대형의 배치식으로서, 고전류 설비가 필요하며 효율이 낮고 엄청난 CO₂/CO를 발생시켜 환경적으로 많은 문제를 야기시키고 있다.

전세계적으로 친환경화 요구와 경제성을 제고하기 위해서는 연속으로 흑연화함으로써 효율성을 향상시키는 기술이 많이 시도되고 있다.

연속 흑연화 방식은 수평형과 수직형이 있다. 수평형은 노를 수평으로 설치하고, 흑연으로 만든 노 안에 흑연화 원료를 담은 트레이 또는 도가니를 컨베이어나 윤활성이 흑연 판재 위로 수평으로 이동시켜가며 가열한다.

이와 같은 수평형의 방식은 고온에서 설비를 지지하는 재료의 신뢰성의 저하가 발생하고, 이송 과정에서 발생하는 여러가지 가스의 배출 대책이 필요하다. 그리고 입구와 출구에서의 열관리 등으로 인하여 구조가 복잡하게 된다.

수직형은 노를 세로로 세우고, 상부로부터 흑연화 원료를 낙하하면서 내부에서 가열하고, 하부로부터 흑연을 연속으로 배출한다.

즉, 노 안에 원료를 하부에서 상부에 걸쳐서 쌓아 올린 상태에서 노를 가열하고, 하방 배출구에서 흑연을 배출시키면서 배출된 분량만큼의 원료를 상부에 투입함으로써, 항상 일정량의 원료가 노 안에 머무르게 되며 흑연화된다.

상업적으로 연속식 흑연화로가 경쟁력을 갖추기 위해서는 상용로인 애치슨로보다 동일 전력비에서 높은 생산성이 있거나 동일 생산량에서 낮은 전력비가 요구된다.

본 발명은 흑연화 원료를 직사각관 형태의 히터 안에서 목표 온도로 일정하게 유지하면서 목표하는 결정성을 얻을 만큼 충분한 시간동안 체류한 후 생성되는 흑연을 연속으로 배출할 수 있도록 한 흑연의 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 흑연의 제조 장치는, 지면 또는 설치면에 수직으로 설치하여 흑연화 원료를 흑연으로 연속으로 제조하는 장치로서, 흑연화 원료를 장입하기 위한 장입부를 포함한다.

또한, 흑연의 제조 장치는, 장입부의 하부에 배치되고 장입부를 통하여 공급되어 적재되는 흑연화 원료를 낙하시키서 예열, 가열 및 냉각을 순차적으로 행하여 흑연을 생성하기 위한 히터를 포함할 수 있다.

흑연의 제조 장치는, 히터의 하부에 배치되고 히터에서 생성된 흑연을 배출하기 위한 배출부, 및 배출부에 설치되고 히터 내의 하부로부터 상부로 비활성 가스를 분사하기 위한 노즐부를 포함할 수 있다.

히터는 대향하는 단변과, 단변보다 길이가 긴 대향하는 장변을 갖는 직사각 단면을 가지며 내부가 비워 있는 직사각관 형태로 이루어질 수 있다.

히터는, 상부 전극부를 이루며 히터의 내부로 공급된 흑연화 원료를 제1 설정 온도로 예열하기 위한 예열부, 예열부의 하부에 배치되고 예열부에서 예열된 흑연화 원료를 제2 설정 온도로 가열하여 흑연을 생성하기 위한 가열부를 포함할 수 있다.

또한, 히터는, 가열부의 하부에 배치되어 하부 전극부를 이루며, 가열부에서 생성된 흑연을 제3 설정 온도로 냉각하기 위한 냉각부를 포함할 수 있다.

제1 설정 온도는 흑연화 원료에 포함된 불순물의 배출을 위해 1000℃~2500℃ 온도 범위로 설정될 수 있다.

제2 설정 온도는 흑연화 원료를 가열하여 흑연을 얻기 위해 2800℃~3200℃ 온도 범위로 설정될 수 있다.

제3 설정 온도는 가열부에서 얻은 흑연의 냉각을 위해 200℃ 이하의 온도로 설정될 수 있다.

예열부의 길이는 가열부의 길이 대비 0.5~1.5배 범위로 설정될 수 있다.

냉각부의 길이는 상기 가열부의 길이 대비 0.5배 이하로 설정될 수 있다.

예열부, 가열부, 및 냉각부의 장변 방향의 길이는 각각 그 단변 방향의 길이의 2배 이상으로 설정될 수 있다.

노즐부는 히터의 냉각부의 장변 방향과 평행하게 비활성 가스를 주입할 수 있다.

히터는 판재로 이루어지는 복수개의 단위 블록을 겹침 방식에 의하여 결합하여 이루어질 수 있다.

예열부, 가열부 및 냉각부의 내부 벽면은 모두 동일한 크기의 직사각 단면을 가질 수 있다.

본 발명의 구현예에 따르면, 흑연화 원료를 수직형 직사각관 형태의 히터 안에서 목표 온도로 일정하게 유지하면서 목표하는 결정성을 얻을 만큼 충분한 시간동안 체류한 후 생성되는 흑연을 연속으로 배출할 수 있다.

이에 따라, 수직형 원통형의 흑연화로의 사이즈 한계를 극복하고, 히터 내에서 흑연화 원료를 초고온 균일 온도로 가열함으로써 결정화도를 증가할 수 있고, 수율 및 수명을 개선할 수 있어서 경제성을 크게 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 히터의 제1 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 히터의 제2 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3의 개략적인 상세도이다.
도 5는 도 4의 A부 일부 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치는, 지면 또는 설치면에 수직(수직형)으로 설치하여 흑연화 원료를 흑연, 특히 인조 흑연으로 연속으로 제조하기 위한 장치이다.

흑연의 제조 장치(10)는, 장입부(100), 공급부(200), 히터(300), 배출부(400), 및 저장부(500)를 포함할 수 있다.

장입부(100)는 흑연의 제조 장치(10)의 최상부에 배치되고, 그 상부로부터 흑연화 원료(11)를 장입할 수 있다.

또한, 공급부(200)는, 장입부(100)의 하부에 배치되고, 장입부(100)에 장입된 흑연화 원료(11)를 그 하부로 일정하게 공급할 수 있다.

히터(300)는 공급부(200)의 하부에 배치되고, 공급부(200)를 통하여 공급되어 적재되는 흑연화 원료(11)를 내부에서 낙하시키면서 예열, 가열 및 냉각을 순차적으로 행하여 흑연을 생성하기 위한 직사각관 형태 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 배출부(400)는 히터(300)의 하부에 배치되고, 히터(300)에서 생성된 흑연을 일정하게 배출할 수 있다.

노즐부(미도시)는 배출부(400)에 설치되고, 히터(300) 내의 적재 시 자중에 의한 흑연화 원료(11)와 흑연의 압축을 풀어주고 하방(도 2의 Y 방향)으로 유동장을 만들어 줄 수 있도록 히터(300) 내부의 하부로부터 상부로 비활성 가스를 설정 압력으로 분사할 수 있다.

또한, 저장부(500)는 배출부(400)의 하부에 배치되고, 배출부(400)에서 배출되는 흑연을 저장할 수 있다.

또한, 히터(300)의 외부에는 히터(300)를 단열하기 위한 단열재(600)가 설치될 수 있다.

히터(300)는 전체적으로 대향하는 단변과 이 단변보다 길이가 긴 대향하는 장변을 갖는 직사각 단면을 가지며 내부가 비워 있는 직사각관 등으로 이루어질 수 있다.

히터(300)는 직사각형의 내부 벽면을 가진 내관을 구성하고, 이 내관에 전류를 통과시켜 흑연화 원료를 가열하여 흑연화시킬 수 있다.

흑연화 원료는 석탄 및 석유 등의 부산물인 콜타르를 분리 및 가열하여 만들어진 탄소 물질인 그린 코크스 등으로 이루어진다.

또한, 흑연화 원료는 그린 코크스를 최종 제품인 이차 전지의 성능을 충분히 얻기 위해 예컨대, 10~20㎛의 평균 입자 직경을 갖는 분말로 만들어 사용한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 히터의 제1 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 2를 참고하면, 제1 실시예에 따른 히터(300)는, 예열부(310), 가열부(320), 및 냉각부(330)를 포함할 수 있다.

예열부(310)는 히터(300) 상부에 배치되어 상부 전극부를 이루며, 히터(300)의 내부로 공급된 흑연화 원료(11)를 제1 설정 온도로 예열할 수 있다.

또한, 가열부(320)는 예열부(310)의 하부에 배치되고, 예열부(310)에서 예열된 흑연화 원료(11)를 제2 설정 온도로 가열하여 흑연을 생성할 수 있다.

냉각부(330)는 가열부(320)의 하부에 배치되어 하부 전극부를 이루며, 가열부(320)에서 생성된 흑연을 제3 설정 온도로 냉각할 수 있다.

즉, 히터(300)의 내관의 내부는 상부에서 하부 방향으로 예열부, 가열부, 냉각부로 구분되며, 예열부의 상부로부터 히터(300)의 내관의 내부에 흑연화 원료(11)가 투입된다.

예열부(310), 가열부(320), 냉각부(330)는 모두 대향하는 단변과 이 단변보다 길이가 긴 대향하는 장변을 갖는 직사각 단면을 가지며 내부가 비워 있는 직사각관 등으로 이루어질 수 있다.

히터(300)는 단면 형상에 따라 저항이 다른(가열부(320)의 저항이 상, 하부 전극부인 예열부 및 냉각부(310, 330)의 저항보다 예컨대, 3배 이상 높음) 판재를 연결한 전기저항 로를 사용할 수 있다.

여기서, 제1 설정 온도는 예열부(310)에서 흑연화 원료(11)에 포함된 불순물, 예컨대 수분, 애쉬(ash), 휘발성 물질(VM), 질소, 황 등을 완전히 가스화 하여 배출할 수 있도록 예컨대, 1000℃~2500℃ 온도 범위로 설정될 수 있다.

또한, 제2 설정 온도는 흑연화 원료(11)를 가열하여 흑연을 얻을 수 있는 온도로서, 예컨대 2800℃~3200℃ 온도 범위로 설정될 수 있다.

또한, 제3 설정 온도는 가열부(320)에서 얻은 흑연을 냉각할 수 있도록 예컨대, 200℃ 이하의 온도로 설정될 수 있다.

히터(300)의 예열부(310), 가열부(320) 및 냉각부(330)의 내측면, 즉 내부 벽면은 노즐부(미도시)로부터 분사되는 비활성 가스가 일정하게 히터(300)의 내부에서 상방향으로 상승하여 히터(300) 내부에서 발생되는 배가스를 용이하게 배출할 수 있도록 모두 동일한 크기의 직사각 단면을 가진 유로로 구성될 수 있다.

또한, 예열부(310)의 길이(L1)는 흑연화 원료를 제1 설정 온도로 용이하게 예열할 수 있도록 가열부(320)의 길이(L2) 대비 0.5~1.5배 범위로 설정될 수 있다.

예열부(310) 길이(L1)와 가열부(320)의 길이(L2)의 비율은, 흑연화 원료의 전처리 공정에서 불순물의 처리 정도에 따라 조절될 수 있다.

또한, 냉각부(330)의 길이(L3)는 흑연을 제3 설정 온도로 용이하게 냉각할 수 있도록 가열부(320)의 길이(L2) 대비 0.5배 이하로 설정될 수 있다.

여기서, 예열부(310), 가열부(320), 및 냉각부(330)의 길이라 함은 냉각부(330)의 하단면의 길이 방향(도 2의 X 방향)에 대하여 수직 방향(도 2의 Y 방향)의 길이를 가리킬 수 있다.

예열부(310), 가열부(320), 및 냉각부(330)의 내측면의 단변 방향의 길이(장변과 장변 사이의 길이)는 모두 예컨대, 100mm로 설정될 수 있다.

또한, 예열부(310)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L21)는 단변 방향의 길이(W21)보다 적어도 2배 이상으로 설정될 수 있으며, 그 길이는 특별히 제한없이 연장될 수 있음은 물론이다.

가열부(320)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L22)는 단변 방향의 길이(W22)보다 적어도 2배 이상으로 설정될 수 있으며, 그 길이는 특별히 제한없이 연장될 수 있음은 물론이다.

또한, 냉각부(330)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L23)는 단변 방향의 길이(W23)보다 적어도 2배 이상으로 설정될 수 있으며, 그 길이는 특별히 제한없이 연장될 수 있음은 물론이다.

노즐부(미도시)는 히터(300) 내부의 흑연화 원료와 흑연의 압축에 의한 아치를 무너지게 하여 흑연의 연속 배출이 가능하도록 히터(300)의 냉각부(330)의 장변 방향과 평행하게 비활성 가스를 주입할 수 있다.

그리고, 예열부(310)의 직사각 관의 두께는 흑연화 원료를 제1 설정 온도로 보다 용이하게 예열할 수 있도록 가열부(320)의 직사각 관의 두께의 1.5배 이상으로 설정될 수 있다.

또한, 냉각부(330)의 직사각 관의 두께는 흑연을 제3 설정 온도로 보다 용이하게 냉각할 수 있도록 가열부(320)의 직사각 관의 두께의 1.5배 이상으로 설정될 수 있다.

여기서, 직사각 관의 두께는 직사각 관의 내측면과 외측면(단변 및 장변) 사이의 길이를 가리킬 수 있다.

이와 같이, 예열부(310)와 냉각부(330)의 직사각 관의 두께가 두껍게 됨에 따라, 전기 저항이 적어 열이 적게 발생되므로 가열부(320)의 가열 온도보다 낮은 온도로 유지될 수 있다.

이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 작동에 대해서 설명한다.

히터(300)의 직사각 관 및 관 내부는 상부에서 하부 방향으로 예열부(310), 가열부(320) 및 냉각부(330)로 구분되어 있으며, 예열부(310), 가열부(320) 및 냉각부(330)의 내부 벽면은 모두 동일한 크기의 직사각 단면을 가지고 있다.

또한, 히터(300)의 내부 벽면은 모두 동일한 크기의 직사각 단면을 가진 유로로 구성되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 히터(300)를 이용하여 흑연화 원료를 흑연으로 만들기 위하여는, 먼저 장입부(100)에 그린 코크스와 같은 흑연화 원료(11)가 장입된다.

그리고, 장입부(100)에 장입된 흑연화 원료(11)는 공급부(200)를 통하여 히터(300)의 예열부(310)의 상부로부터 히터(300)의 내부로 일정하게 공급된다.

히터(300)의 내부로 공급된 흑연화 원료는, 예열부(310), 가열부(320) 및 냉각부(330)를 순차적으로 거치면서 흑연으로 만들어지게 된다.

즉, 예열부(310)는 흑연화 원료를 제1 설정 온도, 예컨대 1000℃~2500℃로 가열하는 구간으로, 흑연화 원료(그린 코크스)에 포함된 불순물인 수분, 애쉬, 휘발성 물질, 질소, 황 등을 완전히 가스화하여 배출하게 된다.

이를 위하여, 예열부(310)의 길이(L1)는 가열부(320)의 길이(L2) 대비 0.5~1.5배 정도를 유지하는데, 이 비율은 흑연화 원료의 전처리 공정에서 불순물을 처리한 정도에 따라 조절될 수 있다.

예열부(310)를 통과한 흑연화 원료는 그 다음 가열부(320)를 통과하는데, 가열부(320)는 흑연화 원료를 제2 설정 온도, 예컨대 2800℃~3200℃로 가열하여 흑연을 생성하는 구간이다.

가열부(320)에서 생성된 흑연은 그 다음 냉각부(330)를 통과하는데, 냉각부(330)는 가열부(320)에서 생성된 흑연을 제3 설정 온도, 예컨대 200℃ 이하로 냉각하는 구간이다. 냉각부(330)의 길이(L3)는 가열부(320)의 길이(L2)의 0.5배 이하이다.

즉, 히터(300)에 공급된 흑연화 원료는 예열부(310), 가열부(320)를 거쳐 내려가며 냉각부(330)에 도착한다.

그리고, 흑연화 원료인 그린 코크스와 흑연은 히터(300) 내부의 예열부(310), 가열부(320), 그리고 냉각부(330)에 쌓이게 되는데, 좁고 긴 히터(300)의 내부에 쌓인 흑연화 원료와 흑연은 밀집되고 내부 가스 발생으로 불안전한 상태에 있다.

이를 해소하기 위하여 히터(300)의 하부로부터 노즐부(미도시)를 통하여 비활성 가스를 분사하여 히터(300) 내부의 상부로 흘려 보낸다.

이러한 비활성 가스는 히터(300)의 하부로부터 히터(300)의 장변 방향으로 일정하게 유입되어 히터(300)의 상방향으로 올라가면서 흑연과 흑연화 원료의 압축을 풀어주고 히터(300)의 내부에 발생된 가스와 함께 상방향으로 올라가 배출된다.

특히, 배출부(400)로 흘러내려야 할 흑연이 아치형의 막힘이 발생할 경우에, 배출부(400) 바로 위에 위치한 노즐부(미도시)로부터 분사된 비활성 가스로 인하여 아치가 무너지게 된다.

이 노즐부로 통과되는 비활성 가스의 압력은 절대압력으로 예컨대, 약 1~5bar로 설정된다.

그리고, 냉각부(330)에서 냉각된 흑연은 히터(300)의 하부, 즉 냉각부(330)의 하부로부터 배출부(400)를 통하여 저장부(500)로 연속적으로 배출되고, 저장부(500)에 최종 저장된다.

따라서, 흑연화 원료를 직사각관 형태의 히터(300) 안에서 목표 온도로 일정하게 유지하면서 목표하는 결정성을 얻을 만큼 충분한 시간동안 체류한 후 생성되는 흑연을 연속으로 배출할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연의 제조 장치의 히터의 제2 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.

제2 실시예의 히터(300A)는 하기의 사항 이외에는 제1 실시예의 히터(300)와 실질적으로 동일하다.

제2 실시예의 히터(300A)는 상업 용도 등의 사용을 위하여 제1 실시예의 히터(300)의 직사각 관의 단면 크기를 보다 크게 확장한 것이다.

즉, 예열부(310A)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L31)는, 예열부(310)의 장변 방향의 길이(L21)보다 수배 이상 길게 설정될 수 있다.

또한, 가열부(320A)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L32)는, 가열부(320)의 장변 방향의 길이(L22)보다 수배 이상 길게 설정될 수 있다.

냉각부(330A)의 장변 방향의 길이(단변과 단변 사이의 길이)(L33)는, 냉각부(330)의 장변 방향의 길이(L23)보다 수배 이상 길게 설정될 수 있다.

도 4는 도 3의 개략적인 상세도이며, 도 5는 도 4의 A부 일부 단면도이다.

본 발명에 따른 히터(300)의 소재는 그래파이트(graphite) 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 히터(300)는 판재로 이루어지는 설정 크기의 복수개의 단위 블록(31)을 도 5에 도시된 바와 같이, 덧붙이는 겹침 방식에 의하여 결합될 수 있다.

히터(300)에서 특히 중요한 요건은 비저항이므로, 소재 자체가 보유한 비저항 특성을 유지하는 것이 중요하다.

본 발명에서 이용되는 히터(300)에서는 전극 및 히터 모두 동일한 재질의 예컨대, 그래파이트 등을 사용하고, 비저항은 예컨대, 7~9 μΩm 정도일 수 있다.

따라서, 전류가 흐르는 방향에서 히터는 불연속면이 없어서 히터의 비저항은 일정하게 되고 전극과 히터(300)간의 접촉이 좋을 경우 비저항 특성은 크게 변하지 않게 된다.

하기에서는 히터(300)의 예열부(310A)를 예로 들어 설명하지만, 가열부(320A) 및 냉각부(330A)에도 모두 동일한 방식으로 적용될 수 있음은 물론이다.

예열부(310A)에는 이웃하는 예열부(310A)의 플랜지(30A)와 겹쳐지기 위한 플랜지(30B)가 구비되며, 플랜지(30A)와 플랜지(30B)는 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 겹친 상태에서 나사(30) 등에 의하여 결합될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 접착제 등을 사용하여 결합될 수 있음은 물론이다.

나사(30)는 강도가 우수한 등방성 그래파이트(isostatic graphite) 재질 등으로 이루어질 수 있다.

본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 흑연의 제조 장치
11: 흑연화 원료
100: 장입부
200: 공급부
300: 히터
310: 예열부
320: 가열부
330: 냉각부
400: 배출부
500: 저장부

Claims

지면 또는 설치면에 수직으로 설치하여 흑연화 원료를 흑연으로 연속으로 제조하는 장치에 있어서,
흑연화 원료를 장입하기 위한 장입부,
상기 장입부의 하부에 배치되고, 상기 장입부를 통하여 공급되어 적재되는 흑연화 원료를 낙하시키서 예열, 가열 및 냉각을 순차적으로 행하여 흑연을 생성하기 위한 히터,
상기 히터의 하부에 배치되고, 상기 히터에서 생성된 흑연을 배출하기 위한 배출부, 및
상기 배출부에 설치되고, 상기 히터 내의 하부로부터 상부로 비활성 가스를 분사하기 위한 노즐부
를 포함하는 흑연의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 히터는 대향하는 단변과, 상기 단변보다 길이가 긴 대향하는 장변을 갖는 직사각 단면을 가지며 내부가 비워 있는 직사각관 형태로 이루어지는, 흑연의 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 히터는, 상부 전극부를 이루며, 상기 히터의 내부로 공급된 흑연화 원료를 제1 설정 온도로 예열하기 위한 예열부,
상기 예열부의 하부에 배치되고, 상기 예열부에서 예열된 흑연화 원료를 제2 설정 온도로 가열하여 흑연을 생성하기 위한 가열부, 및
상기 가열부의 하부에 배치되어 하부 전극부를 이루며, 상기 가열부에서 생성된 흑연을 제3 설정 온도로 냉각하기 위한 냉각부를 포함하는, 흑연의 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 설정 온도는 흑연화 원료에 포함된 불순물의 배출을 위해 1000℃~2500℃ 온도 범위로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 2 설정 온도는 흑연화 원료를 가열하여 흑연을 얻기 위해 2800℃~3200℃ 온도 범위로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제5항에 있어서,
상기 제3 설정 온도는 상기 가열부에서 얻은 흑연의 냉각을 위해 200℃ 이하의 온도로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 예열부의 길이는 상기 가열부의 길이 대비 0.5~1.5배 범위로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제7항에 있어서,
상기 냉각부의 길이는 상기 가열부의 길이 대비 0.5배 이하로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 예열부, 상기 가열부, 및 상기 냉각부의 장변 방향의 길이는 각각 그 단변 방향의 길이의 2배 이상으로 설정되는, 흑연의 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 노즐부는 상기 히터의 냉각부의 장변 방향과 평행하게 비활성 가스를 주입하는, 흑연의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 히터는 판재로 이루어지는 복수개의 단위 블록을 겹침 방식에 의하여 결합하여 이루어지는, 흑연의 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 예열부, 상기 가열부 및 상기 냉각부의 내부 벽면은 모두 동일한 크기의 직사각 단면을 갖는, 흑연의 제조 장치.