本實用新型涉及一種石墨化爐，屬于石墨化爐領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著新能源動力的發(fā)展，鋰離子電池越來越被投資者青睞，碳負極材料作為鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分其市場也面臨井噴式發(fā)展。碳負極材料生產(chǎn)過程中的一個關(guān)鍵步驟就是提高石墨化度和提高純度。石墨化是指高溫下碳原子由雜亂不規(guī)則排列轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的六方平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即石墨微晶結(jié)構(gòu)，其目的是獲得石墨高導電、高導熱、耐腐蝕、耐摩擦等的性能。石墨化溫度可高達3100℃，溫度越高，石墨微晶結(jié)構(gòu)發(fā)育越完善，從而石墨化度提高；同時在如此高的溫度下，其他低熔點的原子均以氣體形式排出，從而實現(xiàn)材料的提純。完成石墨化度高或純度提高的設(shè)備我們稱作石墨化爐，需要石墨化處理的材料還包括碳納米管、核石墨、天然石墨和人造石墨等。

艾奇遜爐是實現(xiàn)大批量高溫石墨化生產(chǎn)的石墨化爐，其特點是批量大，但是由于其為開放式結(jié)構(gòu)，尾氣無集中處理，使用大量的填料焦炭為電阻發(fā)熱，從而造成能耗高，污染環(huán)境，溫度不均勻。雖有經(jīng)過技術(shù)改進的內(nèi)串電極式石墨化爐，但能耗高，污染大，溫度不均勻的問題沒得到解決。中國專利CN201010108189.8公開了一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐，以上下電極對連接直流電源，以物料為電阻發(fā)熱，其缺點是能耗高，加熱效率低。后又出現(xiàn)中頻感應(yīng)石墨化爐，如中國專利CN201410666556.4公開的一種立式連續(xù)感應(yīng)高溫石墨化爐、中國專利CN201410016297.0公開的一種超高溫石墨化處理設(shè)備、中國專利CN201210487294.6公開的一種連續(xù)式高溫石墨提純設(shè)備、中國專利CN200910042891.6公開的石墨提純及石墨化高溫立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐、中國專利CN200920009018.2公開的連續(xù)立式中頻高溫高純石墨生產(chǎn)設(shè)備等，其特點是加熱效率高，能耗低，但是粉體的導熱系數(shù)較低，從而造成爐內(nèi)材料的溫度均勻性較差，產(chǎn)品的性能參差不齊，并且這些石墨化爐均有爐殼結(jié)構(gòu)，除了需要爐殼冷卻水冷卻外，還限制了加熱爐的體積大小，同時維護成本過高，實際中并未實現(xiàn)物料的大批量生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種石墨化爐，該石墨化爐無爐殼，無保溫層，可以使得爐體體積不受限制，一次投入后維護成本極低，尤其適合物料熱處理的大批量連續(xù)生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種石墨化爐，其結(jié)構(gòu)特點是，包括位于爐體外側(cè)用于感應(yīng)加熱物料的感應(yīng)線圈，所述石墨化爐為無金屬爐殼石墨化爐，設(shè)置在石墨化爐最外層的感應(yīng)線圈兼作爐殼。

由此，本實用新型以感應(yīng)線圈兼作外層爐殼，不再設(shè)置傳統(tǒng)的金屬爐殼，使爐體大小不再受金屬爐殼的限制，即可以減去金屬爐殼的體積，爐殼直徑通常為加熱線圈的1.2-1.8倍，降低占地面積，又可以省去金屬爐殼的制造成本和冷卻成本，同時不再使用傳統(tǒng)的碳氈、石墨氈、剛玉等保溫材料，直接利用粉體物料導熱性較差的特點，在感應(yīng)線圈內(nèi)側(cè)形成保溫層，利用電磁感應(yīng)磁場可以穿過非導體的特性，對粉體物料直接加熱，極大地提高了石墨化爐的加熱效率。

根據(jù)本實用新型的實施例，還可以對本實用新型作進一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

所述感應(yīng)線圈上部為轉(zhuǎn)動盤，轉(zhuǎn)動盤邊緣部分由支撐體支撐，所述轉(zhuǎn)動盤上還固定有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸與外部驅(qū)動裝置相聯(lián)帶動轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)。由此，攪拌軸旋轉(zhuǎn)時同時起到攪拌作用，使物料加熱過程更均勻。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動盤邊緣由感應(yīng)線圈支撐；所述轉(zhuǎn)動盤上設(shè)有攪拌軸，該攪拌軸貫穿轉(zhuǎn)動盤并固定在轉(zhuǎn)動盤上。由此，以攪拌軸對物料進行攪拌，提高了爐內(nèi)物料的溫度均勻性。

優(yōu)選所述攪拌軸上設(shè)有調(diào)節(jié)攪拌軸伸入爐體內(nèi)部長度的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。攪拌軸可以調(diào)節(jié)伸入爐體內(nèi)長度，當攪拌軸下部由于氧化磨損等損耗后可以通過調(diào)節(jié)伸入爐體內(nèi)的長度來實現(xiàn)新的補充，當攪拌軸由于氧化和磨損造成損耗時，可以直接調(diào)節(jié)其在爐內(nèi)的長度，避免拆爐更換的麻煩，同時省去保溫層和內(nèi)部坩堝帶來的損耗，大大降低生產(chǎn)成本，方便物料的大批量規(guī)?；a(chǎn)。

優(yōu)選所述攪拌軸由石墨材料制成。

所述爐體包括位于轉(zhuǎn)動盤上部的進料口，作為底部起支撐和保溫作用的基底以及位于基底中間的出料口和其下部的冷卻區(qū)。

為了方便雜質(zhì)氣體快速溢出，所述攪拌軸內(nèi)部設(shè)有沿軸線的通孔，作為爐體內(nèi)雜質(zhì)的排氣通道和測溫通道，優(yōu)選攪拌軸上具有均勻分布的由外向內(nèi)斜向上的開孔。由此，方便雜質(zhì)氣體通過斜向開孔進入攪拌軸的排氣通道內(nèi)。

進一步地，所述轉(zhuǎn)動盤上固定有多個攪拌軸；多個攪拌軸沿轉(zhuǎn)動盤中心線均勻分布；所述攪拌軸邊緣到感應(yīng)線圈的距離為50-500mm。由此，攪拌軸被感應(yīng)線圈加熱形成二級加熱元件，可以提高加熱區(qū)域面積，同時進一步提高爐內(nèi)溫度，提高加熱效率；此外，攪拌軸可以通電發(fā)熱進一步加熱物料。

所述感應(yīng)線圈為封裝感應(yīng)線圈。

所述爐體包括轉(zhuǎn)動盤，位于轉(zhuǎn)動盤上部的進料口，作為底部起支撐和保溫作用的基底，以及位于基底中間的出料口和位于基底下部的冷卻區(qū)。

為了保證物料被加熱的更加均勻，所述轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)速不高于6r/min，優(yōu)選為0 -3r/min。

優(yōu)選地，所述感應(yīng)線圈的直徑為0.5~5m。更優(yōu)選為0.5~3m。

優(yōu)選地，被加熱物料直接裝于由感應(yīng)線圈與基底組成的容器內(nèi)，位于感應(yīng)線圈內(nèi)壁的部分物料兼作保溫層。

優(yōu)選地，所述感應(yīng)線圈的電流頻率為300-3000HZ、加熱功率為300-3000kW。

藉由上述結(jié)構(gòu)，本實用新型利用粉體物料的導熱性能較差的特點，將粉體物料直接作為保溫材料使用，同時利用感應(yīng)加熱技術(shù)加熱效率高，升溫速度快的特點，感應(yīng)加熱產(chǎn)生的交變磁場可以穿過非導體，本實用新型將兩者巧妙的結(jié)合在一起，摒棄傳統(tǒng)方案中的石墨坩堝和保溫層以及爐殼，大大降低了爐子的成本，使爐子的大小不再受限制，將高溫區(qū)擴大到傳統(tǒng)方案的4-5倍，方便大批量生產(chǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1.采用感應(yīng)加熱的方法，加熱效率高，能耗低，無低壓大電流，不需要低壓整流，減少變壓器的銅損與鐵損的消耗，生產(chǎn)成本低，其電加熱效率提高了50%。

2.無金屬爐殼，不受爐殼大小限制，爐體尺寸沒有限制，加熱區(qū)直徑可以達到2-10m，為傳統(tǒng)感應(yīng)爐的2-6倍，單爐次處理產(chǎn)量升高，更適合量產(chǎn)。

3.無爐殼，無冷卻水，避免了漏水造成的危險，同時節(jié)約冷卻水系統(tǒng)的能耗。

4.摒棄傳統(tǒng)的碳氈保溫層，利用負極材料粒度小、堆積比重小、傳熱效率低的特點，直接以粉體作為保溫材料，即避免向外傳送熱量損耗，提高整體熱效率，又降低保溫材料造成的維修成本。

5.攪拌軸可以被感應(yīng)加熱，作為熱源同時對粉體物料加熱，將高溫區(qū)擴大到原來的4-5倍，使粉體物料更加均勻。

6.當爐內(nèi)攪拌軸由于氧化和磨損造成損耗時，可以方便的調(diào)節(jié)伸入爐內(nèi)的攪拌軸長度，直接省去拆爐造成的維護成本。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是所述電極的縱剖面示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結(jié)構(gòu)起限定作用。

一種石墨化爐，如圖1所示，包括爐子外側(cè)為用于感應(yīng)加熱物料的感應(yīng)線圈5，感應(yīng)線圈5上部為轉(zhuǎn)動盤2，轉(zhuǎn)動盤2邊緣部分由感應(yīng)線圈5支撐，轉(zhuǎn)動盤2上設(shè)有攪拌軸4，攪拌軸4貫穿并固定在轉(zhuǎn)動盤2上，攪拌軸4可以調(diào)節(jié)伸入爐體內(nèi)長度，當攪拌軸4下部由于氧化磨損等損耗后可以通過調(diào)節(jié)來實現(xiàn)伸入爐體內(nèi)長度的新的補充，轉(zhuǎn)動盤2上還固定有轉(zhuǎn)動軸3，轉(zhuǎn)動軸3與外部驅(qū)動裝置相聯(lián)帶動轉(zhuǎn)動盤3旋轉(zhuǎn)，還包括位于轉(zhuǎn)動盤2上部的進料口1，作為底部起支撐和保溫作用的基底6以及位于基底6中間的出料口7和其下部的冷卻區(qū)8

工作時，感應(yīng)線圈5產(chǎn)生的交變磁場物料直接加熱，通過調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈5的電流強度來調(diào)節(jié)物料加熱深度，靠近感應(yīng)線圈5內(nèi)壁的部分物料作為保溫材料，這種直接使用物料兼作保溫層，無額外的保溫層的結(jié)構(gòu)形式，即降低了熱量的流失，又避免由保溫層損耗造成的維護成本。此外，攪拌軸4也可以被感應(yīng)加熱。攪拌軸4旋轉(zhuǎn)時不斷攪拌物料，通過接觸物料對物料加熱，使其溫度更加均勻，也使雜質(zhì)氣體更加容易沿內(nèi)部排氣通道溢出，當爐內(nèi)的攪拌軸4由于氧化和磨損造成損耗時，可以方便的調(diào)節(jié)其在爐內(nèi)的長度，避免拆爐維護的麻煩。

所述攪拌軸為石墨材質(zhì)制成，攪拌軸內(nèi)部具有排氣通道。攪拌軸數(shù)量不少于2根，轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)速度不高于6r/min，最好是0-3r/min。

所述基底由氧化鋯、氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、石墨或其他耐火材料中的一種或多種組成，各組分之間的比例不做限定，任意比例混合均可。

如圖2所示，攪拌軸4上均勻設(shè)有多個斜向開孔9，方便雜質(zhì)氣體通過斜向開孔9進入排氣通道10內(nèi)溢出。

上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型，而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。