一種粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線，特別是一種能實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末狀天然石墨連續(xù)提純工藝的一種粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線，以及能實(shí)現(xiàn)對(duì)包括鋰離子電池材料負(fù)極在內(nèi)的粉末狀石墨材料進(jìn)行連續(xù)石墨化、連續(xù)碳化工藝的粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線。
【背景技術(shù)】
[0002]天然石墨是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源之一，要實(shí)現(xiàn)天然石墨的深加工應(yīng)用，必須對(duì)粉末狀天然石墨原礦浮選材料進(jìn)行提純處理，目前天然石墨提純工藝大多是氫氟酸濕法工藝，存在工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重、回收率低、資源浪費(fèi)較大的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述濕法工藝缺陷，提供一種采用火法工藝提純包括粉末狀天然石墨在內(nèi)的一種粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線，以及能實(shí)現(xiàn)對(duì)包括鋰離子電池負(fù)極材料在內(nèi)的粉末狀石墨類材料進(jìn)行連續(xù)石墨化、連續(xù)碳化工藝的粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線，包括進(jìn)料裝置、臥式連續(xù)預(yù)熱爐、中間料倉(cāng)、輸料裝置、立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐、出料裝置和廢氣廢渣收集裝置，其特征在于所述的進(jìn)料裝置為臥式結(jié)構(gòu)，包括減速機(jī)構(gòu)、料斗、輸料管和過濾裝置；其中，輸料管內(nèi)設(shè)有帶螺旋葉片的擠料軸，擠料軸橫向貫穿于臥式連續(xù)預(yù)熱爐中，減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)擠料軸繞自身中心軸線旋轉(zhuǎn)；輸料管的軸心線與擠料軸的軸心線為上下平行結(jié)構(gòu)，即輸料管中物料的堆積平面上方設(shè)有一個(gè)貫通臥式連續(xù)預(yù)熱爐的排氣通道；該排氣通道的一端與過濾裝置相連通，另一端與中間料倉(cāng)相連通，過濾裝置設(shè)置于臥式連續(xù)預(yù)熱爐與料斗之間；物料在臥式連續(xù)預(yù)熱爐中產(chǎn)生的水份和揮發(fā)份通過排氣通道和過濾裝置排出生產(chǎn)線外指定位置；進(jìn)料裝置將物料輸送到中間料倉(cāng)中；
所述的臥式連續(xù)預(yù)熱爐包括爐管、加熱器、爐殼和法蘭，其中，爐管與加熱器和進(jìn)料裝置中的輸料管同軸心設(shè)置；臥式連續(xù)預(yù)熱爐的加熱方式為感應(yīng)加熱，或電阻加熱；
所述的中間料倉(cāng)為立式結(jié)構(gòu)，中間料倉(cāng)側(cè)面與臥式連續(xù)預(yù)熱爐相連通，底部與輸料裝置相連通；該中間料倉(cāng)包括進(jìn)氣管、料倉(cāng)減速機(jī)構(gòu)、攪拌軸、連接法蘭和外殼；其中，攪拌軸為縱向設(shè)置，該攪拌軸上設(shè)有上下間隔、橫向布置的疏通齒；進(jìn)氣管設(shè)置在中間料倉(cāng)左側(cè)，料倉(cāng)減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在中間料倉(cāng)上端，該料倉(cāng)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)攪拌軸繞自身中心軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，攪拌軸將來自臥式連續(xù)預(yù)熱爐的物料順暢輸送到底部的輸料裝置中；保護(hù)氣體從進(jìn)氣管中進(jìn)入，將物料在臥式連續(xù)預(yù)熱爐中產(chǎn)生的水份和揮發(fā)份經(jīng)排氣通道、過濾裝置排放到生產(chǎn)線外指定位置；
所述的輸料裝置為臥式結(jié)構(gòu)，該輸料裝置上方與中間料倉(cāng)相連通，左端面與立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐相連通，輸料裝置包括螺旋輸料機(jī)構(gòu)、管道和法蘭；螺旋輸料機(jī)構(gòu)將來自中間料倉(cāng)的物料可控、連續(xù)輸送到立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐的高溫爐膛中；
所述的立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐為立式結(jié)構(gòu)，包括中心攪拌軸、進(jìn)料管、密封冷卻件、排氣排渣管、感應(yīng)器、外保溫層、內(nèi)保溫層、加熱筒體、爐管、冷卻筒體和出料管；加熱筒體與冷卻筒體上下疊置串聯(lián)連接；
所述的中心攪拌軸垂直貫穿加熱筒體和冷卻筒體，即中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件、下端面伸出冷卻筒體的下端面的筒體密封冷卻件，中心攪拌軸外周圓柱面設(shè)有上下間隔、橫向設(shè)置的疏通齒，中心攪拌軸的上下相鄰疏通齒在圓周方位相互錯(cuò)開設(shè)置，中心攪拌軸繞自身中心軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，或中心攪拌軸在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的同時(shí)，還沿自身中心軸線做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，中心攪拌軸將來自輸料裝置的物料順暢輸送到底部的出料裝置中；
所述的感應(yīng)器、外保溫層、內(nèi)保溫層、爐管和中心攪拌軸截面均為圓形結(jié)構(gòu)，且依次由外向里同軸心布置；
所述的進(jìn)料管與輸料裝置連通，輸料裝置將來自中間料倉(cāng)的物料輸送至爐管內(nèi)側(cè)與中心攪拌軸外側(cè)之間的管狀空間內(nèi)，即輸料裝置將物料輸送至立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐的爐膛加熱區(qū)間；
所述的排氣排渣管設(shè)置在加熱筒體側(cè)面高于進(jìn)料管位置，排氣排渣管一端與立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐的爐膛加熱區(qū)間連通，另一端與廢氣廢渣收集裝置連通；
所述的出料管設(shè)置在冷卻筒體下端面沿中心攪拌軸外圓周平面位置，出料管上端與冷卻筒體內(nèi)的物料通道連通，下端與出料裝置連通；
所述的出料裝置為臥式結(jié)構(gòu)，包括螺旋輸料機(jī)構(gòu)、出料閥門、出料裝置進(jìn)料管、出料裝置出料管和法蘭；其中，出料裝置進(jìn)料管沒置在出料裝置上方且開口朝上與立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐下方的出料管連通，出料裝置出料管沒置在出料裝置下方且開口朝下與出料閥門相連；螺旋輸料機(jī)構(gòu)將來自出料管的物料可控、連續(xù)輸送至生產(chǎn)線外的物料容器中；
所述的廢氣廢渣收集裝置包括疏通機(jī)構(gòu)、閥門、凈化收集裝置、水平管道、垂直管道和法蘭，水平管道一端與設(shè)置在加熱筒體側(cè)面的排氣排渣管相連通，水平管道另一端設(shè)置疏通機(jī)構(gòu)；垂直管道與凈化收集裝置相通，垂直管道中設(shè)有閥門；疏通機(jī)構(gòu)將殘留在水平管道中的廢渣清除到凈化收集裝置中。
[0005]所述的進(jìn)料裝置、臥式連續(xù)預(yù)熱爐、中間料倉(cāng)、輸料裝置、立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐和出料裝置按順序依次串聯(lián)連接，連接方式為法蘭連接，或其它方式連接。本發(fā)明示意圖采用法蘭連接；即物料從料斗進(jìn)入生產(chǎn)線，順序經(jīng)過進(jìn)料裝置、臥式連續(xù)預(yù)熱爐、中間料倉(cāng)、輸料裝置、立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐、出料裝置、出料閥門送出生產(chǎn)線，完成連續(xù)熱處理全過程；
所述的中心攪拌軸的一端伸出立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐，另一端位于爐體內(nèi)，即中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件，中心攪拌軸下端面設(shè)置在冷卻筒體內(nèi)并靠近冷卻筒體底平面，或與底平面平齊，或中心攪拌軸下端面伸出冷卻筒體下端面的筒體密封冷卻件，中心攪拌軸上端面設(shè)置在加熱筒體內(nèi)并靠近加熱筒體頂平面，或與頂平面平齊；
當(dāng)采用中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件、下端面設(shè)置在冷卻筒體內(nèi)并靠近冷卻筒體底平面位置方案時(shí)，位于冷卻筒體底部的出料管設(shè)置在冷卻筒體底平面位于中心攪拌軸的中心軸線正下方位置。中心攪拌軸為棒狀實(shí)心軸，或管狀空心軸。
[0006]本粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線是由臥式連續(xù)預(yù)熱爐和立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐兩大部分組成，生產(chǎn)工作制為連續(xù)工作方式。其中，臥式連續(xù)預(yù)熱爐為臥式結(jié)構(gòu)，加熱方式為電阻加熱或感應(yīng)加熱，預(yù)熱爐負(fù)責(zé)蒸發(fā)物料中的水份和低溫?fù)]發(fā)份，起到干燥物料的作用；立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐為立式結(jié)構(gòu)，加熱方式為感應(yīng)加熱，最高使用溫度為2700°C以上。立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)高溫純化、石墨化、碳化等高溫?zé)崽幚砉に?。熱處理?duì)象為包括天然石墨顆粒和人造石墨顆粒在內(nèi)的粉末狀石墨，或整形包覆后的粉末狀電池石墨負(fù)極材料，或其它碳材料和非碳材料。
[0007]采用本粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線和火法連續(xù)生產(chǎn)工藝對(duì)粉末狀石墨材料進(jìn)行提純，彌補(bǔ)了氫氟酸濕法提純的不足，具有高效率、低能耗、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。
[0008]本粉末狀石墨連續(xù)高溫?zé)崽幚砩a(chǎn)線中的物料在進(jìn)料系統(tǒng)和出料系統(tǒng)協(xié)調(diào)作用下，順序進(jìn)入臥式連續(xù)預(yù)熱爐和立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐，以均勻、可控速度通過兩個(gè)連續(xù)爐爐膛，物料中的灰份和灰發(fā)份在爐膛溫度作用、純化氣體作用、物料流動(dòng)作用等多種因素下，變成揮發(fā)物質(zhì)并與物料分離，在高溫反應(yīng)所產(chǎn)生的氣壓作用下，以及從進(jìn)氣管進(jìn)入爐膛的清掃氣體作用下，該揮發(fā)物質(zhì)從排放管排到生產(chǎn)線外，實(shí)現(xiàn)了粉末狀石墨連續(xù)提純、或連續(xù)石墨化、或連續(xù)碳