專利名稱：連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煉焦工業(yè)，特別是指一種連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐。
背景技術(shù)：
在煉鋼、鑄造和鋁行業(yè)中，國內(nèi)目前一般采用電煅無煙煤、天然石墨、煅燒石油焦、瀝青焦作為增碳和鋁用陽極、陰極主要材料；也有采用回收石墨碎作為增碳和鋁用陰極碳?jí)K材料。由于現(xiàn)有臥式石墨化間歇生產(chǎn)裝置和豎式連續(xù)石墨化電爐無法解決煅燒設(shè)備超高溫生產(chǎn)和使產(chǎn)品迅速冷卻的難題，一般煅燒溫度都低于2300℃。因而生產(chǎn)的石墨碳材均含有超量有害元素，特別是硫、氮、磷等雜質(zhì)，嚴(yán)重地影響產(chǎn)品質(zhì)量，不能滿足生產(chǎn)需要。而且由于其固定碳含量較低，也根本無法滿足作為新一代二次鋰離子電池的碳負(fù)極材料、飛機(jī)及高速列車的摩擦材料、鎂碳磚增碳材料、鋁電解槽陰極碳?jí)K、核反應(yīng)堆減速材料以及其他碳復(fù)合材料的需要。因此迫切需要開發(fā)一種能將不定型碳轉(zhuǎn)化為定性碳，并進(jìn)行高溫去除雜質(zhì)和提純的生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就在于克服目前煉鋼、鑄造和鋁行業(yè)中增碳和鋁用陽極、陰極材料質(zhì)量低的缺陷，提供一種利用高溫對(duì)碳材原料進(jìn)行連續(xù)提純并石墨化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐。本實(shí)用新型的立式煅燒電爐由下電極1、支撐框架2、接料盤3、第三冷卻段4、電極冷卻套5、第二冷卻段6、第一冷卻段7、碳耐火材料8、外壁耐火材料9、碳黑隔熱層10、爐體外殼11、上電極12、爐蓋13、煙氣導(dǎo)出管14和料斗15等部件組成。上電極12和下電極1分別從爐體的上端和下端中心處插入爐體中，爐體內(nèi)圈爐芯為碳耐火材料8，碳耐火材料8外為碳黑隔熱層10，碳黑隔熱層10外為外壁耐火材料9，外壁耐火材料9外為爐體外殼11，爐芯碳耐火材料8的下端依次連接第一冷卻段7、第二冷卻段6和第三冷卻段4，爐體下端外的下電極1在電極外圍設(shè)置有電極冷卻套5，在第三冷卻段4下部為接料盤3，接料盤3之下為支撐框架2，在爐體上部設(shè)有爐蓋13，爐蓋13上設(shè)置有煙氣導(dǎo)出管14，爐蓋13頂部中心之上為料斗15。立式煅燒電爐的外徑為φ2200-2600毫米、高度為6000-10000毫米。爐體上部為預(yù)熱段、中部為高溫提純石墨化段、下部為冷卻段。在高溫提純石墨化段由變壓器通過整流器將交流電轉(zhuǎn)為直流電，其正負(fù)極通過導(dǎo)電母排與上下電極分別連接以輸入電能。上下電極和爐芯碳耐火材料產(chǎn)生高溫以對(duì)原料進(jìn)行高溫提純并石墨化，電極的規(guī)格為φ400-700毫米普通功率、高功率或超高功率石墨電極。爐芯由碳耐火材料層構(gòu)成，碳耐火材料由石墨材料經(jīng)加工而制得，或是由未經(jīng)石墨化的成型石墨生坯在立式煅燒電爐中砌成爐芯碳耐火材料層以后邊生產(chǎn)邊石墨化而形成，爐芯碳耐火材料層厚度為200-300毫米。爐芯外碳黑隔熱層厚度為300-500毫米，碳黑采用普通碳黑。外壁耐火材料層為普通耐火磚。爐內(nèi)下電極設(shè)有一電極冷卻套。爐下部有三個(gè)水冷卻段，以逐漸冷卻產(chǎn)品。冷卻后的產(chǎn)品由接料盤排出爐體，接料盤可控制排料速度。在爐體上部爐蓋上設(shè)置煙氣導(dǎo)出管，將預(yù)熱段及高溫提純段產(chǎn)生的水汽、廢氣、以及雜質(zhì)升華所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出爐外。當(dāng)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，煅后石油焦經(jīng)過破碎和烘干后進(jìn)入立式煅燒電爐，經(jīng)立式煅燒電爐脫水，預(yù)熱，高溫煅燒提純和石墨化，冷卻，產(chǎn)品通過接料盤排出爐體，再經(jīng)后處理系統(tǒng)破碎和振動(dòng)過篩最終形成高純石墨碳材產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于立式煅燒電爐由于爐體采用了碳黑隔熱層，使高溫提純石墨化段工作控制溫度達(dá)到2500-3000℃，突破了現(xiàn)有臥式石墨化間歇生產(chǎn)裝置和豎式連續(xù)石墨化電爐煅燒溫度都低于2300℃界限，解決了煅燒設(shè)備超高溫生產(chǎn)和絕緣的難題。同時(shí)由于采用三段式冷卻結(jié)構(gòu)和設(shè)置電極冷卻套，可以通過控制冷卻水的循環(huán)量，使經(jīng)過爐體冷卻段的產(chǎn)品冷卻至50-250℃出料，使產(chǎn)品迅速冷卻解決了產(chǎn)品冷卻的難題。由于在高溫提純石墨化段通過2500-3000℃高溫連續(xù)提純并石墨化，提高了石墨碳材的固定碳含量并使有害元素大為減少，高純石墨碳材產(chǎn)品的固定碳含量高于99.30％，硫含量小于等于0.1％。并且本實(shí)用新型的立式煅燒電爐還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和密閉化生產(chǎn)減少對(duì)周圍環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)。用本實(shí)用新型立式煅燒電爐生產(chǎn)的高純度石墨碳材完全能夠滿足新一代二次鋰離子電池的碳負(fù)極材料、飛機(jī)及高速列車的摩擦材料、鎂碳磚增碳材料、核反應(yīng)堆減速材料以及其他碳復(fù)合材料的需要。因此本實(shí)用新型具有廣闊的市場(chǎng)推廣前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明，


圖1是本實(shí)用新型的立式煅燒電爐結(jié)構(gòu)示意圖。
參照
圖1，本實(shí)用新型的立式煅燒電爐由下電極1、支撐框架2、接料盤3、第三冷卻段4、電極冷卻套5、第二冷卻段6、第一冷卻段7、碳耐火材料8、外壁耐火材料9、碳黑隔熱層10、爐體外殼11、上電極12、爐蓋13、煙氣導(dǎo)出管14和料斗15等部件組成。上電極12和下電極1分別從爐體的上端和下端中心處插入爐體中，爐體內(nèi)圈爐芯為碳耐火材料8，碳耐火材料8外為碳黑隔熱層10，碳黑隔熱層10外為外壁耐火材料9，外壁耐火材料9外為爐體外殼11，爐芯碳耐火材料8的下端依次連接第一冷卻段7、第二冷卻段6和第三冷卻段4，爐體下端外的下電極1在電極外圍設(shè)置有電極冷卻套5，在第三冷卻段4下部為接料盤3，接料盤3之下為支撐框架2，在爐體上部設(shè)有爐蓋13，爐蓋13上設(shè)置有煙氣導(dǎo)出管14，爐蓋13頂部中心之上為料斗15。爐體上部為預(yù)熱段、中部為高溫提純石墨化段、下部為冷卻段。在高溫提純石墨化段由上下電極和爐芯碳耐火材料產(chǎn)生高溫以對(duì)原料進(jìn)行高溫提純并石墨化。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型的實(shí)際使用并不局限于實(shí)施例1，立式煅燒電爐采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的立式煅燒電爐，電爐的外徑為φ2200毫米、高度為6000毫米。爐體上部為預(yù)熱段、中部為高溫提純石墨化段、下部為冷卻段。在高溫提純石墨化段，由上下電極和爐芯碳耐火材料產(chǎn)生高溫以對(duì)原料進(jìn)行高溫提純并石墨化，電極的規(guī)格為φ500毫米高功率石墨電極。爐芯由碳耐火材料層構(gòu)成，碳耐火材料為石墨材料經(jīng)加工而制得，爐芯碳耐火材料層厚度為200毫米。爐芯外碳黑隔熱層采用普通碳黑，厚度為300mm。外壁耐火材料層為普通耐火磚。爐內(nèi)下電極設(shè)有一電極冷卻套，爐下部設(shè)置三個(gè)水冷卻段，以逐步冷卻產(chǎn)品。冷卻后的產(chǎn)品由接料盤排出爐體，接料盤可控制排料速度。爐體的上部爐蓋上設(shè)置有煙氣導(dǎo)出管，將預(yù)熱段及高溫提純段產(chǎn)生的水汽、廢氣以及雜質(zhì)升華所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出爐外。
立式煅燒電爐進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，將原料煅后石油焦以0.3噸/小時(shí)加料量向立式煅燒電爐加料，立式煅燒電爐預(yù)熱溫度1800℃，預(yù)熱時(shí)間5小時(shí)，煅燒溫度2850℃左右，煅燒時(shí)間11小時(shí)，冷卻溫度210℃，冷卻時(shí)間4小時(shí)，加熱直流電壓48V，直流電流29KA。連續(xù)生產(chǎn)55小時(shí)。生產(chǎn)的15.1噸高純石墨碳材提供用于做鋰電池碳負(fù)極材料的原材料，用戶反應(yīng)良好，立式煅燒電爐完全能夠適應(yīng)生產(chǎn)需要。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于由下電極(1)、支撐框架(2)、接料盤(3)、第三冷卻段(4)、電極冷卻套(5)、第二冷卻段(6)、第一冷卻段(7)、碳耐火材料(8)、外壁耐火材料(9)、碳黑隔熱層(10)、爐體外殼(11)、上電極(12)、爐蓋(13)、煙氣導(dǎo)出管(14)和料斗(15)組成；上電極(12)和下電極(1)分別從爐體的上端和下端中心處插入爐體中，爐體內(nèi)圈爐芯為碳耐火材料(8)，碳耐火材料(8)外為碳黑隔熱層(10)，碳黑隔熱層(10)外為外壁耐火材料(9)，外壁耐火材料(9)外為爐體外殼(11)，爐芯碳耐火材料(8)的下端依次連接第一冷卻段(7)、第二冷卻段(6)和第三冷卻段(4)，爐體下端外的下電極(1)在電極外圍設(shè)置有電極冷卻套(5)，在第三冷卻段(4)下部為接料盤(3)，接料盤(3)之下為支撐框架(2)，在爐體上部設(shè)有爐蓋(13)，爐蓋(13)上設(shè)置有煙氣導(dǎo)出管(14)，爐蓋(13)頂部中心之上為料斗(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于立式煅燒電爐的爐體上部為預(yù)熱段、中部為高溫提純石墨化段、下部為冷卻段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于立式煅燒電爐的外徑為φ2200-2600毫米、高度為6000-10000毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于立式煅燒電爐的外徑為φ2200毫米、高度為6000毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于立式煅燒電爐的電極規(guī)格為φ400-700毫米普通功率、高功率或超高功率石墨電極，爐芯碳耐火材料層厚度為200-300毫米；碳黑隔熱層厚度為300-500毫米，碳黑采用普通碳黑；外壁耐火材料層為普通耐火磚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，其特征在于立式煅燒電爐的電極的規(guī)格為φ500毫米高功率石墨電極，爐芯碳耐火材料層厚度為200毫米，碳黑隔熱層厚度為300毫米。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種連續(xù)化生產(chǎn)高純石墨碳材的立式煅燒電爐，由下電極(1)、支撐框架(2)、接料盤(3)、第三冷卻段(4)、電極冷卻套(5)、第二冷卻段(6)、第一冷卻段(7)、碳耐火材料(8)、外壁耐火材料(9)、碳黑隔熱層(10)、爐體外殼(11)、上電極(12)、爐蓋(13)、煙氣導(dǎo)出管(14)和料斗(15)等部件組成。上電極(12)和下電極(1)分別從爐體的上端和下端中心處插入爐體中，爐體內(nèi)圈爐芯為碳耐火材料(8)，碳耐火材料(8)外為碳黑隔熱層(10)，碳黑隔熱層(10)外為外壁耐火材料(9)，外壁耐火材料(9)外為爐體外殼(11)，碳耐火材料(8)的下端依次連接第一冷卻段(7)、第二冷卻段(6)和第三冷卻段(4)，爐體下端外的下電極(1)在電極外圍設(shè)置有電極冷卻套(5)，在第三冷卻段(4)下部為接料盤(3)，接料盤(3)之下為支撐框架(2)，在爐體上部設(shè)有爐蓋(13)，爐蓋(13)上設(shè)置有煙氣導(dǎo)出管(14)，爐蓋(13)頂部中心之上為料斗(15)。
文檔編號(hào)F27B1/00GK2759998SQ200420108700
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者萬紅根, 成朱, 葛秋林, 陳榮, 張小榮 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江焦化煤氣集團(tuán)有限公司