[发明专利]一种球形石墨加工方法及其设备系统

说明书

技术领域

本发明涉及对天然石墨材料进行球化成型处理的方法，尤其是对天然鳞片石墨进行球化成型的物理加工方法及其相关设备系统。

背景技术

球形石墨可以应用于特种涂料、高级电刷以及锂离子电池负极材料的原料等等。

以前在特种涂料中应用的是石墨微粉用作润滑剂，而现在使用球形石墨可以提高分散性能，球形度好，其随机分散性好，对其润滑性能也有很大改善。在高级电刷中，球形石墨振实密度比较高，可与粘结剂充分接触，在压型过程可以得到最大的密度。

自1991年索尼公司的商用电池首次问世以来，可充电锂离子电池负极材料发生了很大变化，从初期的聚合物碳化得到的硬碳材料，到人造石墨主要是MCMB占据统治地位，到现在天然石墨占到负极材料市场的50％。

天然石墨有着独特的六角形结构，对于锂离子的脱嵌非常有利，但其形状及其不规则，TAP值低，结构松散，导致其不可逆容量高，电池容量低，无法直接用于电池。

为了改善天然石墨的电化学性能，需要通过物理或化学的方法对其进行改性处理，其中就有将天然鳞片石墨进行粉碎、分级加工成球形颗粒，提高振实密度。而目前球形石墨的加工制备工艺存在较多缺点，比如加工时间长、不能连续生产、回收效率低下等。在中国专利CN1699479A中提到了一种晶体球化石墨的生产制备工艺，其中球化时间为1.5-2小时，筛分时间为8-10分钟，而且其回收效率不足70％。

发明内容

本发明目的是为提高球形石墨加工效率和成品率，提供了一种球形石墨加工方法并给出该加工方法使用的设备系统。

为实现上述目的，本发明给出的将天然石墨加工成球形石墨方法包括以下步骤：

(1)球化处理：把D50＝50±5μm的石墨材料在加入成球介质的高效粉碎机中进行球化处理；

(2)多重分级：把球化处理后的球形石墨在高效分级装置中进行连续分级，以得到D50在3-35μm的球形石墨。

在上述加工方法中，所述的天然石墨原料为天然结晶鳞片石墨。

在上述加工方法中，所述的球化处理是连续处理，天然结晶鳞片石墨在高效粉碎机中的平均停留时间为20-40分钟。

在上述加工方法中，所述的多重分级是连续过程，球形石墨平均停留时间为2-5分钟，得到多种规格产品，分级重数可以为2-5重，可以得到2-5种规格产品。

在上述加工方法中，得到的球形石墨的粒径分布呈正态分布，D50为3-35μm。

在上述加工方法中，高效分级装置除得到正常粒度产品外，还得到大于35μm的粗颗粒，粗颗粒自动返回到高效粉碎机中再次球化处理。

本发明给出的加工方法是在一个完全密封的设备系统中实现的。该设备系统包括有高效粉碎机、高效分级装置、产品分级收集装置，高效粉碎机的出口与高效分级装置的入口相连通，高效分级装置的成品出口与产品分级收集装置相连通，产品分级收集装置中收集大于35μm粗球形石墨颗粒腔室的出口通过管道与高效粉碎机的入口相连通。

在上述设备系统中，所述的高效粉碎机可以是气流涡旋粉碎机或者超微粉碎机，高效粉碎机中加入的成球介质为球形，直径为3-10mm，其材质可以是钢、铜、铝或其合金等。

本发明制备球形石墨的优点在于：制备周期短，成品产率高，加工设备紧凑，安全环保。

具体实施例：

本实施例为生产D50为5、10、15、20、25μm五种规格产品的实例。

将1吨天然鳞片石墨(-100目)加入到高效粉碎机中球化处理30分钟，然后依次通过25、20、15、10、5μm的五重分级设备，得到了25μm产品213KG，20μm产品325KG，15μm产品187KG，10μm产品98KG，5μm产品91KG，一次回收率可以达到90％以上。另外，分级后大于35μm的粗球形石墨颗粒可以经管道被送回到高效粉碎机中进行再次球化和多重分级处理。