[发明专利]石墨提纯及石墨化高温立式连续感应加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应加热炉，特别是一种能实现对颗粒状天然石墨连续提纯工艺、以及能实现对颗粒状天然石墨进行连续石墨化工艺的高温立式连续感应加热炉。

技术背景

天然微晶石墨(俗称土状石墨，学术上称隐晶质石墨)是我国的优势矿产资源之一，与天然鳞片石墨(也称显晶质石墨或晶质石墨)相比微晶石墨提纯技术难度较大，国内外对天然微晶石墨的研究也较少，虽然国内也能少量提纯，但采用的方法大多是氢氟酸湿法工艺，存在工艺复杂、成本高、环境污染严重、回收率低、资源浪费较大的缺点。鳞片石墨的提纯也是以氢氟酸湿法工艺为主，虽然能达到产业化生产，但同样存在工艺复杂、成本高、环境污染严重、回收率低、资源浪费较大的缺点。高温提纯工艺可弥补氢氟酸湿法提纯的不足，具有高效率、低能耗、绿色环保的特点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种采用火法工艺一步提纯颗粒状天然石墨及实现对颗粒状石墨进行连续石墨化工艺的高温立式连续感应加热炉。

本发明的技术方案：一种石墨提纯及石墨化高温立式连续感应加热炉为立式结构，生产工作制为连续工作方式，最高使用温度为3000℃，加热方式为感应加热，加热对象为颗粒状石墨(包括天然石墨颗粒和人造石墨颗粒)和整形包覆后的颗粒状电池石墨负极材料。

加热炉炉膛为一个立式圆柱体空间，中部为加热区，底部为水冷却区，炉膛上方连接进料系统、下方连接出料系统，物料在进料系统和出料系统协调作用下进入炉膛，以均匀速度下落并通过炉膛，物料中的灰份和灰发份在炉膛温度作用以及温度环境下的纯化气体作用下变成挥发物质，该挥发物质在高温反应气压和清扫气体作用下从排放管排到炉外，一步实现连续提纯或连续石墨化工艺。

本高温立式连续感应加热炉，包括进料装置、炉体、炉膛、感应加热线圈、观察窗装置、支撑脚和出料装置，其特征在于：

所述石墨提纯及石墨化高温立式连续感应加热炉为立式结构，其炉体是由底座、外筒和炉盖组成彼此连通的可通水的夹层结构的立式圆柱桶式炉体，底座和炉盖各设有中心孔，炉体是通过底座固定在支撑脚上；

所述炉膛为一个立式圆柱体空间的炉膛，炉膛上端设有上T形法兰套，其上T形法兰套穿过炉盖中心孔伸至炉膛内上部，其炉膛下端设有下T形法兰套，下T形法兰套设有水冷却套，水冷却套固定在炉膛、炉管的下方，下T形法兰套依次穿过水冷却套和底座与炉膛连通，下T形法兰套上设有气咀；炉膛上的炉管下端通过定位环设置在底座中心上，上端通过密封垫与炉盖中心孔处相触；炉管外周上设置保温层和对炉管加热的由独立电源供电的感应加热线圈，其保温层是由内保温层和外保温层及盖板组成，感应加热线圈的数量为1～2个；

所述的炉膛中的上T形法兰套通过三通分别与进料装置和观察窗装置连通，炉膛下T形法兰套与出料装置连通；

所述的炉体上设有排放管、测温装置和一个给气装置，其排放管沿炉体圆周均匀倾斜设置，即排放管沿炉体圆周依次穿过炉体、外保温层、内保温层和炉管与炉膛相通使之形成向上倾斜向外排放结构，测温装置从炉体一侧依次穿过炉体、外保温层和内保温层与炉管外壁相触，所述测温装置所测量的温度作为工艺参考值。给气装置从炉体一侧依次穿过炉体、外保温层内保温层和炉管与炉膛相通；所述的设置在炉体上的排放管的数量不少于2组，其每组为沿圆周均布的两个以上排放管，设置在炉体上的测温装置数量为1～2个。

底座、外筒、炉盖均构成不锈钢夹层结构，夹层内通水冷却，外筒焊接在底座上，底座设有中心孔，中心孔与炉管相通，炉盖与外筒法兰连接，炉盖设有中心孔。

炉膛为一个立式圆柱体空间，冷却套及夹层水冷式炉体均通有冷却水，炉膛上方连接进料装置、下方连接出料装置，物料在进料装置和出料装置协调作用下进入炉膛，以均匀速度下落并通过炉膛，物料中的灰份和灰发份在炉膛温度作用以及温度环境下的纯化气体作用下变成挥发物质，该挥发物质在高温反应气压和清扫气体作用下从排放管排到炉外。

感应加热线圈的数量为1～2个；本加热炉如采用两个感应加热线圈，即两个感应线圈为两个彼此独立的水冷却线圈，由两套独立电源供电，两个感应加热线圈同时加热炉管，使炉膛产生工作温度，以加热炉膛中的颗粒状石墨材料，两个感应加热线圈的工作温度独立可调，炉管通过定位环定位中心，以确保与感应线圈同心，加热均匀。

本炉管上的保温装置由外保温层、内保温层、盖板组成，外保温层为氧化物筒体，内保温层为碳黑，其碳黑保温层填充在氧化物筒体保温层和炉管之间，盖板的作用是防止碳黑泄露到感应线圈上造成绝缘不良。