[发明专利]一种石墨化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨化炉，属于石墨化炉领域。

背景技术

随着新能源动力的发展，锂离子电池越来越被投资者青睐，碳负极材料作为锂离子电池的关键组成部分其市场也面临井喷式发展。碳负极材料生产过程中的一个关键步骤就是提高石墨化度和提高纯度。石墨化是指高温下碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等的性能。石墨化温度可高达3100℃，温度越高，石墨微晶结构发育越完善，从而石墨化度提高；同时在如此高的温度下，其他低熔点的原子均以气体形式排出，从而实现材料的提纯。完成石墨化度高或纯度提高的设备我们称作石墨化炉，需要石墨化处理的材料还包括碳纳米管、核石墨、天然石墨和人造石墨等。

艾奇逊炉是实现大批量高温石墨化生产的石墨化炉，其特点是批量大，但是由于其为开放式结构，尾气无集中处理，使用大量的填料焦炭为电阻发热，从而造成能耗高，污染环境，温度不均匀。虽有经过技术改进的内串电极式石墨化炉，但能耗高，污染大，温度不均匀的问题没得到解决。中国专利CN201010108189.8公开了一种竖式高温连续石墨化炉，以上下电极对连接直流电源，以物料为电阻发热，其缺点是能耗高，加热效率低。后又出现中频感应石墨化炉，如中国专利CN201410666556.4公开的一种立式连续感应高温石墨化炉、中国专利CN201410016297.0公开的一种超高温石墨化处理设备、中国专利CN201210487294.6公开的一种连续式高温石墨提纯设备、中国专利CN200910042891.6公开的石墨提纯及石墨化高温立式连续感应加热炉、中国专利CN200920009018.2公开的连续立式中频高温高纯石墨生产设备等，其特点是加热效率高，能耗低，但是粉体的导热系数较低，从而造成炉内材料的温度均匀性较差，产品的性能参差不齐，并且这些石墨化炉均有炉壳结构，除了需要炉壳冷却水冷却外，还限制了加热炉的体积大小，同时维护成本过高，实际中并未实现物料的大批量生产。

发明内容

本发明旨在提供一种石墨化炉，该石墨化炉无炉壳，无保温层，可以使得炉体体积不受限制，一次投入后维护成本极低，尤其适合物料热处理的大批量连续生产。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种石墨化炉，其结构特点是，包括位于炉体外侧用于感应加热物料的感应线圈，该感应线圈为封装感应线圈；所述石墨化炉为无金属炉壳石墨化炉，设置在石墨化炉最外层的感应线圈兼作炉壳。

由此，本发明以封装感应线圈兼作外层炉壳，不再设置传统的金属炉壳，使炉体大小不再受金属炉壳的限制，即可以减去金属炉壳的体积，炉壳直径通常为加热线圈的1.2-1.8倍，降低占地面积，又可以省去金属炉壳的制造成本和冷却成本，同时不再使用传统的碳毡、石墨毡、刚玉等保温材料，直接利用粉体物料导热性较差的特点，在感应线圈内侧形成保温层，利用电磁感应磁场可以穿过非导体的特性，对粉体物料直接加热，极大地提高了石墨化炉的加热效率。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

所述感应线圈上部为转动盘，转动盘边缘部分由支撑体支撑，优选转动盘边缘由感应线圈支撑；所述转动盘上设有搅拌轴，该搅拌轴贯穿转动盘并固定在转动盘上；优选所述搅拌轴上设有调节搅拌轴伸入炉体内部长度的调节结构；优选所述搅拌轴由石墨材料制成。由此，以搅拌轴对物料进行搅拌，提高了炉内物料的温度均匀性。搅拌轴可以调节伸入炉体内长度，当搅拌轴下部由于氧化磨损等损耗后可以通过调节伸入炉体内的长度来实现新的补充，当搅拌轴由于氧化和磨损造成损耗时，可以直接调节其在炉内的长度，避免拆炉更换的麻烦，同时省去保温层和内部坩埚带来的损耗，大大降低生产成本，方便物料的大批量规模化生产。

所述转动盘上还固定有转动轴，转动轴与外部驱动装置相联带动转动盘旋转。由此，搅拌轴旋转时同时起到搅拌作用，使物料加热过程更均匀。

为了方便杂质气体快速溢出，所述搅拌轴内部设有沿轴线的通孔，作为炉体内杂质的排气通道和测温通道，优选搅拌轴上具有均匀分布的由外向内斜向上的开孔。由此，方便杂质气体通过斜向开孔进入搅拌轴的排气通道内。

进一步地，所述转动盘上固定有多个搅拌轴；多个搅拌轴沿转动盘中心线均匀分布；优选搅拌轴边缘到感应线圈的距离为50-500mm。由此，搅拌轴被感应线圈加热形成二级加热元件，可以提高加热区域面积，同时进一步提高炉内温度，提高加热效率；此外，搅拌轴可以通电发热进一步加热物料。