[发明专利]一种立式连续锂电池负极材料生产用炉窑及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种立式连续锂电池负极材料生产用炉窑，解决的问题是石墨化炉炉内温度最高只能达到2600℃，制得的石墨类碳负极材料的石墨化度低，产品合格率低，冷却装置结构复杂、排料系统更换慢，使用寿命短。本发明包括炉体和支撑架，炉体上方设有炉盖，炉体下方设有冷却系统，冷却系统下部设有排料冷却系统；所述的支撑架包括立柱，立柱上设有横梁，炉体设置在横梁上方。本发明炉内物料温度即使达到2800℃，也不会对炉盖造成损坏，大大增大炉盖和炉体的使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料生产领域，具体涉及一种立式连续锂电池负极材料生产用炉窑。

背景技术

在锂离子电池负极材料中，石墨类碳负极材料以其来源广泛，价格便宜，一直是负极材料的主要类型；碳质材料是石墨类锂电池负极材料的主要原料，碳质材料的碳原子为不规则排列，只有在炉窑如石墨化炉内通过2200～3000℃的高温热处理，使碳原子发生再结晶，重新有序排列，才能呈现石墨的晶体结构，从而具有石墨的许多优良性能，如导电性和导热性显著提高，化学和热稳定性更好，杂质减少，硬度降低，更易于机械加工等等。石墨化炉的功能就是使碳质材料转化为人造石墨材料，例如为钢铁冶炼、铝冶炼、负极材料、其它有色金属行业、核工业等可以提供优质碳元素的石墨材料。

目前使用得最为广泛的石墨化炉是艾奇逊炉。艾奇逊炉为敞开式长方形炉体结构，生产过程为将炭化物纵向或横向并列，并在炭化物的周围填充冶金焦和石英沙，在炉体的长度方向通电，利用焦炭的电阻发热，最终使被加热物本身也产生电阻发热；在焦炭的外围再用焦粉、炭黑、硅砂/焦炭/碳化硅混合物等衬料进行热屏蔽以隔热。但是现有的艾奇逊炉不能达到节能减排，操作安全，产品质量稳定的要求。

对此，专利号为“CN201010108180.7”的专利公开了一种“竖式高温连续石墨化炉”。但是这种石墨化炉炉内温度最高只能达到 2600℃，制得的石墨类碳负极材料的石墨化度低，产品合格率低。

传统竖式石墨化炉的冷却系统是在周边冷却装置内设置中央冷却区域，中央冷却区域的冷却需要单独设置冷却水管将冷却水通入中央冷却区域上部，冷却水在从中央冷却区域上部落到中央冷却区域下部后经过排水口排出，同时，物料从中央冷却区域外侧通过并排出，物料通过中央冷却区域时被周边冷却装置和中央冷却区同时冷却，冷却效果好；但是周边冷却装置得下出口需要集成中央冷却区域冷却水的进出口、物料出口等涉及到的阀门和管道等，切要做到互不干扰，总体结构较为复杂，生产过程容易损坏，使用寿命短。

传统竖式石墨化炉的炉盖均是采用多块的耐火砖堆砌而成的平面结构，并辅助设置支撑横梁、吊扣圈架、T型金属栓等结构，结构较为复杂，且相邻耐火砖之间设有填缝剂、粘合剂等，相邻耐火砖之间的缝隙容易密封不严，导致保温效果差，外部空气进入石墨化炉，石墨被氧化，影响产品质量；且高温烧结单个的耐火砖易脱落，使用寿命短，炉盖的正常使用寿命仅为1-3年。平面结构的设置使得耐火砖与炉体高温区较近，耐高温效果差，影响炉内温度的提高。

传统的石墨化炉的排料系统都是设置一个出料口，出料口一旦损坏，需要停产更换，在连续石墨化炉的生产过程中，停产后再生产需要消耗时间长，需要对炉窑重新加热升温，大大增加企业生产成本，且严重影响生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是石墨化炉炉内温度最高只能达到2600℃，制得的石墨类碳负极材料的石墨化度低，产品合格率低，冷却装置结构复杂、排料系统更换慢，使用寿命短，提供一种炉内温度高、结构简单，使用寿命长的立式连续锂电池负极材料生产用炉窑。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种立式连续锂电池负极材料生产用炉窑，包括炉体和支撑架，炉体上方设有炉盖，炉体下方设有冷却系统，冷却系统下部设有排料冷却系统；所述的支撑架包括立柱，立柱上设有横梁，炉体设置在横梁上方。

所述的炉盖为向上凸起的球面结构，所述的炉盖包括若干个扇形块，所述扇形块的顶角处设有弧形槽，扇形块的扇面上设有外层孔和内层孔。