石墨化炉及人造石墨负极材料石墨化生产方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨化炉及人造石墨负极材料石墨化生产方法。该石墨化炉的炉体为上端开口的箱体结构，炉体的开口端用炉盖密封，在相对的两个炉体侧墙上装有导电电极，炉体内部分布有若干个石墨导电板。该石墨化生产方法中，不使用物料容器或物料舟皿，而是采用将待石墨化的原料直接置于炉膛中实施石墨化处理，可以提高物料装炉量，产量提升25％；加热过程中热损小，电耗大幅度降低，比普通的炉用电单耗每吨至少节省1000kw/h。炉内四周不用保温料填装，出料时避免引入杂质，产品纯度高；集中引导治理烟气，尾渣回收利用，实现清洁能源生产，环境保护提高95％以上；利用风冷冷却系统，炉体结构简单，节约水资源。

Graphitization furnace and method for graphitization of artificial graphite negative electrode material

The invention discloses a graphitization furnace and a method for producing graphite anode material. The furnace body of the graphitization furnace is a box body structure with an opening at the upper end, and the open end of the furnace body is sealed by a furnace cover, and a conductive electrode is arranged on the side wall of the two furnace bodies. The graphite production method, do not use the material container or boat material, instead of using the graphitization furnace will be placed directly in the implementation of raw materials of graphite in the material can improve the loading amount, the yield increased 25%; small heat loss during the heating process, power consumption is greatly reduced, ordinary furnace electricity consumption per ton save at least 1000kw/h. The furnace around without insulation material filled, to avoid the introduction of impurities during discharge, high product purity; centralized governance guide flue gas, slag recycling, to achieve cleaner production, environmental protection increased by more than 95%; the air cooling system, a furnace body has the advantages of simple structure, saving water resources.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池碳负极材料
，特别是涉及一种人造石墨负极材料的石墨化设备及方法。
技术介绍
锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于笔记本电脑、移动电话和仪器仪表诸多便携式电子仪器设备中。近年来，随着电子产品及车载与储能设备对小型化、轻量化及多功能、长时间驱动化的要求不断提高，对锂离子电池高能量密度化、高倍率性能且长循环寿命的要求不断提升。人造石墨经超高温石墨化热处理后具有容量高、循环寿命长、性能稳定等显著优势，在锂离子电池负极材料中得到广泛应用。因此，高温石墨化是制备人造石墨负极材料必备的工艺之一。目前，大多数传统方法采用的是艾奇逊石墨化炉(简称艾奇逊炉)来加工人造石墨负极材料。艾奇逊炉的原理是通过电流流经炉内电阻料而使电阻料产生大量热能，然后再将热能传递到产品，最终实现产品石墨化。使用艾奇逊炉加工负极材料需送电30～40个小时，每吨产品的电耗在15000～16000度，电单耗高，而且对环境污染比较大。为了克服艾奇逊炉的缺陷，现在很多企业采用内串石墨化炉。内串石墨化炉的原理则是通过将产品以一定方式在炉内串接在一起，通电时使电流流经产品本身而产生大量热能并达到一定温度(通常在3000～3100℃)而实现产品石墨化。内串石墨化炉加工负极材料需送电20～30个小时，每吨产品的电耗在13000～13500度，生产成本比艾奇逊炉节省大概20～30％，电单耗低，节省成本，不需电阻料，对环境污染小。但是，现有的内串石墨化炉生产方法也有不如人意之处：一是负极材料需要用物料容器或物料舟皿盛装，由于物料容器或物料舟皿是随着负极物料一起升温和降温的辅助工具，在石墨化工艺中消耗大量的热量，导致石墨化成本显著提高。二是为了保温和防止炉内物料氧化，炉内四周用石油焦粉的保温料填装，出料时会造成保温料不易清理而引入杂质，导致产品纯度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石墨化炉和人造石墨负极材料石墨化生产方法，该方法的生产效率高、成本低，所制备的人造石墨负极材料产品纯度高。具体而言，石墨化过程中不使用物料容器或物料舟皿以及保温料，而是将人造石墨直接置于炉膛中实施石墨化处理，可以提高物料装炉量，产量提升至少25％；加热过程中热损小，电耗大幅度降低，比普通的炉用电单耗每吨至少节省1000kw/h；还可以节省大量的用于作电阻料的冶金焦和石墨化焦，从而大幅降低了能耗和生产成本，经济效益十分显著。并且，该石墨化炉采用空冷实现炉体的散热，炉体结构简单，节约水资源。为实现上述目的，本专利技术提供一种石墨化炉，包括炉体和炉盖，其中，炉体为上端开口的箱体结构，炉体的开口端用炉盖密封，在相对的两个炉体侧墙上装有导电电极，在炉体内部从一侧炉体侧墙上的导电电极到另一侧炉体侧墙上的导电电极之间，分布有若干个石墨导电板。优选的是，所述炉体的箱体结构是采用耐火保温砖砌成。优选的是，导电电极由多块石墨块拼成，石墨块与炉体侧墙之间严密接触。优选的是，炉体侧墙上嵌入多根导电电极。优选的是，石墨导电板等间距平行分布在两侧炉体侧墙的导电电极之间。优选的是，炉盖与炉体可拆卸连接。进一步地，该炉盖上还设有导气孔。本专利技术中，所述导气孔与废气处理设备连接，例如与除尘塔、除硫塔和排浆池依次用管道连接。进一步地，在炉底设有循环风冷系统。例如在炉体下面设有通风管道，风机设置在通风管道一端，通过风机的送风，带动空气在通风管道流动来散热。进一步地，该石墨化炉还包括吸料系统，该吸料系统由吸料板和机械手组成。进一步的，所述机械手为程控机械手。本专利技术还提供了使用上述石墨化炉的人造石墨负极材料石墨化生产方法，包括下述步骤：a.将待石墨化的人造石墨原料直接装入石墨化炉炉膛内，不额外使用物料容器或物料舟皿；b.将石墨导电板插入原料中，用炉盖密封石墨化炉炉体的开口端；c.向炉内送电进行石墨化；d.停止向炉内送电，冷却；e.出料。优选地，步骤a中，待石墨化的人造石墨原料为石墨焦、沥青焦、针状焦和中间相碳微球的一种或几种。优选地，步骤b中，石墨化加热过程中挥发的废气通过炉盖上的导气孔排出进行集中处理。更优选，首先通入除尘塔取出废气中的颗粒粉尘，然后经过除硫塔去除废气中的硫，最后通过排浆池对废气进行中和，并将收集到的废渣集中，用于后续处理。优选地，步骤c中，向炉内送电的模式为：送电初期电流密度20～25A/cm2，送电时间为18～24小时，送电后期将电流密度提升至28A/cm2以使炉内的产品温度提升至2800～3200℃，保温10～12小时。优选地，步骤d中，冷却方式为风冷。例如，在石墨化炉炉体下方设有通风管道，风机设置在通风管道一端。通过风机的送风，带动空气在通风管道流动来散热，实现冷却。优选地，步骤d中，冷却时间为24～48小时。上述方法中，不填装保温料。优选地，在步骤e中，采用吸料系统出料。启动吸料系统出料之前首先打开炉盖。吸料时，首先将靠近石墨化炉顶部和炉壁周围氧化的物料吸入尾料仓，然后再将剩余的物料吸入成品仓。本专利技术还提供了适用于上述方法的石墨化系统，包括本专利技术的石墨化炉、除尘塔、除硫塔和排浆池，其中，石墨化炉的炉盖上设有导气孔，所述导气孔与除尘塔、除硫塔和排浆池依次用管道连接。除尘塔、除硫塔和排浆池用于处理从石墨化炉排出的废气。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.经砌入炉体侧墙内的石墨导电电极送电，在炉体侧墙内可装入多根电极，冷却好，送电快，易于更换，从而可以节省建炉费用。2.石墨化炉利用人造石墨物料本身做发热体，电流及温度分布比较均匀，升温速度快，从开始通电至达到石墨化高温只需6-10小时，大大缩短了通电加热时间。3.石墨化炉内不用电阻料和物料容器，可以提高物料装炉量，产量提升至少25％；加热过程中热损小，电耗大幅度降低，比普通的炉用电单耗每吨至少节省1000kw/h；还可以节省大量的用于作电阻料的冶金焦和石墨化焦，经济效益十分显著。4.利用风冷冷却系统，炉体结构简单，节约水资源。5.炉内四周不用保温料填装，出料时避免引入杂质，产品纯度高。6.采用程控机械手吸料系统，可以准确地吸出靠近石墨化炉顶部和石墨化炉壁周围氧化的物料，保证产品的纯度。7.集中引导治理烟气，尾渣回收利用，实现清洁能源生产，环境保护提高95％以上。附图说明图1为石墨化炉的立体结构示意图。图2为石墨化系统。附图标记说明：1、炉体侧墙；2、炉体侧墙；3、炉体侧墙；4、炉体侧墙；5、石墨块；6、石墨导电板；7、机械手；8、吸料板；9、通风管道；10、炉盖；11、导气孔；12、除尘塔；13、除硫塔；14、排浆池；具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但本领域技术人员了解下文旨在阐述本专利技术而非限制本专利技术。任何在本专利技术基础上做出的改进和变化都在本专利技术的保护范围之内。如图1和图2所示，石墨化炉炉体为采用耐火保温砖砌成上端开口的长方体箱体结构，炉体侧墙1、2、3、4处于同一高度，炉体尺寸为4×4×10m。所述的石墨化炉炉体侧墙1和2的一定高度处对称地固定着分别由八块石墨块5拼成的两个导电电极，石墨块与炉体墙之间严密接触。生产时电源正负极接于其上，使电流导入炉内。采用多功能天车将待石墨化的人造石墨粉料填充到石墨化炉炉体内，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨化炉，包括炉体和炉盖，其特征在于，炉体为上端开口的箱体结构，炉体的开口端用炉盖密封，在相对的两个炉体侧墙上装有导电电极，在炉体内部从一侧炉体侧墙上的导电电极到另一侧炉体侧墙上的导电电极之间，分布有若干个石墨导电板。优选地，所述炉体的箱体结构是采用耐火保温砖砌成。还优选地，炉盖与炉体可拆卸连接。

【技术特征摘要】
1.一种石墨化炉，包括炉体和炉盖，其特征在于，炉体为上端开口的箱体结构，炉体的开口端用炉盖密封，在相对的两个炉体侧墙上装有导电电极，在炉体内部从一侧炉体侧墙上的导电电极到另一侧炉体侧墙上的导电电极之间，分布有若干个石墨导电板。优选地，所述炉体的箱体结构是采用耐火保温砖砌成。还优选地，炉盖与炉体可拆卸连接。2.如权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，导电电极由多块石墨块拼成，石墨块与炉体侧墙之间严密接触。优选地，炉体侧墙上嵌入多根导电电极。还优选地，石墨导电板等间距平行分布在两侧炉体侧墙的导电电极之间。3.如权利要求1或2所述的石墨化炉，其特征在于，炉盖上还设有导气孔，优选所述导气孔与废气处理设备连接，更优选废气处理设备为依次用除尘塔、除硫塔和排浆池依次用管道连接。优选地，该石墨化炉还包括吸料系统，该吸料系统由吸料板和机械手组成。还优选地，机械手为程控机械手。4.如权利要求1-3任一项所述的石墨化炉，其特征在于，在石墨化炉底部设有循环风冷系统。优选地，在炉体下面设有通风管道，风机设置在通风管道一端。5.一种人造石墨负极材料石墨化生产方法，其包括下述步骤：a.将待石墨化的人造石墨原料直接装入石墨化炉炉膛内，不额外使用物料容器或物料舟皿；优选地，所述的原料为石油焦、沥青焦、针状焦和中间相碳微球的一种或几种。b.将石墨导电板插入原料中，用炉盖密封石墨化炉炉体的开口端；c.向炉内送电进行石墨化；d.停止向炉内送电，冷却；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其修，郭庆，
申请(专利权)人：广东东岛新能源股份有限公司，湛江市聚鑫新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44