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粉體熱處理爐的制作方法

文檔序號:12758464閱讀:396來源:國知局

本實用新型涉及一種粉體熱處理爐,屬于物料石墨化設備領域。



背景技術:

隨著新能源動力的發展,鋰離子電池越來越被投資者青睞,碳負極材料作為鋰離子電池的關鍵組成部分其市場也面臨井噴式發展。碳負極材料生產過程中的一個關鍵步驟就是石墨化提純。石墨化是指高溫下碳原子由雜亂不規則排列轉變為規則排列的六方平面網狀結構,即石墨微晶結構,其目的是獲得石墨高導電、高導熱、耐腐蝕、耐摩擦等的性能。石墨化溫度可高達3100℃,溫度越高,石墨微晶結構發育越完善,石墨化度提高;同時在如此高的溫度下,其他低熔點的原子均以氣體形式排出,從而實現材料的提純。用來提高石墨化度或純度的設備我們稱作石墨化爐,需要石墨化處理的材料還包括碳納米管、核石墨、天然石墨和人造石墨等。

艾奇遜爐是第一種實現大批量高溫石墨化生產的爐子,其特點是批量大,但是由于其為開放式結構,尾氣無集中處理,使用大量的填料焦炭為電阻發熱,從而造成能耗高,污染環境,溫度不均勻。雖有經過技術改進的內串電極石墨化爐,但能耗高,污染大,溫度不均勻的問題沒得到解決。專利CN201010108189.8公開了一種豎式高溫連續石墨化爐,以上下電極對連接直流電源,以物料為電阻發熱,其缺點是能耗高,加熱效率低。后又出現中頻感應石墨化爐,如中國專利申請號CN201410666556.4公開了一種立式連續感應高溫石墨化爐、中國專利申請號CN201410016297.0公開了一種超高溫石墨化處理設備、中國專利申請號CN201210487294.6公開了一種連續式高溫石墨提純設備、中國專利申請號CN200910042891.6公開了一種石墨提純及石墨化高溫立式連續感應加熱爐、中國專利申請號CN200920009018.2公開了一種連續立式中頻高溫高純石墨生產設備,其特點是加熱效率高,能耗低,但是粉體的導熱系數較低,從而造成爐內材料的溫度均勻性較差,產品的性能參差不齊。

傳統的艾奇遜爐能耗大,污染大,加熱溫度不均勻;現有的立式連續石墨化爐有電極直流加熱爐和感應加熱爐,其大都采用物料自上而下的流動實現連續化生產,但是粉體物料的導熱性能較差,導致爐膛內部溫度不均勻,產品性能良莠不齊。



技術實現要素:

為了解決由于溫度不均勻導致產品性能良莠不齊的情況,本實用新型旨在提供一種粉體熱處理爐,該高溫爐能夠實現粉體物料的連續化生產,且節能效果好,加熱效率高。

為了實現上述目的,本實用新型所采用的技術方案是:

一種粉體熱處理爐,包括具有封閉爐膛的爐殼,設置在封閉爐膛內的坩堝,以及設置在爐殼頂端的保溫蓋;所述保溫蓋開有進料口,該爐殼底端開有出料口;其結構特點是,所述坩堝外壁設有感應線圈;所述坩堝內上部設有轉動盤,以及穿過保溫蓋與轉動盤固定相連的轉動軸。

由此,通過感應線圈對粉體進行加熱,加熱效率高,且節能,轉動盤對實現攪拌功能,從而可以使得粉體被加熱的更加均勻,從而提高了產品質量。

根據本實用新型的實施例,還可以對本實用新型作進一步的優化,以下為優化后形成的技術方案:

為了方便雜質氣體溢出,所述轉動盤的下端設有攪拌凸起,該轉動盤、轉動軸和攪拌凸起內均設有相互連通的排氣通道。同時,排氣通道還可以兼作測溫通道,避免單獨開設測溫孔,從而提高了高溫爐的保溫效果。

優選所述坩堝為石墨坩堝。

優選地,所述感應線圈設置在坩堝外壁與爐殼內壁之間。

優選地,所述轉動盤下端裝有多個位于坩堝內上部的電極;本實用新型通過感應加熱的原理對物料進行加熱,上部電極也可以被感應加熱作為熱源,當電極旋轉時可以充分攪拌粉體物料,提高了溫度均勻性和加熱效率。優選所述轉動軸、轉動盤和電極內設有依次連通的排氣通道,方便及時將雜質氣體排出。

作為一種具體的結構形式,所述電極為筒狀結構,該電極的下端設有斜向通孔,斜向通孔與電極的排氣通道連通,可以方便地將雜質氣體通過排氣通道排出。

令人驚訝的是,高溫爐在工作時電極也加熱。為了實現電極同時被加熱的目標,實現電極加熱和感應線圈加熱的雙重效果,進一步提高高溫爐的加熱效率,所述電極與感應線圈之間的距離為30mm-300mm;更優選地所述電極與感應線圈之間的距離為50mm-200mm。

優選地,所述轉動軸、轉動盤和電極均為石墨材質制成。

為了提高坩堝的使用壽命,所述坩堝外壁與感應線圈之間設有保溫層。

為了提高加熱溫度的均勻性,同時方便攪拌粉體,從而將雜質氣體排出,所述轉動軸的伸出端與驅動裝置相聯;優選轉動軸的轉速不高于6r/min,優選0-3r/min。

優選地,所述爐膛為圓柱狀,所述進料口和出料口均設置在爐膛的軸心線上。

優選地,所述粉體為天然鱗片石墨粉、土狀石墨、人工石墨粉、碳負極材料、焦油碳、瀝青碳、樹脂碳、煤基碳中至少一種。值得說明的是,各成分之間的比例不作要求,任意比例混合均可。

與現有技術相比,本實用新型的有益效果是:

1、采用感應加熱方式進行加熱,效率高,節能。爐膛頂部設置有電極,工作時可以同樣被加熱,作為多點熱源,提高爐體溫度均勻性。多個電極也可以被感應加熱,作為熱源對粉體物料進行加熱,物料經過的高溫區時間更長,加熱更加充分。

2、多電極可以旋轉,在攪拌物料提高溫度均勻性的同時更有利于雜質氣體的溢出,一方面使物料被加熱的更加均勻,雜質氣體更加容易排出,另一方面可以調節進出料的速度,防止爐內物料流動不暢導致的擁堵情況發生。

3、巧妙的利用電極部位設計排氣通道,可以作為雜質氣體溢出時的排氣通道,無需額外增設排氣管道,減少熱量的損失。

4、整個坩堝置于不銹鋼封閉爐膛內,既可以減少熱量的流失又可以隔絕外部空氣。

5、使用中頻加熱,無低壓大電流,不需要低壓整流,減少變壓器銅損與鐵損消耗,其電加熱效率提高50%。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施例的結構原理圖。

具體實施方式

以下將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。需要說明的是,在不沖突的情況下,本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便,下文中如出現“上”、“下”、“左”、“右”字樣,僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致,并不對結構起限定作用。

一種粉體熱處理爐,如圖1所示,包含爐殼11,位于爐膛內的石墨坩堝4,石墨坩堝4上部的轉動盤2,與轉動盤2連接的電極3和轉動軸1,轉動軸1、轉動盤2和電極3上設置有相連通的通道,可以作為雜質氣體的排氣通道,轉動軸1穿過保溫蓋10并通過陶瓷套筒與之絕緣,位于爐膛外部的一端可以連接轉動裝置,還包括坩堝4外層的保溫層5和感應線圈6以及位于進料口位置的進料倉9和位于底部的出料口的冷卻區7和收料倉8。物料由進料倉9緩慢進入坩堝4中,電極3在外部動力下旋轉攪拌物料,一方面使物料內的溫度更加均勻,有利于物料中的雜質氣體溢出,并通過電極3上的通道排出,另一方面電極3同時被感應加熱,由于固定的導熱系數遠遠大于粉體的導熱系數,多個電極作為熱源對粉體物料進行加熱。

所述的轉動軸、轉動盤和電極均為石墨材質。所述轉動盤和轉動軸具有連接后相通的孔道。

所述電極為筒狀結構,數量不小于2根,電極下端具有均勻排布的斜向通孔。所述電極與感應線圈之間的距離設置為30-300mm,優先距離為50-200mm。所述電極旋轉速度不高于6r/min,優選0-3r/min。

所述進料口和出料口位于爐膛軸心上。

所述粉末為天然鱗片石墨粉、土狀石墨、人工石墨粉、碳負極材料、焦油碳、瀝青碳、樹脂碳、煤基碳中至少一種。

上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本實用新型,而不用于限制本實用新型的范圍,在閱讀了本實用新型之后,本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍。

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