利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法
【專利摘要】一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，包括：鋪設爐底保溫料、立隔料板、鋪設下墊層、鋪設物料、鋪設電阻料、鋪設引流層、設置透氣通道、鋪設粗保溫料、鋪設細保溫料、石墨化的步驟，在鋪設物料中采用若干坩堝盛裝物料，再將盛裝物料的坩堝沿著爐體的長度方向擺放在下墊層上，各坩堝之間不接觸，本發明中，通過將閑置的碳化硅爐用變壓器和電阻爐組合使用，來生產石墨化材料，由于碳化硅爐用變壓器不能提供大電流，所以通過增大電阻爐的爐阻來提高爐體的熱量，以滿足石墨化的需求。
【專利說明】
利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法
技術領域
[0001]本發明涉及生產石墨化材料的技術領域，尤其涉及一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法。【背景技術】
[0002]使用電阻爐生產碳化硅已經屢見不鮮，但近年來由于環境污染造成的氣候變化， 已經成為人類不得不關注的問題，為了響應國家節能環保的政策，很多企業轉變思想、調整管理思路，從高能耗、高污染、高排放的粗礦式經營方式向節能、降耗、環保的生產方式轉變，而碳化硅爐冶煉由于其高能耗、高污染，已經逐漸被淘汰，尤其是《國家產業結構調整目錄》中，針對小容量的碳化硅冶煉爐，國家明確要求關停，所以小容量碳化硅爐逐漸被淘汰閑置，如何能將其再次利用，并用于生產適合于現代化需求的新型材料，成為各企業變廢為寶、資源整合、優化利用的出路。
[0003]隨著汽車、自動化行業的發展，電池的產能供不應求，作為電池負極材料石墨化的生產，在不增加設備投入的前提下，通過整合閑置的碳化硅冶煉裝備來生產石墨化材料，現有技術中暫無記載。
[0004]眾所周知，碳化硅爐用的變壓器是一種能夠輸出大電壓、低電流的變壓器，而石墨化電阻爐需要的變壓器是能夠輸出低電壓、大電流的變壓器，如何將二者組合使用，并為改造后的電阻爐生產石墨化材料提供所需的足夠熱量，是本發明要解決的主要技術問題。
【發明內容】
[0005]有必要提出一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法。
[0006]—種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，包括以下步驟:鋪設爐底保溫料:將保溫料平鋪在爐體底部；立隔料板:將兩組隔料板沿著爐體的長度方向放置在爐底上，以確定爐芯的大小；鋪設下墊層:在兩組隔料板之間的保溫料的上表面均勻鋪設一層電阻料；鋪設物料:采用若干坩堝盛裝物料，再將盛裝物料的坩堝沿著爐體的長度方向擺放在兩組隔料板之間的下墊層上，相鄰坩堝之間不接觸；鋪設電阻料:將電阻料填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的下墊層上， 以使電阻料將坩堝覆蓋；鋪設引流層:在電阻料上方鋪設一層石墨化焦作為上墊層；設置透氣通道:在上墊層上方預留透氣通道；鋪設粗保溫料:將粗保溫料填充在兩組隔料板的內側隔料板和外側隔料板之間的間隔中，當粗保溫料的鋪灑厚度達到內側隔料板的高度時，把內側隔料板拔出，繼續鋪灑，使得粗保溫料覆蓋在上墊層的上方；鋪設細保溫料:將細保溫料鋪灑在兩組隔料板的外側隔料板與爐墻之間的間隔中，當細保溫料的鋪灑厚度達到外側隔料板的高度時，把外側隔料板拔出，繼續鋪灑，使得細保溫料覆蓋在粗保溫料的上方；石墨化:將工業用高壓電接入碳化硅爐用變壓器，將變壓、整流后的直流電的正、負極分別連接爐體的正極電極、負極電極，開始送電升溫，碳化硅爐用變壓器的起始功率為 2000kw，先以200kw/h的上升功率送電1 Oh，使爐體施加的功率達到4000kw，然后以300kw/h 的上升功率送電l〇h，使爐體施加的功率達到7000kw，再以500kw/h的上升功率送電至達到所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使爐芯溫度達到2900°?3000°。
[0007]本發明中，通過將淘汰閑置的碳化硅爐用變壓器和電阻爐組合使用，來生產石墨化材料，由于碳化硅爐用變壓器不能提供大電流，所以通過增大電阻爐的爐阻來提高爐體的熱量，以滿足石墨化生產的需求。【附圖說明】
[0008]圖1為本發明所使用的電阻爐及其布料示意圖。
[0009]圖2為本發明石墨化送電工藝曲線圖。
[0010]圖中:爐體底部1〇、爐墻20、隔料板30、內側隔料板301、外側隔料板302、爐芯40、坩堝50、保溫料11、下墊層12、上墊層13、爐芯內的電阻料14、粗保溫料15、細保溫料16。【具體實施方式】
[0011]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]參見圖1，本發明實施例提供了一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，包括:鋪設爐底保溫料:將保溫料平鋪在爐體底部10。
[0013]立隔料板:將兩組隔料板30沿著爐體的長度方向放置在爐體底部10上，以確定爐芯40的大小;爐體底部10和爐墻20采用保溫磚砌筑。
[0014]鋪設下墊層:在兩組隔料板30之間的保溫料11的上表面均勻鋪設一層電阻料作為下墊層12,該下墊層的厚度為15cm〇[〇〇15]鋪設物料:采用若干坩堝50盛裝物料，再將盛裝物料的坩堝50沿著爐體的長度方向擺放在兩組隔料板30之間的下墊層12上，相鄰坩堝50之間不接觸。
[0016]鋪設電阻料:將電阻料填充在坩堝50與兩組隔料板30的兩個內側隔料板301之間、 及坩堝50與坩堝50之間的下墊層12上，以使電阻料將坩堝50覆蓋。
[0017]鋪設引流層:在電阻料上方鋪設一層厚度為5cm?10cm的石墨化焦作為上墊層13， 此時，下墊層12、爐芯內的電阻料14、上墊層13組成爐芯40,爐芯內的電阻料14即為填充在坩堝50與兩組隔料板30的兩個內側隔料板301之間、及坩堝50與坩堝50之間的電阻料。
[0018]設置透氣通道:在上墊層13上方預留透氣通道。[〇〇19]鋪設粗保溫料:將粗保溫料15鋪灑在內側隔料板301與外側隔料板302之間的間隔中，當粗保溫料15的鋪灑厚度達到內側隔料板301的高度時，把內側隔料板301拔出，繼續鋪灑，使得粗保溫料15覆蓋在上墊層13的上方。粗保溫料15覆蓋在上墊層13上的厚度不小于 30cm〇
[0020]鋪設細保溫料:將細保溫料16鋪灑在外側隔料板302與爐墻20之間的間隔中，當細保溫料16的鋪灑厚度達到外側隔料板302的高度時，把外側隔料板302拔出，繼續鋪灑，使得細保溫料16覆蓋在粗保溫料15的上方；石墨化:將工業用高壓電接入碳化硅爐用變壓器，將經過碳化硅爐用變壓器變壓、整流后的直流電的正、負極分別連接爐體的正極電極、負極電極，開始送電升溫，碳化硅爐用變壓器的起始功率為2000kw，先以200kw/h的上升功率送電10h，使爐體施加的功率達到 4000kw，然后以300kw/h的上升功率送電10h，使爐體施加的功率達到7000kw，再以500kw/h 的上升功率送電至達到所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使爐芯溫度達到2900° ?3000°。
[0021]參見圖2,剛開始送電時，爐阻較大，由于引流層的設置，從而使得變壓器與引流層之間迅速形成回路，以使變壓器持續穩定送電。[〇〇22]由于坩堝50是未經過石墨化，為了避免坩堝50受損，導致物料污染，所以施加功率較小，然后以200kw/h送電，爐芯內的電阻料14從上到下緩慢傳遞熱量，逐步發熱，溫度上升，l〇h后，加快施加功率為300kw/h，此過程后，爐芯40溫度達到2300°?2500°，坩堝已經石墨化，然后功率自由上升至變壓器額定功率時，例如，以500kw/h?1000 kw/h的功率上升， 爐芯40溫度達到最高，約為2900°以上，坩堝50內的物料徹底完成石墨化過程，此時即爐芯內的電阻料14也完成石墨化過程。例如爐芯內的電阻料14選用無煙煤、瀝青焦或石油焦時， 經過此石墨化過程后，可以作為高品質增碳劑使用、銷售，其含碳量達到98.5%以上，為企業帶來可觀的經濟效益。需要明確的是，填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的電阻料，被稱作為爐芯內的電阻料14。
[0023]所以本發明中，在坩堝50內的物料石墨化得到電池負極材料的同時，爐芯內的電阻料14也作為副產品，完成了石墨化的過程，一舉兩得，兩種產物同時為公司創造最大化的經濟效益。本發明采用坩堝50盛裝物料，可以將物料與電阻料隔離分開，避免污染。
[0024]電池負極材料的石墨化需要吸收大量的熱量來實現，由于碳化硅爐用變壓器只能輸出小電流，根據Q=I2Rt，Q為熱量，I為電流，R為電阻，t為時間，可以通過增大電阻R來實現 Q的提高，所以本發明中采用下墊層12、爐芯內的電阻料14和上墊層13將坩堝50包圍，生產過程中，通過測溫裝置的檢測，本發明石墨化生產過程中的最高溫度可達到2926°，相比較于現有技術中的石墨化爐的瞬時溫度2300°?2600°，電阻料的發熱已經足夠滿足材料的石墨化。[〇〇25]但是石墨化生產過程中，由于爐芯40的溫度很高，封閉的坩堝50內部承受的熱量和壓力也很大，各種揮發熱量和揮發物質如果不能被合理排出，存在內部壓力過大而爆炸的危險，這在現實生產中，某些生產廠家是發生過的，所以為了避免事故的發生，在給坩堝 50提供足夠的熱量的同時，還需要做好泄壓保護工作，本發明中，通過設置透氣通道來給爐芯泄壓，該透氣通道采用透氣性較好的材料制成。例如采用粒徑大小不一的透氣材料混合而制成該透氣通道。[〇〇26]進一步，在物料鋪設步驟中，相鄰坩堝50之間間隔5cm?10cm的距離，該距離用于在坩堝50之間填充電阻料。如此，下墊層12、填充在坩堝之間的電阻料、上墊層13將坩堝50 的四周均勻包圍起來，在電阻料發熱時，坩堝50周圍均勻受熱，使得坩堝50內的物料受熱均勻，反應徹底。
[0027] 進一步，所述下墊層12使用的電阻料的電阻率大于爐芯內的電阻料14的電阻率。 當爐體通電時，爐芯內的電阻料14和下墊層12均發熱，為了避免下墊層12被擊穿，進而導致爐體底部10的擊穿，將下墊層12的電阻率設計為要大于爐芯內的電阻料14的電阻率，這樣在給坩堝50提供足夠熱量時，爐體底部10不存在擊穿的危險。[〇〇28]進一步，所述下墊層12的厚度為20cm，爐芯內的電阻料14覆蓋在坩堝50上方的厚度為2cm?5cm。同理，下墊層12較厚，也是為了避免下墊層12被擊穿，避免爐體底部10擊穿。
[0029]進一步，在透氣通道設置步驟中，透氣通道采用粒徑大小不一的透氣材料混合而制成。
[0030]進一步，爐芯內的電阻料14為煅后無煙煤、煅后瀝青焦、煅后石油焦中的一種或至少兩種混合。當采用三種混合時，煅后無煙煤、煅后瀝青焦、煅后石油焦的混合比例為1:3: 6。所述下墊層12使用的電阻料為煅前焦。所述煅前焦為煅前石油焦或煅前瀝青焦。
[0031]進一步，所述細保溫料16的粒度小于粗保溫料15的粒度，細保溫料粒徑為小于 1_，粗保溫料的粒徑為1_?5_，細保溫料16粗保溫料15采用粒度較小的細保溫料16覆蓋在粗保溫料15的上方，保溫料之間的粒度差形成了保溫梯度，保溫效果更好。
[0032]上述方法可以用于冶煉鋰電池用的負極材料。
[0033]本發明實施例方法中的步驟可以根據實際需要進行順序調整、合并和刪減。[〇〇34]本發明實施例裝置中的模塊或單元可以根據實際需要進行合并、劃分和刪減。
[0035]以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特征在于，包括以 下步驟:鋪設爐底保溫料:將保溫料平鋪在爐體底部；立隔料板:將兩組隔料板沿著爐體的長度方向放置在爐底上，以確定爐芯的大小；鋪設下墊層:在兩組隔料板之間的保溫料的上表面均勻鋪設一層電阻料；鋪設物料:采用若干坩堝盛裝物料，再將盛裝物料的坩堝沿著爐體的長度方向擺放在 兩組隔料板之間的下墊層上，相鄰坩堝之間不接觸；鋪設電阻料:將電阻料填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的下墊層上， 以使電阻料將坩堝覆蓋；鋪設引流層:在電阻料上方鋪設一層石墨化焦作為上墊層；設置透氣通道:在上墊層上方預留透氣通道；鋪設粗保溫料:將粗保溫料填充在兩組隔料板的內側隔料板和外側隔料板之間的間隔 中，當粗保溫料的鋪灑厚度達到內側隔料板的高度時，把內側隔料板拔出，繼續鋪灑，使得 粗保溫料覆蓋在上墊層的上方；鋪設細保溫料:將細保溫料鋪灑在兩組隔料板的外側隔料板與爐墻之間的間隔中，當 細保溫料的鋪灑厚度達到外側隔料板的高度時，把外側隔料板拔出，繼續鋪灑，使得細保溫 料覆蓋在粗保溫料的上方；石墨化:將工業用高壓電接入碳化硅爐用變壓器，將變壓、整流后的直流電的正、負極 分別連接爐體的正極電極、負極電極，開始送電升溫，碳化硅爐用變壓器的起始功率為 2000kw，先以200kw/h的上升功率送電1 Oh，使爐體施加的功率達到4000kw，然后以300kw/h 的上升功率送電l〇h，使爐體施加的功率達到7000kw，再以500kw/h的上升功率送電至達到 所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使爐芯溫度達到2900°?3000°。2.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:在物料鋪設步驟中，相鄰坩堝之間間隔5cm?10cm的距離，該距離用于在坩堝之間 填充電阻料。3.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述下墊層使用的電阻料的電阻率大于填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與 坩堝之間的電阻料的電阻率。4.如權利要求3所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述下墊層的厚度為20cm〇5.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:在透氣通道設置步驟中，透氣通道采用粒徑大小不一的透氣材料混合而制成。6.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的電阻料為煅后無煙煤、煅 后瀝青焦、煅后石油焦中的一種或至少兩種混合。7.如權利要求6所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述填充在坩堝與內側隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的電阻料為煅后無煙煤、煅 后瀝青焦、煅后石油焦三種混合，煅后無煙煤、煅后瀝青焦、煅后石油焦的混合比例為1:3: 6〇8.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述下墊層使用的電阻料為煅前焦。9.如權利要求8所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述煅前焦為煅前石油焦或煅前瀝青焦。10.如權利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產石墨化材料的方法，其特 征在于:所述細保溫料的粒度小于粗保溫料的粒度。
【文檔編號】C01B31/04GK106082189SQ201610411989
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610411989.4, CN 106082189 A, CN 106082189A, CN 201610411989, CN-A-106082189, CN106082189 A, CN106082189A, CN201610411989, CN201610411989.4
【發明人】鄧華強
【申請人】鄧華強