專利名稱：一種高純石墨化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高純石墨化裝置。
背景技術：
近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，作為許多重要工業(yè)領域原材料的 高純石墨粉材料得到了越來越廣泛的應用。比如半導體單晶爐、鋰電子 充電電池、飛機和高速列車的剎車片，核反應堆減速裝置，為了滿足強 大的市場需求，許多炭素廠都在用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法和現(xiàn)有的設備生產(chǎn)石 墨粉，這種方法主要包括下述四項主要步驟 一、煅燒是把原料在隔 絕空氣的條件下，經(jīng)過120(TC左右高溫的熱處理過程；二、石墨化煅 燒過的原料稱煅后石油焦，雖各項理化指標均有很大提高，但仍不具備 石墨的特性。為此，需把它們放入石墨化電爐內(nèi)，利用其自身的電阻特
性，在強電流的作用下，升溫至230(TC以上，使其六角型的碳原子平面
網(wǎng)絡從二維空間的無序重迭變?yōu)槿S空間的有序重迭；三、化學提純
大多石墨化產(chǎn)品的雜質(zhì)含量在0.3°/。左右，但高純石墨要求在0.05%以下， 方法是往爐內(nèi)通入氯氣和氟里昂，把殘存的高溶點雜質(zhì)先化合成鹵化物 再加以排除，明顯提高產(chǎn)品的純度；四、冷卻降溫為保證高純石墨粉 中的灰份不超標，必須杜絕產(chǎn)品仍在高溫狀態(tài)時和空氣接觸，為此在高 純石墨粉正式出爐前必須進行強制冷卻。其方法是少量地、持續(xù)不斷地 往爐體上灑水降溫，灑水多了也會產(chǎn)生氧化反應，因此只能慢慢等其降 溫。這種傳統(tǒng)的方法最大的特點是采用間歇方式，煅燒與石墨化是在兩 種分開設置的裝置內(nèi)進行，石墨化、化學提純與降溫冷卻是在石墨化爐 內(nèi)在不同的階段分別進行，從煅燒、石墨化、化學提純與冷卻出爐最少 需要十天的時間， 一爐一爐地生產(chǎn)，生產(chǎn)效率底。費時、費力，工作環(huán)境也很差。另外，為了保證產(chǎn)品的純度，避免保溫料和其混合后造成污 染，還需先把原材料裝入石墨坩鍋內(nèi)，加蓋密封后再放入石墨化電爐中， 工序繁瑣、復雜，石墨電爐的空間利用率也很低。更大的問題是原料~~^
石油焦在煅燒爐內(nèi)已經(jīng)升溫到了 1200°C，但為避免高溫接觸空氣后產(chǎn)生 的氧化反應，必須使其冷卻降溫后才能出爐，而裝入石墨電爐后又需從 頭開始加溫，這就大大增加了電能的消耗，浪費了能源，生產(chǎn)成本高。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有高純石墨化裝置的上述不足，本實用新型提供一種生 產(chǎn)效率高、生產(chǎn)周期短的高純石墨化裝置。
本實用新型的基本結構是根據(jù)石墨化電爐的尺寸澆筑一座混凝土 框架，把目前在全國炭素廠普遍使用的艾奇遜石墨化爐修建在框架上， 再把罐式煅燒爐設置在艾奇遜石墨化爐上，使艾奇遜石墨化爐下具備了 足夠的改建空間。然后在這個空間里修建漏斗式化學提純裝置和水循環(huán) 冷卻出料裝置，使石墨電爐中的物料能通過化學提純漏斗和循環(huán)水冷卻 裝置自動流出爐外，不用再象建在地面上的傳統(tǒng)石墨化爐那樣，只能等 其自然冷卻后再由人工把它們挖出來。
本高純石墨化裝置包括艾奇遜石墨化爐、罐式煅燒爐，艾奇遜石墨 化爐具有耐火磚爐墻，在耐火磚爐墻的內(nèi)側設置著由石墨塊構成的石墨 墻，在耐火磚爐墻與石墨墻之間的間隔中填充著粉狀耐火保溫材料，一 般用石墨粉，在艾奇遜石墨化爐設置著最少一對石墨電極，罐式煅燒爐 有耐火磚爐墻，在耐火磚爐墻的內(nèi)側設置著保溫層，保溫層的內(nèi)側設置 著物料罐和火道，物料罐與火道依次相隔，在物料罐的頂部設置著加料
斗，罐式煅燒爐設置在艾奇遜石墨化爐的上面，其特征是艾奇遜石墨 化爐由混凝土框架支在空中， 一般艾奇遜石墨化爐的爐底距離地面為4
米至7米，在艾奇遜石墨化爐底有下料口，緊靠下料口設置著化學提純
漏斗，還設置著用于通氯氣和氟氣的通氣管，通氣管設置在化學提純漏 斗的上口，在化學提純漏斗外套著冷卻水套，在冷卻水套設置著進水管 和出水管， 一般出水管設置在冷卻水套的上部，進水管設置在冷卻水套的下部。
上述的高純石墨化裝置，其特征是還設置著氯氣罐和氟氣罐，使 用時，氯氣罐和氟氣罐用通氣軟管與通氣管聯(lián)接通。
本高純石墨化裝置利用了混凝土框架，把艾奇遜石墨化爐修建在框 架上，把傳統(tǒng)的罐式煅燒爐直接修建在艾奇遜石墨電爐的上方。把現(xiàn)有 傳統(tǒng)方法生產(chǎn)高純石墨粉時所必需的原料煅燒爐與石墨化電爐上下建在 一起，煅燒、石墨化、化學提純與冷卻出爐在一個共同的高溫爐腔內(nèi)完 成，在一個共同的爐腔內(nèi)完成全部物理化學反應，明顯縮短了生產(chǎn)周期， 從煅燒、石墨化、化學提純與冷卻出爐僅用一天的時間，大幅度降低了 生產(chǎn)周期，而且是高純石墨粉材料的自動化連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率， 省時省力，明顯降低了能源消耗，改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了環(huán)境污染。

圖1是本高純石墨化裝置實施例的主視圖。 圖2是沿圖1中A—A線的剖視圖。 圖3本高純石墨化裝置石墨爐的供電電路圖。 圖4是本高純石墨化裝置的工作剖面圖。 上述圖中
1、加料斗2、罐式煅燒爐 3、混凝土底圈 5、石墨電極 6、耐火磚底圈 7、出水管 9、通氣管 10、混凝土框架 11、冷卻水套
13通氣軟管 17、耐火磚爐墻 21、下料口 25、爐腔 29、工字梁 33、煅后焦
14、氯氣罐 18、保溫層 22、耐火磚爐墻 26、橫氣管 30、進水軟管 .34、石墨化焦
4、艾奇遜石墨化爐 8、化學提純漏斗 12、進水管 16、火道 20、橫火道
15、氟氣罐 19、物料罐 23、石墨粉 27、下料口 28、出水軟管
31、三相變壓器 32、整流柜
24、石墨墻
35、高純石墨粉
36、水
具體實施方式
下面結合實施例及其附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的具體實施方式
不局限于下述的實施例。
圖1與圖2描述的高純石墨化裝置包括艾奇遜石墨化爐4、罐式煅燒 爐2，艾奇遜石墨化爐4具有耐火磚爐墻22，在耐火磚爐墻22的內(nèi)側設 置著由石墨塊構成的石墨墻24，在耐火磚爐墻22與石墨墻24之間的間 隔中填充著石墨粉23，在艾奇遜石墨化爐4設置著四個石墨電極5，罐 式煅燒爐2有耐火磚爐墻17，在耐火磚爐墻17的內(nèi)側設置著保溫層18， 保溫層18的內(nèi)側設置著物料罐19和火道16，物料罐19與火道16依次 相隔，在物料罐19的頂部設置著加料斗1，罐式煅燒爐2下有作為底座 的混凝土底圈3，混凝土底圈3設置在艾奇遜石墨化爐4的上面，在混凝 土底圈3的內(nèi)側為下料口 21，本高純石墨化裝置的特征是艾奇遜石墨 化爐4的爐底為耐火磚底圈6，艾奇遜石墨化爐4由耐火磚底圈6下的混 凝土框架10支在距離地面的6米處，耐火磚底圈6的內(nèi)側為下料口 27， 在下料口 27下緊靠下料口 27設置著兩個并列的化學提純漏斗8，本高純 石墨化裝置還設置著通氣管9，通氣管9與設置在兩個化學提純漏斗8上 口之間的橫氣管26組成三通形式，通氣管9經(jīng)橫氣管26與化學提純漏 斗8的上口相通。在化學提純漏斗8外套著冷卻水套11，冷卻水套11內(nèi) 充滿水，冷卻化學提純漏斗8內(nèi)的高純石墨粉，本實施例的冷卻水套ll 也是漏斗形，在冷卻水套11的上部設置著出水管7，在冷卻水套11的下 部設置著進水管12。
本石墨化裝置配置著氯氣罐14與氟氣罐15使用，使用時，氯氣罐 14和氟氣罐15用通氣軟管13與通氣管9聯(lián)接通。
本石墨化裝置使用時配置的供電裝置參見圖3,由三相變壓器31的 三相低壓(20V—100V)次級輸出端與整流柜32的輸入端聯(lián)接，三相交 流電經(jīng)整流柜32整流后成低壓直流電，整流柜32的輸出端子用軟銅板 與艾奇遜石墨化爐4的兩個電極5聯(lián)接，變壓器31的三相接線點與艾奇 遜石墨化爐4的另外兩個電極5聯(lián)接。
..下面結合實施例說明本高純石墨化裝置的工作過程，參見圖4。本 高純石墨化裝置把罐式煅燒爐2建在了艾奇遜石墨化電爐4的上方，爐體內(nèi)部直接連通，罐式煅燒爐2煅燒后的(石油焦)煅后焦33可帶著自 身1200'C的物理熱直接進入艾奇遜石墨電爐4內(nèi)，利用強電流的功率繼 續(xù)升溫，直至230(TC以上，使之晶體結構發(fā)生變化，逐漸質(zhì)變?yōu)槭?焦34。同時也在230(TC以上的高溫中排除了硫、氮等多種雜質(zhì)，完成了 高純石墨生產(chǎn)過程的第二步驟。隨后，己變成石墨的物料繼續(xù)向下運動， 進入了化學提純漏斗8內(nèi)。在這里和外部輸入的氯、氟化學氣體相遇， 使物料中殘存的硅、鐵、鈣、釩等微量雜質(zhì)和相關氣體產(chǎn)生化合反應， 形成相應的鹵化物和氟化物等無害氣體排出爐外，石墨的純度得以進一 步提高，達到了高純度、高質(zhì)量的標準。最后是冷卻降溫階段。為了避 免產(chǎn)品在高溫狀態(tài)下接觸空氣后產(chǎn)生的氧化反應，必須在出爐前把其快 速地強行冷卻下來。為此在爐體的最底部裝置了水循環(huán)冷卻降溫冷卻水 套ll，使爐內(nèi)的石墨從230(TC以上降低到20(TC以下，最后由活塞式往 復出料機推出爐外。
權利要求1、一種高純石墨化裝置，它包括艾奇遜石墨化爐、罐式煅燒爐，艾奇遜石墨化爐具有耐火磚爐墻，在耐火磚爐墻的內(nèi)側設置著由石墨塊構成的石墨墻，在耐火磚爐墻與石墨墻之間的間隔中填充著粉狀保溫材料，在艾奇遜石墨化爐設置著最少一對石墨電極，罐式煅燒爐有耐火磚爐墻，在耐火磚爐墻的內(nèi)側設置著保溫層，保溫層的內(nèi)側設置著物料罐和火道，物料罐與火道依次相隔，在物料罐的頂部設置著加料斗，罐式煅燒爐設置在艾奇遜石墨化爐的上面，其特征是艾奇遜石墨化爐由混凝土框架支在空中，在艾奇遜石墨化爐底有下料口，緊靠下料口設置著化學提純漏斗，還設置著用于通氯氣和氟氣的通氣管，通氣管設置在化學提純漏斗的上口，在化學提純漏斗外套著冷卻水套，在冷卻水套設置著出水管和進水管。
2、 根據(jù)權利要求1所述的高純石墨化裝置，其特征是冷卻水套 的出水管設置在冷卻水套的上部，進水管設置在冷卻水套的下部。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的高純石墨化裝置，其特征是還設置著氯氣罐和氟氣罐，使用時，氯氣罐和氟氣罐用通氣軟管與通氣管聯(lián) 接通。
專利摘要一種高純石墨化裝置，它包括艾奇遜石墨化爐與罐式煅燒爐，罐式煅燒爐設置在艾奇遜石墨化爐的上面，其特征是艾奇遜石墨化爐由混凝土框架支在空中，在艾奇遜石墨化爐底有下料口，緊靠下料口設置著化學提純漏斗，還設置著用于通氯氣和氟氣的通氣管，通氣管設置在化學提純漏斗的上口，在化學提純漏斗外套著冷卻水套，在冷卻水套設置著進水管和進水管。本高純石墨化裝置還設置氯氣罐和氟氣罐，使用時，氯氣罐和氟氣罐用通氣軟管與通氣管聯(lián)接通。本高純石墨化裝置內(nèi)可完成煅燒、石墨化、化學提純與冷卻出爐的生產(chǎn)過程。生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短。
文檔編號C01B31/00GK201280434SQ200820078278
公開日2009年7月29日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權日2008年8月8日
發(fā)明者韓林霖, 韓貫斗 申請人:韓貫斗