一種粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線，特別是一種能實現對粉末狀天然石墨連續提純工藝的一種粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線，以及能實現對包括鋰離子電池材料負極在內的粉末狀石墨材料進行連續石墨化、連續碳化工藝的粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線。
【背景技術】
[0002]天然石墨是我國的優勢礦產資源之一，要實現天然石墨的深加工應用，必須對粉末狀天然石墨原礦浮選材料進行提純處理，目前天然石墨提純工藝大多是氫氟酸濕法工藝，存在工藝復雜、環境污染嚴重、回收率低、資源浪費較大的缺點。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服上述濕法工藝缺陷，提供一種采用火法工藝提純包括粉末狀天然石墨在內的一種粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線，以及能實現對包括鋰離子電池負極材料在內的粉末狀石墨類材料進行連續石墨化、連續碳化工藝的粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線。
[0004]本發明的技術方案:一種粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線，包括進料裝置、臥式連續預熱爐、中間料倉、輸料裝置、立式連續感應加熱爐、出料裝置和廢氣廢渣收集裝置，其特征在于所述的進料裝置為臥式結構，包括減速機構、料斗、輸料管和過濾裝置；其中，輸料管內設有帶螺旋葉片的擠料軸，擠料軸橫向貫穿于臥式連續預熱爐中，減速機構驅動擠料軸繞自身中心軸線旋轉；輸料管的軸心線與擠料軸的軸心線為上下平行結構，即輸料管中物料的堆積平面上方設有一個貫通臥式連續預熱爐的排氣通道；該排氣通道的一端與過濾裝置相連通，另一端與中間料倉相連通，過濾裝置設置于臥式連續預熱爐與料斗之間；物料在臥式連續預熱爐中產生的水份和揮發份通過排氣通道和過濾裝置排出生產線外指定位置；進料裝置將物料輸送到中間料倉中；
所述的臥式連續預熱爐包括爐管、加熱器、爐殼和法蘭，其中，爐管與加熱器和進料裝置中的輸料管同軸心設置；臥式連續預熱爐的加熱方式為感應加熱，或電阻加熱；
所述的中間料倉為立式結構，中間料倉側面與臥式連續預熱爐相連通，底部與輸料裝置相連通；該中間料倉包括進氣管、料倉減速機構、攪拌軸、連接法蘭和外殼；其中，攪拌軸為縱向設置，該攪拌軸上設有上下間隔、橫向布置的疏通齒；進氣管設置在中間料倉左側，料倉減速機構設置在中間料倉上端，該料倉減速機構驅動攪拌軸繞自身中心軸線作旋轉運動或擺動，攪拌軸將來自臥式連續預熱爐的物料順暢輸送到底部的輸料裝置中；保護氣體從進氣管中進入，將物料在臥式連續預熱爐中產生的水份和揮發份經排氣通道、過濾裝置排放到生產線外指定位置；
所述的輸料裝置為臥式結構，該輸料裝置上方與中間料倉相連通，左端面與立式連續感應加熱爐相連通，輸料裝置包括螺旋輸料機構、管道和法蘭；螺旋輸料機構將來自中間料倉的物料可控、連續輸送到立式連續感應加熱爐的高溫爐膛中；
所述的立式連續感應加熱爐為立式結構，包括中心攪拌軸、進料管、密封冷卻件、排氣排渣管、感應器、外保溫層、內保溫層、加熱筒體、爐管、冷卻筒體和出料管；加熱筒體與冷卻筒體上下疊置串聯連接；
所述的中心攪拌軸垂直貫穿加熱筒體和冷卻筒體，即中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件、下端面伸出冷卻筒體的下端面的筒體密封冷卻件，中心攪拌軸外周圓柱面設有上下間隔、橫向設置的疏通齒，中心攪拌軸的上下相鄰疏通齒在圓周方位相互錯開設置，中心攪拌軸繞自身中心軸線做旋轉運動或旋轉擺動，或中心攪拌軸在做旋轉運動或旋轉擺動的同時，還沿自身中心軸線做上下往復運動，中心攪拌軸將來自輸料裝置的物料順暢輸送到底部的出料裝置中；
所述的感應器、外保溫層、內保溫層、爐管和中心攪拌軸截面均為圓形結構，且依次由外向里同軸心布置；
所述的進料管與輸料裝置連通，輸料裝置將來自中間料倉的物料輸送至爐管內側與中心攪拌軸外側之間的管狀空間內，即輸料裝置將物料輸送至立式連續感應加熱爐的爐膛加熱區間；
所述的排氣排渣管設置在加熱筒體側面高于進料管位置，排氣排渣管一端與立式連續感應加熱爐的爐膛加熱區間連通，另一端與廢氣廢渣收集裝置連通；
所述的出料管設置在冷卻筒體下端面沿中心攪拌軸外圓周平面位置，出料管上端與冷卻筒體內的物料通道連通，下端與出料裝置連通；
所述的出料裝置為臥式結構，包括螺旋輸料機構、出料閥門、出料裝置進料管、出料裝置出料管和法蘭；其中，出料裝置進料管沒置在出料裝置上方且開口朝上與立式連續感應加熱爐下方的出料管連通，出料裝置出料管沒置在出料裝置下方且開口朝下與出料閥門相連；螺旋輸料機構將來自出料管的物料可控、連續輸送至生產線外的物料容器中；
所述的廢氣廢渣收集裝置包括疏通機構、閥門、凈化收集裝置、水平管道、垂直管道和法蘭，水平管道一端與設置在加熱筒體側面的排氣排渣管相連通，水平管道另一端設置疏通機構；垂直管道與凈化收集裝置相通，垂直管道中設有閥門；疏通機構將殘留在水平管道中的廢渣清除到凈化收集裝置中。
[0005]所述的進料裝置、臥式連續預熱爐、中間料倉、輸料裝置、立式連續感應加熱爐和出料裝置按順序依次串聯連接，連接方式為法蘭連接，或其它方式連接。本發明示意圖采用法蘭連接；即物料從料斗進入生產線，順序經過進料裝置、臥式連續預熱爐、中間料倉、輸料裝置、立式連續感應加熱爐、出料裝置、出料閥門送出生產線，完成連續熱處理全過程；
所述的中心攪拌軸的一端伸出立式連續感應加熱爐，另一端位于爐體內，即中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件，中心攪拌軸下端面設置在冷卻筒體內并靠近冷卻筒體底平面，或與底平面平齊，或中心攪拌軸下端面伸出冷卻筒體下端面的筒體密封冷卻件，中心攪拌軸上端面設置在加熱筒體內并靠近加熱筒體頂平面，或與頂平面平齊；
當采用中心攪拌軸上端面伸出加熱筒體的上端面的密封冷卻件、下端面設置在冷卻筒體內并靠近冷卻筒體底平面位置方案時，位于冷卻筒體底部的出料管設置在冷卻筒體底平面位于中心攪拌軸的中心軸線正下方位置。中心攪拌軸為棒狀實心軸，或管狀空心軸。
[0006]本粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線是由臥式連續預熱爐和立式連續感應加熱爐兩大部分組成，生產工作制為連續工作方式。其中，臥式連續預熱爐為臥式結構，加熱方式為電阻加熱或感應加熱，預熱爐負責蒸發物料中的水份和低溫揮發份，起到干燥物料的作用；立式連續感應加熱爐為立式結構，加熱方式為感應加熱，最高使用溫度為2700°C以上。立式連續感應加熱爐負責實現高溫純化、石墨化、碳化等高溫熱處理工藝。熱處理對象為包括天然石墨顆粒和人造石墨顆粒在內的粉末狀石墨，或整形包覆后的粉末狀電池石墨負極材料，或其它碳材料和非碳材料。
[0007]采用本粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線和火法連續生產工藝對粉末狀石墨材料進行提純，彌補了氫氟酸濕法提純的不足，具有高效率、低能耗、綠色環保的特點。
[0008]本粉末狀石墨連續高溫熱處理生產線中的物料在進料系統和出料系統協調作用下，順序進入臥式連續預熱爐和立式連續感應加熱爐，以均勻、可控速度通過兩個連續爐爐膛，物料中的灰份和灰發份在爐膛溫度作用、純化氣體作用、物料流動作用等多種因素下，變成揮發物質并與物料分離，在高溫反應所產生的氣壓作用下，以及從進氣管進入爐膛的清掃氣體作用下，該揮發物質從排放管排到生產線外，實現了粉末狀石墨連續提純、或連續石墨化、或連續碳