CN107651678B - 一种粉体热处理炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉体热处理炉。所述粉体热处理炉包括具有封闭炉膛的炉壳，设置在封闭炉膛内的坩埚，以及设置在炉壳顶端的保温盖；所述保温盖开有进料口，该炉壳底端开有出料口；所述坩埚外壁与炉壳内壁之间设有感应线圈；所述坩埚内上部设有转动盘，以及穿过保温盖与转动盘固定相连的转动轴。本发明实现了粉体物料的连续化生产，且节能效果好，加热效率高。

Description

一种粉体热处理炉
技术领域
本发明涉及一种粉体热处理炉，属于物料石墨化设备领域。
背景技术
随着新能源动力的发展，锂离子电池越来越被投资者青睐，碳负极材料作为锂离子电池的关键组成部分其市场也面临井喷式发展。碳负极材料生产过程中的一个关键步骤就是石墨化提纯。石墨化是指高温下碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等的性能。石墨化温度可高达3100℃，温度越高，石墨微晶结构发育越完善，石墨化度提高；同时在如此高的温度下，其他低熔点的原子均以气体形式排出，从而实现材料的提纯。用来提高石墨化度或纯度的设备我们称作石墨化炉，需要石墨化处理的材料还包括碳纳米管、核石墨、天然石墨和人造石墨等。
艾奇逊炉是第一种实现大批量高温石墨化生产的炉子，其特点是批量大，但是由于其为开放式结构，尾气无集中处理，使用大量的填料焦炭为电阻发热，从而造成能耗高，污染环境，温度不均匀。虽有经过技术改进的内串电极石墨化炉，但能耗高，污染大，温度不均匀的问题没得到解决。专利CN201010108189.8公开了一种竖式高温连续石墨化炉，以上下电极对连接直流电源，以物料为电阻发热，其缺点是能耗高，加热效率低。后又出现中频感应石墨化炉，如中国专利申请号CN201410666556.4公开了一种立式连续感应高温石墨化炉、中国专利申请号CN201410016297.0公开了一种超高温石墨化处理设备、中国专利申请号CN201210487294.6公开了一种连续式高温石墨提纯设备、中国专利申请号CN200910042891.6公开了一种石墨提纯及石墨化高温立式连续感应加热炉、中国专利申请号CN200920009018.2公开了一种连续立式中频高温高纯石墨生产设备，其特点是加热效率高，能耗低，但是粉体的导热系数较低，从而造成炉内材料的温度均匀性较差，产品的性能参差不齐。
传统的艾奇逊炉能耗大，污染大，加热温度不均匀；现有的立式连续石墨化炉有电极直流加热炉和感应加热炉，其大都采用物料自上而下的流动实现连续化生产，但是粉体物料的导热性能较差，导致炉膛内部温度不均匀，产品性能良莠不齐。
发明内容
为了解决由于温度不均匀导致产品性能良莠不齐的情况，本发明旨在提供一种粉体热处理炉，该高温炉能够实现粉体物料的连续化生产，且节能效果好，加热效率高。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种粉体热处理炉，包括具有封闭炉膛的炉壳，设置在封闭炉膛内的坩埚，以及设置在炉壳顶端的保温盖；所述保温盖开有进料口，该炉壳底端开有出料口；其结构特点是，所述坩埚外壁与炉壳内壁之间设有感应线圈；所述坩埚内上部设有转动盘，以及穿过保温盖与转动盘固定相连的转动轴；优选转动盘下端面上设有搅拌凸起；优选所述坩埚为石墨坩埚。
由此，通过感应线圈对粉体进行加热，加热效率高，且节能，转动盘对实现搅拌功能，从而可以使得粉体被加热的更加均匀，从而提高了产品质量。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
为了方便杂质气体溢出，所述转动盘和转动轴的内均设有相互连通的排气通道。同时，排气通道兼作测温通道，避免单独开设测温孔，从而提高了高温炉的保温效果。
优选地，所述转动盘下端装有多个位于坩埚内上部的电极；本发明通过感应加热的原理对物料进行加热，上部电极也可以被感应加热作为热源，当电极旋转时可以充分搅拌粉体物料，提高了温度均匀性和加热效率。优选所述转动轴、转动盘和电极内设有依次连通的排气通道，方便及时将杂质气体排出。
作为一种具体的结构形式，所述电极为筒状结构；优选电极的下端设有斜向通孔，斜向通孔与电极的排气通道连通，可以方便地将杂质气体通过排气通道排出。
令人惊讶的是，高温炉在工作时电极也加热。为了实现电极同时被加热的目标，实现电极加热和感应线圈加热的双重效果，进一步提高高温炉的加热效率，所述电极与感应线圈之间的距离为30mm-300mm；优选所述电极与感应线圈之间的距离为50mm-200mm。
优选地，所述转动轴、转动盘和电极均为石墨材料制成。
为了提高坩埚的使用寿命，所述坩埚外壁与感应线圈之间设有保温层。
为了提高加热温度的均匀性，同时方便搅拌粉体，从而将杂质气体排出，所述转动轴的伸出端与驱动装置相联；优选转动轴的转速不高于6r/min，更优选为0-3r/min。
优选地，所述炉膛为圆柱状；优选所述进料口和出料口均设置在炉膛的轴心线上。
优选地，所述粉体为天然鳞片石墨粉、土状石墨、人工石墨粉、碳负极材料、焦油碳、沥青碳、树脂碳、煤基碳中至少一种。值得说明的是，各成分之间的比例不作要求，任意比例混合均可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用感应加热方式进行加热，效率高，节能。炉膛顶部设置有电极，工作时可以同样被加热，作为多点热源，提高炉体温度均匀性。多个电极也可以被感应加热，作为热源对粉体物料进行加热，物料经过的高温区时间更长，加热更加充分。
2、多电极可以旋转，在搅拌物料提高温度均匀性的同时更有利于杂质气体的溢出，一方面使物料被加热的更加均匀，杂质气体更加容易排出，另一方面可以调节进出料的速度，防止炉内物料流动不畅导致的拥堵情况发生。。
3、巧妙的利用电极部位设计排气通道，可以作为杂质气体溢出时的排气通道，无需额外增设排气管道，减少热量的损失。
4、整个坩埚置于不锈钢封闭炉膛内，既可以减少热量的流失又可以隔绝外部空气。
5、使用中频加热，无低压大电流，不需要低压整流，减少变压器铜损与铁损消耗，其电加热效率提高50%。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构原理图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
一种粉体热处理炉，如图1所示，包含炉壳11,位于炉膛内的石墨坩埚4，石墨坩埚4上部的转动盘2，与转动盘2连接的电极3和转动轴1，转动轴1、转动盘2和电极3上设置有相连通的通道，可以作为杂质气体的排气通道，转动轴1穿过保温盖10并通过陶瓷套筒与之绝缘，位于炉膛外部的一端可以连接转动装置，还包括坩埚4外层的保温层5和感应线圈6以及位于进料口位置的进料仓9和位于底部的出料口的冷却区7和收料仓8。物料由进料仓9缓慢进入坩埚4中，电极3在外部动力下旋转搅拌物料，一方面使物料内的温度更加均匀，有利于物料中的杂质气体溢出，并通过电极3上的通道排出，另一方面电极3同时被感应加热，由于固定的导热系数远远大于粉体的导热系数，多个电极作为热源对粉体物料进行加热。
所述的转动轴、转动盘和电极均为石墨材质。所述转动盘和转动轴具有连接后相通的孔道。
所述电极为筒状结构，数量不小于2根，电极下端具有均匀排布的斜向通孔。所述电极与感应线圈之间的距离设置为30-300mm，优先距离为50-200mm。所述电极旋转速度不高于6r/min，优选0-3r/min。
所述进料口和出料口位于炉膛轴心上。
所述粉末为天然鳞片石墨粉、土状石墨、人工石墨粉、碳负极材料、焦油碳、沥青碳、树脂碳、煤基碳中至少一种。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (14)

1.一种粉体热处理炉，包括具有封闭炉膛的炉壳（11），设置在封闭炉膛内的坩埚（4），以及设置在炉壳（11）顶端的保温盖（10）；所述保温盖（10）开有进料口，该炉壳（11）底端开有出料口；所述坩埚（4）外壁与炉壳（11）内壁之间设有感应线圈（6）；其特征在于，所述坩埚（4）内上部设有转动盘（2），以及穿过保温盖（10）与转动盘（2）固定相连的转动轴（1）；
所述转动盘（2）下端装有多个位于坩埚（4）内上部的电极（3）；电极（3）被感应加热作为热源，电极（3）旋转时可以充分搅拌粉体物料；
所述转动轴（1）、转动盘（2）和电极（3）内设有依次连通的排气通道；
所述转动轴（1）、转动盘（2）和电极（3）均为石墨材料制成。
2.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述坩埚（4）为石墨坩埚。
3.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述电极（3）为筒状结构。
4.根据权利要求3所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述电极（3）的下端设有斜向通孔。
5.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述电极（3）与感应线圈（6）之间的距离为30mm-300mm。
6.根据权利要求5所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述电极（3）与感应线圈（6）之间的距离为50mm-200mm。
7.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述坩埚（4）外壁与感应线圈（6）之间设有保温层（5）。
8.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述转动轴（1）的伸出端与驱动装置相联。
9.根据权利要求8所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述转动轴（1）的转速不高于6r/min。
10.根据权利要求9所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述转动轴（1）的转速为0-3r/min。
11.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述炉膛为圆柱状。
12.根据权利要求11所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述进料口和出料口均设置在炉膛的轴心线上。
13.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，所述粉体为天然鳞片石墨粉、土状石墨、人工石墨粉、碳负极材料、焦油碳、沥青碳、树脂碳、煤基碳中至少一种。
14.根据权利要求1所述的粉体热处理炉，其特征在于，转动盘下端面上设有搅拌凸起。
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