利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)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(chǎn)石墨化材料的方法，包括：鋪設(shè)爐底保溫料、立隔料板、鋪設(shè)下墊層、鋪設(shè)物料、鋪設(shè)電阻料、鋪設(shè)引流層、設(shè)置透氣通道、鋪設(shè)粗保溫料、鋪設(shè)細(xì)保溫料、石墨化的步驟，在鋪設(shè)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)石墨化材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)石墨化材料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]使用電阻爐生產(chǎn)碳化硅已經(jīng)屢見不鮮，但近年來由于環(huán)境污染造成的氣候變化， 已經(jīng)成為人類不得不關(guān)注的問題，為了響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保的政策，很多企業(yè)轉(zhuǎn)變思想、調(diào)整管理思路，從高能耗、高污染、高排放的粗礦式經(jīng)營方式向節(jié)能、降耗、環(huán)保的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，而碳化硅爐冶煉由于其高能耗、高污染，已經(jīng)逐漸被淘汰，尤其是《國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄》中，針對小容量的碳化硅冶煉爐，國家明確要求關(guān)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(chǎn)適合于現(xiàn)代化需求的新型材料，成為各企業(yè)變廢為寶、資源整合、優(yōu)化利用的出路。
[0003]隨著汽車、自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，電池的產(chǎn)能供不應(yīng)求，作為電池負(fù)極材料石墨化的生產(chǎn)，在不增加設(shè)備投入的前提下，通過整合閑置的碳化硅冶煉裝備來生產(chǎn)石墨化材料，現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)石墨化材料提供所需的足夠熱量，是本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)石墨化材料的方法，包括以下步驟:鋪設(shè)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?。讳佋O(shè)下墊層:在兩組隔料板之間的保溫料的上表面均勻鋪設(shè)一層電阻料；鋪設(shè)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(shè)電阻料:將電阻料填充在坩堝與內(nèi)側(cè)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(shè)引流層:在電阻料上方鋪設(shè)一層石墨化焦作為上墊層；設(shè)置透氣通道:在上墊層上方預(yù)留透氣通道；鋪設(shè)粗保溫料:將粗保溫料填充在兩組隔料板的內(nèi)側(cè)隔料板和外側(cè)隔料板之間的間隔中，當(dāng)粗保溫料的鋪灑厚度達(dá)到內(nèi)側(cè)隔料板的高度時(shí)，把內(nèi)側(cè)隔料板拔出，繼續(xù)鋪灑，使得粗保溫料覆蓋在上墊層的上方；鋪設(shè)細(xì)保溫料:將細(xì)保溫料鋪灑在兩組隔料板的外側(cè)隔料板與爐墻之間的間隔中，當(dāng)細(xì)保溫料的鋪灑厚度達(dá)到外側(cè)隔料板的高度時(shí)，把外側(cè)隔料板拔出，繼續(xù)鋪灑，使得細(xì)保溫料覆蓋在粗保溫料的上方；石墨化:將工業(yè)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(fù)極分別連接爐體的正極電極、負(fù)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?fàn)t體施加的功率達(dá)到4000kw，然后以300kw/h 的上升功率送電l〇h，使?fàn)t體施加的功率達(dá)到7000kw，再以500kw/h的上升功率送電至達(dá)到所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使?fàn)t芯溫度達(dá)到2900°?3000°。
[0007]本發(fā)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(chǎn)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(chǎn)的需求?！靖綀D說明】
[0008]圖1為本發(fā)明所使用的電阻爐及其布料示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)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(nèi)側(cè)隔料板301、外側(cè)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(nèi)的電阻料14、粗保溫料15、細(xì)保溫料16?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，包括:鋪設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)電阻料:將電阻料填充在坩堝50與兩組隔料板30的兩個(gè)內(nèi)側(cè)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(shè)引流層:在電阻料上方鋪設(shè)一層厚度為5cm?10cm的石墨化焦作為上墊層13， 此時(shí)，下墊層12、爐芯內(nèi)的電阻料14、上墊層13組成爐芯40,爐芯內(nèi)的電阻料14即為填充在坩堝50與兩組隔料板30的兩個(gè)內(nèi)側(cè)隔料板301之間、及坩堝50與坩堝50之間的電阻料。
[0018]設(shè)置透氣通道:在上墊層13上方預(yù)留透氣通道。[〇〇19]鋪設(shè)粗保溫料:將粗保溫料15鋪灑在內(nèi)側(cè)隔料板301與外側(cè)隔料板302之間的間隔中，當(dāng)粗保溫料15的鋪灑厚度達(dá)到內(nèi)側(cè)隔料板301的高度時(shí)，把內(nèi)側(cè)隔料板301拔出，繼續(xù)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(shè)細(xì)保溫料:將細(xì)保溫料16鋪灑在外側(cè)隔料板302與爐墻20之間的間隔中，當(dāng)細(xì)保溫料16的鋪灑厚度達(dá)到外側(cè)隔料板302的高度時(shí)，把外側(cè)隔料板302拔出，繼續(xù)鋪灑，使得細(xì)保溫料16覆蓋在粗保溫料15的上方；石墨化:將工業(yè)用高壓電接入碳化硅爐用變壓器，將經(jīng)過碳化硅爐用變壓器變壓、整流后的直流電的正、負(fù)極分別連接爐體的正極電極、負(fù)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?fàn)t體施加的功率達(dá)到 4000kw，然后以300kw/h的上升功率送電10h，使?fàn)t體施加的功率達(dá)到7000kw，再以500kw/h 的上升功率送電至達(dá)到所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使?fàn)t芯溫度達(dá)到2900° ?3000°。
[0021]參見圖2,剛開始送電時(shí)，爐阻較大，由于引流層的設(shè)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(xù)穩(wěn)定送電。[〇〇22]由于坩堝50是未經(jīng)過石墨化，為了避免坩堝50受損，導(dǎo)致物料污染，所以施加功率較小，然后以200kw/h送電，爐芯內(nèi)的電阻料14從上到下緩慢傳遞熱量，逐步發(fā)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(dá)到2300°?2500°，坩堝已經(jīng)石墨化，然后功率自由上升至變壓器額定功率時(shí)，例如，以500kw/h?1000 kw/h的功率上升， 爐芯40溫度達(dá)到最高，約為2900°以上，坩堝50內(nèi)的物料徹底完成石墨化過程，此時(shí)即爐芯內(nèi)的電阻料14也完成石墨化過程。例如爐芯內(nèi)的電阻料14選用無煙煤、瀝青焦或石油焦時(shí)， 經(jīng)過此石墨化過程后，可以作為高品質(zhì)增碳劑使用、銷售，其含碳量達(dá)到98.5%以上，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。需要明確的是，填充在坩堝與內(nèi)側(cè)隔料板之間、及坩堝與坩堝之間的電阻料，被稱作為爐芯內(nèi)的電阻料14。
[0023]所以本發(fā)明中，在坩堝50內(nèi)的物料石墨化得到電池負(fù)極材料的同時(shí)，爐芯內(nèi)的電阻料14也作為副產(chǎn)品，完成了石墨化的過程，一舉兩得，兩種產(chǎn)物同時(shí)為公司創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)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(fù)極材料的石墨化需要吸收大量的熱量來實(shí)現(xiàn)，由于碳化硅爐用變壓器只能輸出小電流，根據(jù)Q=I2Rt，Q為熱量，I為電流，R為電阻，t為時(shí)間，可以通過增大電阻R來實(shí)現(xiàn) Q的提高，所以本發(fā)明中采用下墊層12、爐芯內(nèi)的電阻料14和上墊層13將坩堝50包圍，生產(chǎn)過程中，通過測溫裝置的檢測，本發(fā)明石墨化生產(chǎn)過程中的最高溫度可達(dá)到2926°，相比較于現(xiàn)有技術(shù)中的石墨化爐的瞬時(shí)溫度2300°?2600°，電阻料的發(fā)熱已經(jīng)足夠滿足材料的石墨化。[〇〇25]但是石墨化生產(chǎn)過程中，由于爐芯40的溫度很高，封閉的坩堝50內(nèi)部承受的熱量和壓力也很大，各種揮發(fā)熱量和揮發(fā)物質(zhì)如果不能被合理排出，存在內(nèi)部壓力過大而爆炸的危險(xiǎn)，這在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，某些生產(chǎn)廠家是發(fā)生過的，所以為了避免事故的發(fā)生，在給坩堝 50提供足夠的熱量的同時(shí)，還需要做好泄壓保護(hù)工作，本發(fā)明中，通過設(shè)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(jìn)一步，在物料鋪設(shè)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(fā)熱時(shí)，坩堝50周圍均勻受熱，使得坩堝50內(nèi)的物料受熱均勻，反應(yīng)徹底。
[0027] 進(jìn)一步，所述下墊層12使用的電阻料的電阻率大于爐芯內(nèi)的電阻料14的電阻率。 當(dāng)爐體通電時(shí)，爐芯內(nèi)的電阻料14和下墊層12均發(fā)熱，為了避免下墊層12被擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致爐體底部10的擊穿，將下墊層12的電阻率設(shè)計(jì)為要大于爐芯內(nèi)的電阻料14的電阻率，這樣在給坩堝50提供足夠熱量時(shí)，爐體底部10不存在擊穿的危險(xiǎn)。[〇〇28]進(jìn)一步，所述下墊層12的厚度為20cm，爐芯內(nèi)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(jìn)一步，在透氣通道設(shè)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(jìn)一步，爐芯內(nèi)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(dāng)采用三種混合時(shí)，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(jìn)一步，所述細(xì)保溫料16的粒度小于粗保溫料15的粒度，細(xì)保溫料粒徑為小于 1_，粗保溫料的粒徑為1_?5_，細(xì)保溫料16粗保溫料15采用粒度較小的細(xì)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(fù)極材料。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例方法中的步驟可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行順序調(diào)整、合并和刪減。[〇〇34]本發(fā)明實(shí)施例裝置中的模塊或單元可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行合并、劃分和刪減。
[0035]以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特征在于，包括以 下步驟:鋪設(shè)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?。讳佋O(shè)下墊層:在兩組隔料板之間的保溫料的上表面均勻鋪設(shè)一層電阻料；鋪設(shè)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(shè)電阻料:將電阻料填充在坩堝與內(nèi)側(cè)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(shè)引流層:在電阻料上方鋪設(shè)一層石墨化焦作為上墊層；設(shè)置透氣通道:在上墊層上方預(yù)留透氣通道；鋪設(shè)粗保溫料:將粗保溫料填充在兩組隔料板的內(nèi)側(cè)隔料板和外側(cè)隔料板之間的間隔 中，當(dāng)粗保溫料的鋪灑厚度達(dá)到內(nèi)側(cè)隔料板的高度時(shí)，把內(nèi)側(cè)隔料板拔出，繼續(xù)鋪灑，使得 粗保溫料覆蓋在上墊層的上方；鋪設(shè)細(xì)保溫料:將細(xì)保溫料鋪灑在兩組隔料板的外側(cè)隔料板與爐墻之間的間隔中，當(dāng) 細(xì)保溫料的鋪灑厚度達(dá)到外側(cè)隔料板的高度時(shí)，把外側(cè)隔料板拔出，繼續(xù)鋪灑，使得細(xì)保溫 料覆蓋在粗保溫料的上方；石墨化:將工業(yè)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(fù)極 分別連接爐體的正極電極、負(fù)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?fàn)t體施加的功率達(dá)到4000kw，然后以300kw/h 的上升功率送電l〇h，使?fàn)t體施加的功率達(dá)到7000kw，再以500kw/h的上升功率送電至達(dá)到 所述碳化硅爐用變壓器的額定輸出功率，維持2h?5h，使?fàn)t芯溫度達(dá)到2900°?3000°。2.如權(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特 征在于:在物料鋪設(shè)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(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)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(nèi)側(cè)隔料板之間、及坩堝與 坩堝之間的電阻料的電阻率。4.如權(quán)利要求3所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)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(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特 征在于:在透氣通道設(shè)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(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特 征在于:所述填充在坩堝與內(nèi)側(cè)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(quán)利要求6所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特 征在于:所述填充在坩堝與內(nèi)側(cè)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(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)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(quán)利要求8所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)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(quán)利要求1所述的利用碳化硅爐用變壓器和電阻爐生產(chǎn)石墨化材料的方法，其特 征在于:所述細(xì)保溫料的粒度小于粗保溫料的粒度。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK106082189SQ201610411989
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號(hào)201610411989.4, CN 106082189 A, CN 106082189A, CN 201610411989, CN-A-106082189, CN106082189 A, CN106082189A, CN201610411989, CN201610411989.4
【發(fā)明人】鄧華強(qiáng)
【申請人】鄧華強(qiáng)