[发明专利]利用石油焦或无烟煤连续生产高纯散状人造石墨的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工程材料非金属材料领域，具体涉及利用石油焦或无烟煤连续生产高纯散状人造石墨的设备与方法。

背景技术

高纯散状人造石墨是利用石油焦或无烟煤经过一定工艺手段加工生产的一种重要产品，由于其优良性能决定了它在众多工业领域有广泛应用。高纯散状人造石墨可以生产炭电极、石墨坩埚、连续铸造粉、铸造芯；还可作为炼钢生产中的增碳剂；在电气工业中广泛用来做电源、电刷、碳棒、石墨垫圈、高温密封圈、高温润滑剂、电视机显像管涂层等等。

目前，国内散状石墨主要来源于石墨电极生产时的副产品，使用的是艾奇逊石墨化炉和内热串接石墨化炉两种设备，利用上述两种设备进行生产时存在三大缺点，其一是生产不能连续作业；其二是能耗较高，一般均在3200kWh/t以上；其三炉内温度分布不均匀，生产时还要加入电阻料和石英砂，导致散状石墨产品中的杂质含量较多，质量不稳定。

发明内容

针对现有散状石墨生产方法存在的问题，本发明提供一种利用石油焦或无烟煤连续生产高纯散状人造石墨的设备和方法。

该种方法使用一种可以连续生产的立式石墨化电炉，该炉结构及部件包括进料斗(1)、石墨电极(2)、炉顶(3)、下炉壳(7)、炉底冷却水套(8)、冷却器(9)、测温孔(10)、出料斗(11)，其中，炉顶(3)由耐火材料与钢板构成，下炉壳(7)由内衬和钢板构成，内衬材料由内至外分别为氧化铝空心球浇注料(4)、莫来石浇注料(5)、纤维毡(6)，炉底冷却水套(8)由钢板焊接而成，冷却器(9)利用法兰与炉底冷却水套(8)连接，冷却器(9)内横向交错排列冷却水管，出料斗(11)上的出料口布置在炉底中心，大小同进料斗(1)的进料口相同，出料斗(11)通过法兰与冷却器(9)连接，冷却器与下炉壳设测温孔(10)，其特征在于本立式石墨化炉利用交流电源供电，连接交流电源三相导线的三根石墨电极(2)在同一圆周上成正三角形布置并从炉顶(3)插入到炉内，石墨电极的插入深度为炉膛净高度的1/2～2/3，在炉顶石墨电极分布圆上设三个挥发分及蒸汽引出口(12)，进料斗(1)上的进料口设在电极围成的正三角中心部位。

本发明方法以一定粒度的石油焦或无烟煤为原料，以前述的立式石墨化炉为主要设备进行散状人造石墨的生产。生产时的工艺步骤包括原料入炉、干燥、煅烧、冷却、出炉5个工序。具体操作如下：

将备好的石油焦或无烟煤送入到本项发明所设计的立式石墨化电炉中，接通电源，石墨化炉开始加热升温，其中，石油焦或无烟煤的粒度以1-30mm为宜；

随着炉内温度上升，物料先后经过干燥、煅烧阶段，这阶段产生的蒸汽和挥发分将通过挥发分及蒸汽引出口排出；

由于三相交流电的电极成正三角形布置，在生产状态下电流集中在正三角形区间内横向流动，在正三角形区间内可形成一个高温区，当物料在高温区内温度升至2950-3050℃后停留1.5-2.5小时。

物料石墨化完成后，进入炉底冷却器冷却，冷却到200～300℃出料，自然冷却至室温进行分装。

使用本项发明的立式石墨化炉进行连续生产时，每隔10～30min装入一次炉料、排出一次产品，物料自进料口进入到从出料口排出共需3～4小时。

另外需要说明的是，正三角形区外距离电极所处圆周一定距离的靠近炉壳部分温度偏低，可以形成一个保温区。生产时由于冷却器和炉体相连接的口径几乎和三相电极所在的同心圆直径相等，所以，正三角形区域内的物料保温结束后可以顺利下落到冷却器中，而充填到保温区内的炉料由于正对的底部有炉底冷却水套等形成的隔板，无法下落到冷却器中，留在原处一直起到保温层的作用。

附图说明

图1为本发明所用连续式石墨化电炉主视图，其中，1、进料斗；2、石墨电极；3、炉顶；4、内衬(氧化铝空心球)；5、内衬(莫来石)；6、纤维毡；7、下炉壳；8、炉底冷却水套；9、冷却器；10、测温孔；11、出料斗；

图2为本发明所用连续式石墨化炉俯视图，其中，12、挥发分及蒸汽引出口。

具体实施方式