[发明专利]一种针状焦两级煅烧耦合烟气内循环方法及装置

说明书

本发明一种针状焦两级煅烧耦合烟气内循环方法及装置，属于针状焦煅烧技术领域；现有煅烧技术生产的针状焦存在强度低、粉焦率高，产品质量不高的问题；具体是将针状焦煅烧过程分为串联的两级，对工艺过程进行温度控制，将针状焦生焦煅烧为煅后焦；同时对各级产生的高温烟气通过烟气在系统内循环的方式对热量进行合理利用；本发明与传统针状焦煅烧工艺相比，采用两级串联煅烧及温度控制后的针状焦强度上升，热膨胀系数降低，显著提高了针状焦产品的质量；且工艺设置科学，热量利用合理。

技术领域

本发明涉及针状焦煅烧技术领域，具体涉及一种针状焦两级煅烧耦合烟气内循环方法及装置。

背景技术

针状焦是一种生产超高功率电极、特种碳素材料、核石墨等高端碳素制品的原料，具有良好的石墨化性能。用针状焦生产的超高功率石墨电极具有电阻率低、体积密度大、机械强度高、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点，可满足钢铁工业大容量电弧炉的要求。用针状焦生产的锂电负极材料也具有良好的性能。

针状焦按原料的不同分为油系针状焦和煤系针状焦。油系针状焦的原料为石油重油，煤系针状焦的原料为煤焦油馏份油或煤焦油沥青。近年来随着针状焦用量的增长，针状焦的产量也在逐年增加，但高品质针状焦仍需进口。

针状焦的生产工艺主要为原料预处理、延迟焦化和煅烧。其中原料预处理的目的是得到适合生产针状焦的原料，延迟焦化是为了将预处理后的原料进行焦化得到生焦，煅烧是为了将延迟焦化所制备的生焦进一步高温煅烧，以驱除生焦中的水分和挥发分，提高针状焦的含炭量、密度和强度。

目前用于针状焦煅烧的常规工艺以回转窑工艺为主。工艺如下：针状焦生焦从常温迅速进入到高温回转窑窑体内煅烧到1300-1450℃，随着窑体转动，到达窑头进入与针状物料与冷却介质直接接触的直接冷却设备内冷却得到成品，如专利201120119336.1(一种利用回转窑煅烧针状焦的装置)。然而在目前的煅烧工艺中由于针状焦存在骤热骤冷的问题，导致所煅烧的针状焦成品粉焦率高、强度低，尤其是针状焦的关键指标热膨胀系数(CTE)偏高，使得针状焦不能满足生产高等级碳素材料的需求。因此，有必要开发一种新的煅烧工艺以避免上述问题，从而提高针状焦的产品质量。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种针状焦两级煅烧耦合烟气内循环方法及装置，解决现有煅烧技术生产的针状焦强度低、粉焦率高，产品质量低的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种针状焦两级煅烧耦合烟气内循环方法，包括以下步骤：

1）针状焦进入一级煅烧单元，在一级煅烧单元中升温至400-850℃并停留后进入一级冷却单元；

2）在一级冷却单元中针状焦由400-850℃冷却至低于100℃后进入二级煅烧单元；

3）在二级煅烧单元中针状焦由低于100℃升温至1300-1550℃并停留后进入二级冷却单元；

4）在二级冷却单元中针状焦由1300-1550℃冷却至低于80℃后即得煅后焦成品。

优选的，针状焦进入一级煅烧单元以5-50℃/min的升温速率升至400-850℃后进入恒温段，在恒温段内停留10-120min后进入一级冷却单元。

优选的，针状焦进入一级冷却单元，以5-50℃/min的冷却速率冷却至低于100℃后进入二级煅烧单元。

优选的，针状焦进入二级煅烧单元在升温段内以20-500℃/min的升温速率升至1300-1550℃后进入恒温段，在恒温段内停留5-120min后进入二级冷却单元。

优选的，针状焦进入二级冷却单元中，以5-200℃/min的冷却速率冷却至低于80℃后即得煅后焦成品。