[发明专利]细颗粒高体密石墨制品的制备方法及敞开式环式焙烧炉

说明书

技术领域

本发明涉及炭素制品的生产领域，特别是一种细颗粒高体密石墨制品的制备方法，还涉及该制备方法中所应用的敞开式环式焙烧炉。 

背景技术

细颗粒石墨制品广泛用于铸造、高端精密热交换器、保温套、电子及纳米技术。近几年由于国际市场新能源光伏产业迅速发展，用于单晶硅生产的石墨热场等静压石墨材料严重紧缺，而国际细颗粒石墨产品质量不断提高，热场50％的部件正由细颗粒石墨代替等静压石墨，所以细颗粒石墨制品在未来几十年有着广阔的发展前景。 

由于成品率高，目前碳素行业一次焙烧时大部分选用带盖式环式焙烧炉，该炉内置烟道且烟道用格子砖砌成，故热效率较高，焙烧曲线较短，但内置烟道影响装炉量，主要是由于产品与烟气都在一个炉内只用填充料隔绝，这样产品中的挥发份溢出较快，降低了产品的结焦值，这就给产品高体密的要求带来不利的影响。 

使用敞开式环式焙烧炉时，产品与火道之间不只有填充料还有较厚的耐火砖。产品在焙烧时，烟气系统与产品隔绝较好，不会因为系统的负压较大而影响产品的结焦值。但是，敞开式环式焙烧炉由于砌筑火道的耐火砖较厚，这样焙烧过程中与产品温度对应的火道温度较带盖环式炉要低些，造成了焙烧时工艺曲线与工作曲线不同步，由于细颗粒制品自身对抗热膨胀的能力较小，所以在黏结剂成焦阶段升温快速容易造成产品产生裂纹。 

发明内容

为了解决敞开式环式焙烧炉焙烧细颗粒高体密石墨制品时产品容易出现裂纹而导致成品率低的技术问题，本发明提供了一种细颗粒高体密石墨制品的制备方法，还提供了该制备方法中所应用的敞开式环式焙烧炉，使用本发明所述的方法不但可以提高成品率还可以保证产品具有高体积密度。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种细颗粒高体密石墨制品的制备方法，其特征是：由下述步骤组成：配料、混捏、晾料、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化；所述一次焙烧分为低温预热阶段、黏结剂成焦阶段、 高温烧结阶段、冷却阶段；所述低温预热阶段的初始温度为195℃～205℃。 

采用低温点火，使工作曲线能够按照工艺曲线执行。传统操作废气连接炉室不点火，以防止烟道着火，引燃排烟机，这样低温火点火时工艺曲线要求已达400℃左右，而该火道实际温度只有300℃左右，这与工艺曲线相差100℃温差，不能有效执行工艺，需16-24h赶上工艺温度要求，在黏结剂成焦阶段炉内产品很快升温，很容易造成产品裂纹。焙烧细颗粒高体密制品要求340℃前预热，要提升产品质量必须火道温度在195℃～205℃时就点火，才能满足工艺要求300℃时火道温度也同时达到300℃的要求，这样就解决了产品在300-400℃升温过快而造成的裂纹。 

采用敞开式环式焙烧炉代替传统带盖环式焙烧炉对细颗粒高体密石墨进行一次焙烧，能够使一次焙烧品的结焦值到1.62g/cm³以上，可以减少二次浸渍和三次焙烧两个工序，并使二次焙烧后的体积密度高于1.74g/cm³。 

优选所述低温预热阶段的初始温度为200℃。 

优选所述低温预热阶段的明火温度为195℃～400℃，升温速度为6.5℃～7.0℃每小时。 

优选所述黏结剂成焦阶段的明火温度为400℃～700℃，升温速度为9.0℃～9.5℃每小时。 

优选所述高温烧结阶段的明火温度为700℃～900℃，升温速度为8.0℃～8.5℃每小时，在达到最高温度后保温20～40小时。 

优选在配料步骤中，原料中骨料的粒度大于0mm并且小于0.8mm。 

一次焙烧后石墨制品的体积密度为1.65g/cm³～1.68g/cm³。 

上述制备方法中使用的敞开式环式焙烧炉，其特征是：包括炉墙和炉墙围成的电极箱，炉墙中设置有上隔墙和下隔墙，上隔墙和下隔墙及炉墙形成了火道，焙烧炉的上部设置有火道入口，火道入口处下隔墙与上隔墙之间的上部炉墙设置有燃料投放口，焙烧炉的下部设置有火道出口，火道出口与炉墙中的烟道相连。 

与现有技术中燃料在燃烧室中燃烧相比，燃料在火道中燃烧热效率高，传热更快速，有利于火道的工作曲线与工艺曲线同步，减少裂纹，提高成品率。 

优选上部的炉墙还设置有热电偶，所述热电偶设置在火焰燃烧方向与燃料投放口相邻的上隔墙与下隔墙之间，优选热电偶插入火道部分的长度为145mm～160mm，进一步优选热电偶插入火道部分的长度为150mm。