一种粉末状石墨连续高温热处理生产线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉末状石墨连续高温热处理生产线，特别是一种能实现对粉末状天然石墨连续提纯工艺的一种粉末状石墨连续高温热处理生产线，以及能实现对包括锂离子电池材料负极在内的粉末状石墨材料进行连续石墨化、连续碳化工艺的粉末状石墨连续高温热处理生产线。
【背景技术】
[0002]天然石墨是我国的优势矿产资源之一，要实现天然石墨的深加工应用，必须对粉末状天然石墨原矿浮选材料进行提纯处理，目前天然石墨提纯工艺大多是氢氟酸湿法工艺，存在工艺复杂、环境污染严重、回收率低、资源浪费较大的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述湿法工艺缺陷，提供一种采用火法工艺提纯包括粉末状天然石墨在内的一种粉末状石墨连续高温热处理生产线，以及能实现对包括锂离子电池负极材料在内的粉末状石墨类材料进行连续石墨化、连续碳化工艺的粉末状石墨连续高温热处理生产线。
[0004]本发明的技术方案:一种粉末状石墨连续高温热处理生产线，包括进料装置、卧式连续预热炉、中间料仓、输料装置、立式连续感应加热炉、出料装置和废气废渣收集装置，其特征在于所述的进料装置为卧式结构，包括减速机构、料斗、输料管和过滤装置；其中，输料管内设有带螺旋叶片的挤料轴，挤料轴横向贯穿于卧式连续预热炉中，减速机构驱动挤料轴绕自身中心轴线旋转；输料管的轴心线与挤料轴的轴心线为上下平行结构，即输料管中物料的堆积平面上方设有一个贯通卧式连续预热炉的排气通道；该排气通道的一端与过滤装置相连通，另一端与中间料仓相连通，过滤装置设置于卧式连续预热炉与料斗之间；物料在卧式连续预热炉中产生的水份和挥发份通过排气通道和过滤装置排出生产线外指定位置；进料装置将物料输送到中间料仓中；
所述的卧式连续预热炉包括炉管、加热器、炉壳和法兰，其中，炉管与加热器和进料装置中的输料管同轴心设置；卧式连续预热炉的加热方式为感应加热，或电阻加热；
所述的中间料仓为立式结构，中间料仓侧面与卧式连续预热炉相连通，底部与输料装置相连通；该中间料仓包括进气管、料仓减速机构、搅拌轴、连接法兰和外壳；其中，搅拌轴为纵向设置，该搅拌轴上设有上下间隔、横向布置的疏通齿；进气管设置在中间料仓左侧，料仓减速机构设置在中间料仓上端，该料仓减速机构驱动搅拌轴绕自身中心轴线作旋转运动或摆动，搅拌轴将来自卧式连续预热炉的物料顺畅输送到底部的输料装置中；保护气体从进气管中进入，将物料在卧式连续预热炉中产生的水份和挥发份经排气通道、过滤装置排放到生产线外指定位置；
所述的输料装置为卧式结构，该输料装置上方与中间料仓相连通，左端面与立式连续感应加热炉相连通，输料装置包括螺旋输料机构、管道和法兰；螺旋输料机构将来自中间料仓的物料可控、连续输送到立式连续感应加热炉的高温炉膛中；
所述的立式连续感应加热炉为立式结构，包括中心搅拌轴、进料管、密封冷却件、排气排渣管、感应器、外保温层、内保温层、加热筒体、炉管、冷却筒体和出料管；加热筒体与冷却筒体上下叠置串联连接；
所述的中心搅拌轴垂直贯穿加热筒体和冷却筒体，即中心搅拌轴上端面伸出加热筒体的上端面的密封冷却件、下端面伸出冷却筒体的下端面的筒体密封冷却件，中心搅拌轴外周圆柱面设有上下间隔、横向设置的疏通齿，中心搅拌轴的上下相邻疏通齿在圆周方位相互错开设置，中心搅拌轴绕自身中心轴线做旋转运动或旋转摆动，或中心搅拌轴在做旋转运动或旋转摆动的同时，还沿自身中心轴线做上下往复运动，中心搅拌轴将来自输料装置的物料顺畅输送到底部的出料装置中；
所述的感应器、外保温层、内保温层、炉管和中心搅拌轴截面均为圆形结构，且依次由外向里同轴心布置；
所述的进料管与输料装置连通，输料装置将来自中间料仓的物料输送至炉管内侧与中心搅拌轴外侧之间的管状空间内，即输料装置将物料输送至立式连续感应加热炉的炉膛加热区间；
所述的排气排渣管设置在加热筒体侧面高于进料管位置，排气排渣管一端与立式连续感应加热炉的炉膛加热区间连通，另一端与废气废渣收集装置连通；
所述的出料管设置在冷却筒体下端面沿中心搅拌轴外圆周平面位置，出料管上端与冷却筒体内的物料通道连通，下端与出料装置连通；
所述的出料装置为卧式结构，包括螺旋输料机构、出料阀门、出料装置进料管、出料装置出料管和法兰；其中，出料装置进料管没置在出料装置上方且开口朝上与立式连续感应加热炉下方的出料管连通，出料装置出料管没置在出料装置下方且开口朝下与出料阀门相连；螺旋输料机构将来自出料管的物料可控、连续输送至生产线外的物料容器中；
所述的废气废渣收集装置包括疏通机构、阀门、净化收集装置、水平管道、垂直管道和法兰，水平管道一端与设置在加热筒体侧面的排气排渣管相连通，水平管道另一端设置疏通机构；垂直管道与净化收集装置相通，垂直管道中设有阀门；疏通机构将残留在水平管道中的废渣清除到净化收集装置中。
[0005]所述的进料装置、卧式连续预热炉、中间料仓、输料装置、立式连续感应加热炉和出料装置按顺序依次串联连接，连接方式为法兰连接，或其它方式连接。本发明示意图采用法兰连接；即物料从料斗进入生产线，顺序经过进料装置、卧式连续预热炉、中间料仓、输料装置、立式连续感应加热炉、出料装置、出料阀门送出生产线，完成连续热处理全过程；
所述的中心搅拌轴的一端伸出立式连续感应加热炉，另一端位于炉体内，即中心搅拌轴上端面伸出加热筒体的上端面的密封冷却件，中心搅拌轴下端面设置在冷却筒体内并靠近冷却筒体底平面，或与底平面平齐，或中心搅拌轴下端面伸出冷却筒体下端面的筒体密封冷却件，中心搅拌轴上端面设置在加热筒体内并靠近加热筒体顶平面，或与顶平面平齐；
当采用中心搅拌轴上端面伸出加热筒体的上端面的密封冷却件、下端面设置在冷却筒体内并靠近冷却筒体底平面位置方案时，位于冷却筒体底部的出料管设置在冷却筒体底平面位于中心搅拌轴的中心轴线正下方位置。中心搅拌轴为棒状实心轴，或管状空心轴。
[0006]本粉末状石墨连续高温热处理生产线是由卧式连续预热炉和立式连续感应加热炉两大部分组成，生产工作制为连续工作方式。其中，卧式连续预热炉为卧式结构，加热方式为电阻加热或感应加热，预热炉负责蒸发物料中的水份和低温挥发份，起到干燥物料的作用；立式连续感应加热炉为立式结构，加热方式为感应加热，最高使用温度为2700°C以上。立式连续感应加热炉负责实现高温纯化、石墨化、碳化等高温热处理工艺。热处理对象为包括天然石墨颗粒和人造石墨颗粒在内的粉末状石墨，或整形包覆后的粉末状电池石墨负极材料，或其它碳材料和非碳材料。
[0007]采用本粉末状石墨连续高温热处理生产线和火法连续生产工艺对粉末状石墨材料进行提纯，弥补了氢氟酸湿法提纯的不足，具有高效率、低能耗、绿色环保的特点。
[0008]本粉末状石墨连续高温热处理生产线中的物料在进料系统和出料系统协调作用下，顺序进入卧式连续预热炉和立式连续感应加热炉，以均匀、可控速度通过两个连续炉炉膛，物料中的灰份和灰发份在炉膛温度作用、纯化气体作用、物料流动作用等多种因素下，变成挥发物质并与物料分离，在高温反应所产生的气压作用下，以及从进气管进入炉膛的清扫气体作用下，该挥发物质从排放管排到生产线外，实现了粉末状石墨连续提纯、或连续石墨化、或连续碳