石墨化的表述很多,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),石墨化就是熱處理。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐使原本分布雜亂無(wú)章的碳原子整齊排列。值得注意的是,不管是大規(guī)格的各向同性石墨,還是小規(guī)格的電刷、導(dǎo)電滑塊,甚至是鋰離子電池負(fù)極材料等一系列的炭—石墨制品,石墨化都是其工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。石墨化按照加熱方式可分為直接法和間接法,按照運(yùn)行方式可分為間歇式和連續(xù)式。石墨化工藝是炭石墨類鋰離子電池負(fù)極材料生產(chǎn)的重要工藝,石墨化度 是鋰離子電池負(fù)極材料的重要指標(biāo)。無(wú)錫實(shí)驗(yàn)室石墨化爐在石墨化溫度提高到接近2200℃時(shí),鋰離子電池負(fù)極材料的雜質(zhì)基本上已經(jīng)被排除。要對(duì)材料進(jìn)行石墨化,就要用到加工設(shè)備——石墨化爐。
石墨化爐運(yùn)行時(shí)爐芯溫度高達(dá)兩千多度,且石墨化產(chǎn)品及填充料中含有大量無(wú)煙煤、石英砂、針狀焦、瀝青等原料。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐設(shè)備以上原料在石墨化過(guò)程中受高溫、潮濕及燃燒工況影響會(huì)發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化,產(chǎn)生大量CO、SO2等有毒有害氣體。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐而這些氣體如果防治措施不到位,會(huì)隨著地面縫隙、檢查井、排水井四處擴(kuò)散,甚至?xí)S采暖溝、下水井等進(jìn)入室內(nèi)及衛(wèi)生間,后果嚴(yán)重的會(huì)造成人員傷亡事故。
艾奇遜石墨化爐的發(fā)展已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史, 目前國(guó)內(nèi)人造石墨行業(yè)中一般多采用艾奇遜爐。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐這種爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、容易維修,一直是我國(guó)炭素行業(yè)中備受青睞的石墨化設(shè)備。艾奇遜石墨化爐按加熱方式來(lái)分類屬于直接加熱式爐。所謂直接加熱,就是制品本身是導(dǎo)電體,通過(guò)電阻加熱,從而使制品完成石墨化。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐設(shè)備早期艾奇遜石墨化爐采用的是交流電,但交流電存在著功率小、電流密度低、功率因數(shù)低、送電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。20世紀(jì)60年代后隨著整流設(shè)備的快速發(fā)展, 艾奇遜石墨化爐開(kāi)始采用直流供電,大大降低了能耗。
石墨化爐的結(jié)構(gòu)以及使用溫度:采用國(guó)外進(jìn)口保溫材料和先進(jìn)的爐膛結(jié)構(gòu),最高使用溫度高達(dá)3000℃。生產(chǎn)型高溫石墨化爐的爐體可一機(jī)多爐,一臺(tái)控制柜配幾個(gè)爐體。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐設(shè)備采用PLC智能轉(zhuǎn)換,通過(guò)對(duì)各個(gè)爐體的輪流加熱。一爐加熱時(shí),其它爐加料降溫,以提高設(shè)備、電力、場(chǎng)地的利用率,降低生產(chǎn)成本。實(shí)驗(yàn)室石墨化爐采用數(shù)顯化智能控溫系統(tǒng),全自動(dòng)高精度完成測(cè)溫控溫過(guò)程,系統(tǒng)可按給定升溫曲線升溫,并可貯存二十條共400段不同的工藝加熱曲線。