石墨化爐正常運(yùn)行時(shí),爐子各部分的溫度保持不變,待石墨化的電極隨電極柱的移動(dòng),先在進(jìn)料部分預(yù)熱,逐漸升溫,在爐體內(nèi)達(dá)到合適溫度,而后溫度又逐漸下降,在出料部分降到合適溫度,然后出爐。連續(xù)石墨化爐氣熱提純就是利用反應(yīng)氣體(Cl2)使雜質(zhì)轉(zhuǎn)換為沸點(diǎn)很低的各種元素的氯化物,例如氯化鐵其沸點(diǎn)為319℃。也就是說,電極的溫度隨電極柱在爐中的移動(dòng)而變化,爐中不同部位的電極其裝出爐、預(yù)熱、石墨化和冷卻過程同時(shí)進(jìn)行。超高溫連續(xù)石墨化爐設(shè)備由于電極自熱,而且還需要移動(dòng),所以這種工藝在操作上比較復(fù)雜,不如外熱法即間接加熱的連續(xù)石墨化工藝成熟。
實(shí)驗(yàn)高溫石墨化爐雖然都是采用電熱,但按其電熱的方式,可分為直接式和間接式,按作業(yè)方式可分為間歇式和連續(xù)式,按功能分為單一式和聯(lián)合式。常德連續(xù)石墨化爐直接式是指電流要直接通過制品,因焦耳熱升溫,是以制品本身為電阻的電阻爐型。屬于直接式的爐型有艾奇遜爐和串接式爐。這兩者的區(qū)別在于艾奇遜爐需要在制品周圍填加電阻料。連續(xù)石墨化爐電極和電阻料串聯(lián),而電極的電阻比電阻料的電阻要小得多,所以制品從本身電阻獲得的熱量較少,大部分是靠電阻料的傳熱而獲得石墨化所需熱量的,串接式爐在制品周圍則不需填加電阻料(在制品接頭處填加的少量填料主要是為了降低接觸電阻的)。電流全部通過制品本身,制品本身的電阻是石墨化所需熱量的惟一來源。
不論是間歇石墨化爐還是連續(xù)石墨化爐, 實(shí)際都未能真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn),也不能真正滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高純石墨材料的需求。近年來,多家企業(yè)聯(lián)合高校開展連續(xù)化生產(chǎn)裝備研發(fā),取得了很大的進(jìn)展。連續(xù)石墨化爐設(shè)備株洲弗拉德科技有限公司開發(fā)出高溫連續(xù)石墨純化爐,采用電阻加熱,連續(xù)生產(chǎn),可導(dǎo)入惰性氣體或反應(yīng)氣體。株洲弗拉德科技有限公司進(jìn)行石墨超高溫連續(xù)純化裝備的研發(fā),成功開發(fā)出一種高溫立式連續(xù)感應(yīng)加熱爐,可用于炭石墨類鋰離子電池負(fù)極材料的連續(xù)石墨化生產(chǎn)。連續(xù)石墨化爐與艾奇遜石墨化爐相比,連續(xù)化設(shè)備的生產(chǎn)能力和效率都得到了大幅提高,能耗大大降低,有害氣體的排放也大為減少,這是未來石墨化爐發(fā)展的必然趨勢(shì)。
在石墨化過程中,溫度是影響產(chǎn)品石墨化程度的關(guān)鍵因素。連續(xù)石墨化爐石墨化過程的控制是用“開始功率”及“上升功率”進(jìn)行的。連續(xù)石墨化爐設(shè)備從根本上來說(如試驗(yàn)新的功率曲線,生產(chǎn)高純石墨時(shí),掌握通入氯氣及氟利昂等氣體的時(shí)間),仍需要測(cè)量石墨化爐的爐芯溫度。
我們可以得出其產(chǎn)生原因:首先是炭化爐炭化升溫時(shí)快時(shí)慢,對(duì)于該現(xiàn)象,我們可從兩方面原因著手分析,種是操作人員對(duì)炭化爐的燃料添加速度,石墨導(dǎo)熱膜石墨化爐,如果操作人員從一開始就是勻速的燃料添加狀態(tài),就不會(huì)引起炭化爐炭化提溫時(shí)快時(shí)慢,相反,如果操作人員添加燃料速度一陣快、一陣慢,則炭化爐的溫度提升也是時(shí)高時(shí)低,受該溫控狀態(tài)影響。連續(xù)石墨化爐石墨化爐,轉(zhuǎn)化為純凈可燃?xì)怏w,再達(dá)到炭化爐炭化爐主機(jī)底部對(duì)爐內(nèi)原料進(jìn)行外部持續(xù)加熱,達(dá)到連續(xù)性炭化的目的。超高溫連續(xù)石墨化爐設(shè)備從而不僅實(shí)現(xiàn)廢稻殼變稻殼炭,廢煙氣變循環(huán)可燃?xì)?,同時(shí)因生產(chǎn)的連續(xù)性從而大大提高了生產(chǎn)量。
石墨化爐的爐床是由耐火磚砌成的長(zhǎng)方形槽。槽底鋪一層很厚的石英砂作為絕緣層,在石英砂層的上面再鋪一層石英砂與焦粉混合的爐底料。連續(xù)石墨化爐在石墨化過程中,爐底料在高溫下發(fā)生化學(xué)變化,電絕緣能力降低。連續(xù)石墨化爐設(shè)備如爐底料沒有很好清理就裝入產(chǎn)品,通電后經(jīng)常發(fā)生爐溫不均(即爐芯下半部溫度較高)裝在上層的產(chǎn)品石墨化程度較差,而底層產(chǎn)生可能發(fā)生硅侵蝕(即產(chǎn)品表面產(chǎn)生金剛砂),甚至發(fā)生爐底燒穿事故。為了研究爐底燒穿及爐溫不均勻的原因和掌握清爐的深度以及換用石英砂的時(shí)間,有必要進(jìn)行爐底電阻的測(cè)量,最簡(jiǎn)單測(cè)定爐底電阻的方法是運(yùn)用伏安法。當(dāng)爐床通過一定電流時(shí),測(cè)定電壓降,在算出爐底電阻。