连续高温提纯设备
技术领域
本申请涉及冶金工程非金属材料制备领域，尤其涉及一种连续高温提纯设备。
背景技术
近年来，新能源行业的研究越来越火热，石墨作为一种具有潜力的材料之一而受到广泛研究与生产，例如，石墨是锂离子电池负极材料的不二之选，也是核反应堆中的关键材料。此外，石墨在密封领域也起着重要的作用。随着石墨的应用领域不断被开发，对石墨纯度指标的要求也日益提高。
现在行业内普遍采用的纯化处理工艺包括艾奇逊法处理工艺和连续高温石墨化处理工艺。艾奇逊法纯化处理工艺存在许多本身无法克服的缺点：(1)效率低，间接式周期性生产，且单次出货周期长；(2)成本高，热能利用率低，一般不超过25％；(3)环境差，生产过程中有大量扬尘；(4)低环保，艾奇逊炉的纯化工艺需要过量的纯化气体(主要是氯气和氟利昂)，对后续尾气处理系统和外部环境带来压力。现有的连续高温石墨化处理工艺中采用的连续高温提纯设备的能量利用率低，不利于节能，并且体积大，占用的空间位置大。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种节能、体积小的连续高温提纯设备。
一种连续高温提纯设备，用于对石墨粉进行纯化处理，所述连续高温提纯设备包括炉体，所述炉体包括第一炉壁以及第二炉壁，所述第一炉壁围设成一第一腔体，所述第二炉壁围设于所述第一炉壁的外表面并与所述第一炉壁相距设置，所述第二炉壁与所述第一炉壁之间间隔形成一第二腔体，所述第二腔体与所述第一腔体连通。
进一步地，所述连续高温提纯设备还包括发热体，所述发热体设置于所述第二炉壁中。
进一步地，所述发热体包括电阻和中频感应线圈中的至少一种。
进一步地，所述连续高温提纯设备还包括保温层，所述保温层围设于所述第二炉壁的外表面并贴合所述第二炉壁设置。
进一步地，所述连续高温提纯设备还包括第三炉壁，所述第三炉壁围设于所述保温层的外表面并贴合所述保温层设置；所述第三炉壁中还设置有冷却层。
进一步地，所述冷却层还连接一发电装置，所述冷却层用于将冷却时所吸收的能量提供至所述发电装置。
进一步地，所述第二炉壁的高度是所述第一炉壁的高度的1.5-2倍。
进一步地，所述连续高温提纯设备还包括废渣清理装置，所述废渣清理装置为一环状，所述炉体的顶端设置有孔，所述废渣清理装置通过所述孔穿设于所述炉体。
进一步地，所述废渣清理装置通过齿轮传动相对所述炉体运动；所述炉体的外侧围设所述孔设置有交换室。
进一步地，所述连续高温提纯设备还包括排渣器，所述排渣器通过一管道与所述第二腔体及所述第一腔体相连通的区域连通，所述排渣器可移动地设置于所述管道上。
本申请提供的连续高温提纯设备，通过双通道结构的设置，实现第一空腔与所述第二空腔的热交换，提高了能量的利用率；同时，节省了石墨冷却的时间；还能减小所述连续高温提纯设备的高度，并能有效利用空间。
附图说明
图1为本申请实施例提供的连续高温提纯设备的结构示意图。
主要元件符号说明
连续高温提纯设备100
炉体10
顶端11
孔112
底端12
第一炉壁13
第二炉壁14
发热体142
保温层15
第三炉壁16
第一腔体172
第二腔体174
入口182
第一出口184
第二出口186
排渣器20
管道30
废渣清理装置40
齿轮42
毛刷44
交换室46
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
在本申请的各实施例中，为了便于描述而非限制本申请，本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1，本申请实施例提供一种连续高温提纯设备100，所述连续高温提纯设备100用于对石墨粉进行纯化处理，以得到纯净的石墨。所述连续高温提纯设备100包括炉体10以及排渣器20，所述排渣器20与所述炉体10相连接。
所述炉体10大致由中间为圆柱体、两端为椭圆体所组成，所述炉体10的两端分别命名为顶端11以及底端12。所述炉体10由内及外依次包括第一炉壁13、第二炉壁14、保温层15以及第三炉壁16。
所述第一炉壁13大致为U型结构，即一端封闭、另一端开口、中间具有一第一腔体172，封闭的一端朝向所述底端12设置，所述开口的方向朝向所述顶端11设置。
所述炉体10的底端12设置一入口182，所述入口182与所述第一炉壁13的底部连通，所述石墨粉通过所述入口182进入所述第一腔体172以进行处理。
由于对所述石墨粉进行纯化处理的温度较高，甚至超过3000℃，因此所述第一炉壁13的材质为石墨等耐高温材料。
所述第二炉壁14围设于所述第一炉壁13的外表面并与所述第一炉壁13间隔设置，所述第二炉壁14与所述第一炉壁13之间间隔形成一第二腔体174，所述第二腔体174与所述第一腔体172从所述顶端11连通，即所述第一炉壁13与所述第二炉壁14围设成具有双通道结构的炉体10。
所述第二炉壁14中设置有发热体142，所述发热体142可以根据需要设置于所述第一炉壁13的中间以及顶部的区域。所述发热体142用于发热，并将热量通过第二炉壁14传递至第二腔体174中，由于第一炉壁13的材质为石墨，石墨的传热性能较好，所述热量通过所述第一炉壁13传递至所述第一腔体172中实现热交换，以对进入所述第一腔体172中的石墨粉进行预热处理，因此，所述第一炉壁13的下面区域可以不用设置发热体142。
所述发热体142包括但不限于电阻以及中频感应线圈中的至少一种，即所述发热体142通过电阻加热或者中频感应加热。
所述炉体10的顶端11设置一第一出口184，所述第一出口184穿透所述第二炉壁14向外延伸，并与所述第一腔体172连通，所述第一出口184与所述排渣器20连接，纯化处理过程中产生的气体可通过所述第一出口184排出至所述排渣器20。
所述第二炉壁14的底部设置一第二出口186，所述第二出口186用于排出纯化后的石墨。
所述第二炉壁14的材质为石墨。
所述石墨粉经过所述第一腔体172进行纯化处理形成的石墨后能够从所述顶端11进入所述第二腔体174，纯化后的石墨从所述第二出口186排出。双通道结构的设置，所述石墨从第二腔体174落入所述底端12过程中，所述石墨所携带的热量可以对所述第一腔体172中的石墨粉进行预热，实现能量的二次利用；同时双通道结构的设置，所述石墨经过所述第二腔体174时，即可进行降温，为所述石墨降温提供一定的时间；另外，双通道结构减少了所述连续高温提纯设备100的高度，有效的节省了所述连续高温提纯设备100的安装空间。
进一步地，所述第二炉壁14的高度是所述第一炉壁13的高度的1.5-2倍，即所述第一炉壁13的顶部与所述第二炉壁14的顶部预留一定的空间，使所述石墨粉在纯化后具有充足的空间从所述第一空腔进入第二空腔，减少石墨从所述第一出口184排入所述排渣器20的损失；同时，还有利于所述杂质形成的气体上升排入至所述排渣器20中。
进一步地，所述第二腔体174的底部还连接一冷却装置(图未示)，所述冷却装置用于对从所述第二出口186排出的石墨进行冷却，以便收集石墨。
所述保温层15围设于所述第二炉壁14的外表面并贴合所述第二炉壁14设置，所述保温层15用于对所述第二腔体174中的热量进行保温，防止热量的散失。
所述第三炉壁16围设于所述保温层15的外表面并贴合所述保温层15设置，所述第三炉壁16即为所述炉体10的最外层。可以理解地，所述保温层15还可以减少所述第二腔体174中的热量传递至所述第三炉壁16，防止所述第三炉壁16的温度过高。
所述第三炉壁16的材质为金属或者合金类材料，例如不锈钢等。
所述第三炉壁16中设置有冷却层(图未示)，所述冷却层可通过冷却水对所述第三炉壁16进行降温，所述冷却水的流速可以根据需要进行调控。可以理解地，在相同的条件下，当所述冷却水的流速较快时，所述冷却水冷却后的温度较低；当所述冷却水的流速较慢时，所述冷却水冷却后的温度较高。
在另一实施例中，所述冷却层还连接一发电装置(图未示)，所述冷却水冷却后的温度较高时，所述冷却水蒸发成水蒸气，所述水蒸气可用于对所述发电装置进行发电，从而将所述连续高温提纯设备100中的热量损失进行充分的回收利用。
所述排渣器20通过一管道30连接于所述第一出口184，即所述排渣器20与所述第一腔体172及所述第二腔体174的连通区域相连通。所述排渣器20用于接收并排出纯化过程中产生的杂质，例如无机盐等。
具体地，所述石墨粉通过氩气以鼓风方式进入所述第一腔体172进行纯化处理，通过在风力的作用下，所述石墨粉与氩气不断上升至顶端11，在此过程中，所述石墨粉被纯化成为纯净的石墨，由于纯化的温度较高，能够达到3000℃，在此温度下，所述杂质变成气体。控制风力，使所述石墨在顶端11所受到的风力与重力大致平衡时而不再上升，所述石墨扩散至所述第二腔体174，从所述第二腔体174通过重力作用排出。所述气体在风力的作用下继续上升并排放至所述排渣器20中，所述气体温度逐渐降低并逐渐冷凝成固体，存储于所述排渣器20中进行排出。可以理解地，所述排渣器20可以定期更换，且不需要停产即可实现。
进一步地，所述排渣器20可移动地设置于所述管道30上。在纯化的过程中，所述顶端11的温度区间比较大，例如2500℃-3000℃，从而导致所述气体的温度区间比较大，所述气体上升至所述管道30后冷凝所需要的时间不一致，从而导致冷凝在管道30的不同区域，可移动地排渣器20可以在移动过程中收集各个区域冷凝的杂质，从而有效收集所述杂质，达到排渣目的。在一具体实施例中，所述排渣器20通过一皮带带动所述排渣器20运动。
进一步地，所述连续高温提纯设备100还包括废渣清理装置40，所述废渣清理装置40为一环状，环状的所述废渣清理装置40贯穿所述炉体10。
具体地，所述顶端11开设有两个孔112，所述孔112依次穿设于所述第三炉壁16、保温层15以及第二炉壁14。所述废渣清理装置40从所述孔112穿设于所述顶端11，并通过齿轮42带动所述废渣清理装置40相对所述炉体10缓慢运动。所述废渣清理装置40为多孔碳，例如软碳纤维毡，所述废渣清理装置40用于吸附纯化过程中沸点相对较高的杂质以及部分汽化的杂质。可以理解地，位于所述炉体10中的部分废渣清理装置40由于重力作用呈现中间低、两端高的弧形。位于中间部分的废渣清理装置40的区域的温度相对于两端的高。其中汽化的杂质遇到中间的废渣清理装置40后凝固沉积，在运动到两端时，温度有所降低，可实现初步降温，然后被运动的废渣清理装置40带出所述炉体10。
进一步地，所述废渣清理装置40上设置有毛刷44，用于增加所述废渣清理装置40的吸附面积。
进一步地，所述第三炉壁16的外侧围绕所述孔112的区域设置有交换室46，所述交换室46用于防止所述废渣清理装置40在运动过程中导致所述炉体10中的物质与外界交换；同时，所述交换室46还能够用于为所述废渣清理装置40的冷却提供空间，防止所述废渣清理装置40在运动出炉体10后，由于高温导致所述废渣清理装置40被氧化。
本申请提供的连续高温提纯设备100，通过双通道结构的设置，实现第一空腔与所述第二空腔的热交换，提高了能量的利用率；同时，节省了石墨冷却的时间；还能减小所述连续高温提纯设备100的高度，并能有效利用空间。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
