
石墨炉又称电加热石墨炉,是一个石墨电阻加热器,是 原子吸收分光光度计用无焰原子化器的一种。1959年苏联物理学家Б.B. 利沃夫首先将 原子发射光谱法中石墨炉蒸发的原理用于 原子吸收光谱法中,开创了无焰原子化方式。碳化炉的核心部件是一个石墨管, 试样用微量进样孔注入石墨管内,经管两端的电极向石墨管供电,最高温度可达3000℃,试样在石墨管中原子化。碳化炉设备由于 原子化效率高,石墨炉法的 相对灵敏度可达10-9-10-12g/ml,最适合 痕量分析。目前,为改进石墨炉性能,提高抗干扰能力,正在开发以贵重金属做 衬里和涂层的新石墨炉。

石墨化炉受工艺限制,车间周围要设置循环水供、回水管沟、母线地沟,并且石墨化炉炉头、炉尾需要大量循环水冷却,尤其外冷时循环水渗漏地面尤其容易发生沉降。碳化炉并且炉体运行时头、尾地面温度有时能达到上百度,管沟、地面膨胀、收缩频繁,排水管沟裂纹极易造成地沟漏水。间歇式碳化炉设备针对石墨化车间发生的几起煤气中毒事件分析,最终认定造成煤气扩散的主要部位还是地面下沉缝隙、采暖沟、检查井等部位。因此要防止煤气中毒事件再次发生,必须堵住漏洞、及时疏散。

石墨化炉的炉床是由耐火砖砌成的长方形槽。槽底铺一层很厚的石英砂作为绝缘层,在石英砂层的上面再铺一层石英砂与焦粉混合的炉底料。碳化炉在石墨化过程中,炉底料在高温下发生化学变化,电绝缘能力降低。碳化炉设备如炉底料没有很好清理就装入产品,通电后经常发生炉温不均(即炉芯下半部温度较高)装在上层的产品石墨化程度较差,而底层产生可能发生硅侵蚀(即产品表面产生金刚砂),甚至发生炉底烧穿事故。为了研究炉底烧穿及炉温不均匀的原因和掌握清炉的深度以及换用石英砂的时间,有必要进行炉底电阻的测量,最简单测定炉底电阻的方法是运用伏安法。当炉床通过一定电流时,测定电压降,在算出炉底电阻。

高温石墨化炉是高模量碳纤维及石墨纤维生产线上的关键设备,为提高石墨化炉的使用寿命,石墨发热体的选材和设计至关重要。碳化炉石墨化炉的石墨管是在高温、应力和腐蚀性介质的作用下长期工作的,损坏原因主要是由于氧化变脆而折断,一旦损坏后则不可重复利用。因此,炉管的材料选用、加工制作科学与否、炉体设计合不合理、使用及维护的正确与否是延长石墨化炉寿命至尽量接近石墨化炉*长寿命期限的重要环节。杭州碳化炉通常使用各项同性的高纯石墨作为发热材料。

不论是间歇石墨化炉还是连续石墨化炉, 实际都未能真正实现连续化工业生产,也不能真正满足国内外市场对高纯石墨材料的需求。近年来,多家企业联合高校开展连续化生产装备研发,取得了很大的进展。碳化炉设备株洲弗拉德科技有限公司开发出高温连续石墨纯化炉,采用电阻加热,连续生产,可导入惰性气体或反应气体。株洲弗拉德科技有限公司进行石墨超高温连续纯化装备的研发,成功开发出一种高温立式连续感应加热炉,可用于炭石墨类锂离子电池负极材料的连续石墨化生产。碳化炉与艾奇逊石墨化炉相比,连续化设备的生产能力和效率都得到了大幅提高,能耗大大降低,有害气体的排放也大为减少,这是未来石墨化炉发展的必然趋势。