高温石墨化炉
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​连续式石墨化炉技术简介

2022-06-28 16:30:02

随着现代工业的快速发展,高纯石墨的需求和应用领域也在不断地增长。石墨是炭材料经过2000℃以上的高温热处理,使无定形结构碳晶化转变成三维有序石墨晶体山。这种高温热处理过程只有采用电炉才能实现,即石墨化炉

艾奇逊石墨化炉是目前国内生产高纯石墨的主要炉型之一,该炉生产周期长、能耗大、效率低、间断式生产。基于此,连续式石墨化炉技术的研究备受关注,这种炉型有连续式生产、能耗低、效率高等优点。这里以连续石墨化炉为例,对其工艺进行简单阐述,重点对其产品性能进行了实验测试,结合实验数据和生产中遇到的问题进行阐述。

连续式石墨化炉技术简介

连续式石墨化炉技术简介

该连续式石墨化炉炉体为一竖直的长方体外壳采用直流电,左右分布两根电极。当两电极之间加以电压产生的电流通过物料后,物料因其自身电阻将电能转换为热能,物料被逐渐加热煅烧。随着物料的下移,物料被逐步加热到2500~3000℃,进行高温石墨化,发生碳原子的晶格转变,成为高纯石墨化焦。石墨化焦逐步下移.经过冷却后经排料设备排出。

该连续式石墨化炉具有同其他连续式石墨化炉相同的优势:实现封闭式的连续生产,自动化程度高:炉内温度均匀.石墨化焦石墨化程度高:能耗较低等-此外该石墨化炉原料为散装料,产品为散装石墨化焦。相对于只能生产一定形状石墨产品的石墨化炉而言,散装石墨化焦可根据不同的工艺要求制作出不同的石墨制品,满足不同领域的不同生产要求。

立式高温石墨化炉主要应用于PI膜石墨化,石墨烯石墨化,负极材料石墨化等碳素材料及碳碳、碳陶复合材料的烧结和石墨化,也可用于特种陶瓷烧结,粉末冶金材料等产品的高温烧结和石墨化。

石墨化炉的气胀问题:

在该石墨炉运行过程中,由于采用煅烧温度为600℃的煅后石油焦还含有一部分挥发分,在石墨化过程中被加热析出。另外,物料在1400~2100℃范围内时物料结构中键合在杂环上的硫和氮以气体硫化物和氮化物的形式突然被释放出来致使物料体积突然膨胀,同时炉膛内压力也增加,发出“砰砰”轰鸣声,会对石墨化炉的安全运行造成威胁。为此可以

采取以下措施降低或防止气胀现象:

(1)煅烧原料选择硫含量和氮含量低的煅后焦。

(2)对石墨化炉的升温速率进行控制,控制石墨化过程中1400-2100℃温度区间的升温速率,在此期间升温速率以低水平运行。这是因为1700~2100℃区间内,疏化物大量析出,1400-一1900℃区间内,氮化物大量析出。降低升温速率,可以降低硫化物或氮化物气体释放的速率,减少“气胀”。

(3)配料时加入少量“气胀”抑制剂,如氧化铁粉。抑制剂与在“气胀”温度区间内析出的硫或氮反应生成疏化物或氮化物.这些硫化物或氮化物是不稳定的,在较高的温度下会以较低的速率分解析出,这样疏和氮的释放温度区间由1400~2100℃拓宽到1400-2500℃,则硫和氮的释放速率得到降低,这样降低了或抑制了“气胀”发生的几率。

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