生产石墨的方法以及用于石墨生产的颗粒的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生产人造石墨的方法及其使用的颗粒材料。更具体来说，本发明 涉及一种通过立式连续石墨化炉生产石墨的方法，该方法高效并且防止损伤石墨化炉；本 发明还涉及该方法使用的颗粒。
【背景技术】
[0002] 石墨具有优良的润滑性、导电性、耐热性以及耐酸耐碱性，所以长久以来它被用在 各种应用中，例如电极的浆料、模具涂剂、干电池、铅笔、耐火材料、炼钢用的保温材料、橡胶 树脂、固体润滑剂、坩埚、填料、热阻、热阻产品、导电涂料、铅笔、电刷、润滑脂、粉末冶金、刹 车片、衬套、离合器、机械密封件以及诸如橡胶树脂等添加剂。因此，石墨具有非常广阔的应 用范围。
[0003] 近年来，已经有利用锂离子进入石墨晶体的分层结构部分这一现象将石墨用作锂 离子电池的电极材料的案例。
[0004] 如上所述，石墨被用在各种领域中，并且可以说，高效生产方法的制定是非常重要 的。
[0005] -般来说，在生产人造石墨时，必须将包含诸如焦炭的碳物质的可石墨化材料粉 末化，并且在约2200°C以上长时间加热该粉末化材料。能够经受2200°C以上加热的材料一 般是石墨，并且通常使用石墨化炉或者石墨构件来生产人造石墨。
[0006]在工业上，通常在用于分批处理的艾奇逊（Atchison)炉中将原料石墨化，但是也 可以通过连续地将原料石墨化来高效地生产石墨。有一种方法用于连续地将原料石墨化， 在该方法中，炉被安装在水平方向上，在该石墨化炉中使用传输带在水平方向上移动并且 加热加载有可石墨化材料的托盘。在高温进行上述工作的必然性要求挑选设备部件的材 料，并且产生针对废气或者入口或出口处的热管理的对策的问题。因此，存在结构变得复杂 并且需要在安装或操作付出努力的问题。
[0007]近来使用炉部件竖直放置的立式连续石墨化炉，可石墨化材料从炉的上部下落并 且在其中被加热，然后从炉的下部取出石墨（专利文献1)。在该方法中，材料从炉的下部向 上部累积的同时被加热，并且从炉的下部的开口取出石墨，同时从炉的上部的开口导入与 取出的石墨相对应的量的材料，从而始终有恒定量的材料在炉中存在并被石墨化。
[0008]在该方法中，由于只有炉的内部被加热，并且不需要能够耐加热的托盘或传输带， 所以结构相对简单。另外，由于不需要移动用的设备或电力，所以不需要过量的线缆，并且 因此操作也简单。
[0009]现有抟术f献
[0010] 专利f献
[0011] 专利文献 1:JPll_2〇9114A
【发明内容】
[0012] 本发明要解决的问题
[0013]在立式连续石墨化炉中，由于经历石墨化的材料与石墨化炉的壁表面接触，并且 与其产生摩擦，所以根据材料的状态，壁表面可能受损。另外，存在于材料中的杂质，特别是 硫化物，被气化并且使炉的内表面恶化。特别是当粉末形式的材料被石墨化时，存在不能保 证惰性气体的循环通路的情况，使得循环变得不均匀并且源自杂质的气体在局部以高浓度 碰撞炉的壁表面，导致炉的内表面显著恶化。此外，在使用可石墨化材料粉末的方法中，如 何均匀加热可石墨化材料粉末已经成为问题。
[0014] 根据本发明，提供一种通过立式石墨化炉生产人造石墨的方法，在该方法中，惰性 气体的循环变得容易，能实现均匀加热，并且炉不受损坏；还提供在该方法中使用的颗粒。
[0015] 解决尚题的方案
[0016] 在本发明中，提供一种生产石墨的方法，该方法包括以下步骤：将平均粒径为3至 30mm的可石墨化材料颗粒从立式石墨化炉的上部导入到其内部；在2200°C至3200°C加热 所述可石墨化材料颗粒，同时使惰性气体从所述立式石墨化炉的下部向其上部流动以使所 述可石墨化材料颗粒石墨化；以及从所述立式石墨化炉的下部取出获得的石墨。
[0017]在本发明中，还提供一种在通过立式石墨化炉生产石墨中使用的颗粒，所述颗粒 具有3至30mm的平均粒径，并且是通过将包含100重量份数的平均粒径为10至20ym的 可石墨化碳质物质粉末、3至20重量份数的在低于1000°C的温度可分解的粘合剂和5至30 重量份数的能溶解所述粘合剂的液体的混合物颗粒化获得的。
[0018] 本发明的效果
[0019] 当使用通过颗粒化获得的可石墨化材料颗粒时，惰性气体从立式石墨化炉的下部 向上部的循环变得容易，石墨化能够变得均匀，并且源自杂质的气体被均匀排出，从而炉不 受损伤。
【附图说明】
[0020] 图1是示出立式石墨化炉的实例的截面图。
【具体实施方式】
[0021] 根据本发明，通过立式连续石墨化炉将可石墨化碳质物质石墨化。该可石墨化碳 质物质可被独自导入到该立式连续石墨化炉中。然而，优选导入包含该可石墨化碳质物质 和例如粘合剂的可石墨化材料。在本说明书中，"可石墨化材料"包括只由可石墨化碳质物 质组成的可石墨化材料。
[0022] 该立式连续石墨化炉是其中安装有管状加热装置的炉，管的纵向是直立的，并且 从管的上部开口自然下落的可石墨化碳质物质以底部上方的恒定体积保持在管中，同时被 加热以石墨化。更具体来说，该立式石墨化炉包括具有石墨内壁表面的圆柱形内管以及在 该内管的外侧或者在该外侧之外的加热器，其中该加热器用于石墨化。
[0023]加热器的典型实例是具有电热丝的加热器。也可以使用高频加热器。可选地，利 用绝热材料等隔离电热丝的外侧。为了促进石墨化，利用该加热器在2200°C至3200°C，典 型地在2400°C至3000°C，加热可石墨化材料。
[0024] 管的内部优选地从管的上部到底部分成加热区和冷却区，并且可石墨化材料被导 入到管的加热区的上部。在加热区上或者其上方可以设置可选的预热区。典型地通过安装 于管的上部的开口处的料斗等导入可石墨化材料。
[0025] 加热区是指可石墨化材料被加热到例如2200°C至3200°C以获得石墨的区域，而 冷却区是指所获得的石墨被冷却到例如30°C至200°C的区域。加热区与冷却区的长度比优 选为 1: (0.2 至 0.5)。
[0026] 导入的可石墨化材料在加热区中被石墨化，然后到达冷却区。此时，后导入的可石 墨化材料累积在先导入的可石墨化材料上，保持在管中，并且移动到加热区中以石墨化。此 时，为了安全，使诸如氮气、氩气或氦气的惰性气体从炉的底部向上部流入管中。惰性气体 的流量例如在2至40L/分钟的范围内，优选在4至30L/分钟的范围内。
[0027] 从炉的底部取出所获得的石墨。关于取出，可以连续而不间断地取出石墨，或者可 以每次以一定的量间歇地取出石墨。
[0028] 图1示出该立式石墨化炉的实例。在立式石墨化炉1中，可石墨化材料M从料斗2 导入到管3的上部，在惰性气体IG穿过惰性气体导入管4从下部向上部流动同时，导入的 可石墨化材料M在加热区5中被加热并石墨化，然后在冷却区6中被冷却。从底部取出所 获得的石墨7。
[0029] 所述可石墨化碳质物质是主要包含碳氢化合物并且热石墨化的物质。其典型实例 包括石油焦炭、煤焦炭和沥青。该可石墨化碳质物质优选是通过原料油的延迟焦化获得的 石油焦炭，该原料油是在原油处理期间从低压馏分油获得的，或者是从渣油流化催化裂化 装置（residuefluidcatalyticcracker，RFCC)中的底油（bottomoil)获得的，其中该 原料油尤其优选的是初馏点为300°C以上的重油、总含量为25%重量比以下的沥青质成分 和胶质成分、含量为40%重量比以上的饱和成分以及芳香指数fa为