专利名称：石墨提纯电炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石墨提纯电炉可以一次性完成高纯石墨提纯进行 石墨深加工技术开发及产业化的技术装备。属电气和材料科学领域。
技术背景石墨的特殊原子结构，使其具有耐高温、导电和导热性、润滑性、可塑 性、化学稳定性、特殊的抗热震性能等优良的特性。石墨的熔点为3850士5(TC，沸点为 425(TC。石墨是一种特殊的非金属材料，由于它兼有金属、非金属以及有机塑料等许多优良 的性能，已在冶金、电气、电子、机械、轻工、化工、原子能、航空航天、国防等工业部门获得广 泛应用。石墨即古老且现代其极高的特性使其支撑了基础工业到最现代的工业的发展，是 现代高新技术必不可少的重要非金属材料。 石墨的提纯技术，利用浮选法从天然石墨矿石中选出的石墨精矿，其品位最高达 到95%左右。由于硅酸盐矿物及钾、钠、钙、镁、铝、铁的化合物浸染在石墨鳞片中，继续用机 械选矿方法进一步富集提纯就比较困难，因此必须采用化学方法和热工方法进一步除去石 墨中的灰分杂质。现在国内仅有化学方法。而化学法有些不利因素。 石墨的化学法提纯尚有以下不利因素 1.化学法提纯石墨纯度提高到99%以上每提高0. 1%难度越大，提高到99. 9%就 比较困难； 2.化学法石墨经酸处理后含酸会影响产品质量和应用，Kl值提高到7亦较困难； 3.化学法提纯石墨产品含水分约0. 2%，热工高温法提纯石墨产品含水分接近为 零； 4.化学法酸、碱处理石墨后的废液的排放对环境污染； 5.化学法使用酸、碱等化学物质，危害劳动安全和工业卫生。 石墨提纯是世界石墨深加工技术重大课题之一。 本实用新型石墨提纯电炉其基本原理是利用石墨能耐高温的物理性质，当把石墨
置于特制的提纯电炉中隔绝空气加热到250(TC时，石墨灰分中的杂质就被蒸发出去，而石
墨则再结晶，从而使石墨的质量大大提高。蒸发出来的废气由除尘器净化。 石墨高温法提纯是在特制的纯化炉中进行的，这种炉用耐火砖砌成，两端接入石
墨电极，通入电流其大小随炉子的规格尺寸而定，炉内温度呈直线上升，达250(TC时停电保
持72小时。石墨在纯化过程中，需要严格保温、绝缘与空气隔绝。这种方法，可将石墨提纯
到99. 9 99. 999%的高纯石墨。 国外对石墨的高温纯化亦进行一些研究工作，研究资料表明，石墨杂质的析出速 度与纯化时间无关，而取决于纯化炉的构造。 研究石墨纯化过程中杂质分离的动力学表明，温度在2000 220(TC在氯或氟介 质中时，大多数杂质含量降低2个数量级所需的时间为10 30分钟。故认为纯化石墨的 时间，不应超过几十分钟。 发明内容本实用新型的目的是提供一种石墨提纯电炉。可以适应不同性质和规
格的天然石墨深加工提纯，生产高纯石墨产品。 本实用新型石墨提纯电炉国内空白。[0017] 上述的目的通过以下的技术方案实现 石墨提纯电炉，其构成包括电控装备和电炉炉体。所述的电控装备其组成包括 一组高压开关柜、有载调压变压器、可控硅整流器、直流电流互感器、及控制柜、控制台、检 测设施。 所述的电控装备用有载调压变压器和可控硅元件联合调压、稳流。 所述的整流变压与可控硅整流器的电联结为双反星形带平衡电抗器的变流线路，
或三相全控桥。 所述的石墨提纯电炉可控硅变流器主电路为同相逆并联接线，其特点是二次引线 电抗最小，无局部过热，排列紧凑，整流效率及功率因素高。 所述的石墨提纯电炉主回路设有静电过电压保护；操作过电压保护；元件换相过 电压保护；元件故障保护；桥臂温度升高保护；指示桥臂工作状态的双快熔熔断检测装置； 和过电流保护。水路系统设有断水、水压升高和水温升高等保护。 所述的一种提纯电炉的炉体为卧式用耐火砖砌成，炉体的两端安装有石墨电极， 侧壁安装有光电传感器。这个技术方案有以下有益效果1.生产的高纯石墨产品纯度高可提高到99. 9 99. 999%2.生产的高纯石墨产品含水分接近为零；3.生产的高纯石墨再结晶产品质量高；4.产品产值高经济效益好；5.生产的高纯石墨不含酸、碱等化学腐蚀物质；6.无酸、碱等废液的排放减少对环境的污染；
[0031]附图1是本产品的结构原理框图。附图2是附图1的电气主结线系统图。附图3是可控硅变流器的电联结原理图。附图4是电控配置和主接线结构图。附图5是提纯电炉的布置和结构示意图。附图6是附图5的A-A视图。附图7是附图5的B-B视图。
以下结合附图进一步说明实施例1 : 石墨提纯电炉，其构成包括一组高压开关柜，其中含受电电原柜YG、高压供电柜 GG、电容补尝柜CG，所述的高压供电柜G G，连接整流变压器ZT，所述的整流变压器ZT的二 次线端子连接可控硅整流器KG，所述的可控硅整流器KG的输出电流经直流电流互感器ZH 接至母线排，由母线排接入石墨提纯电炉与炉体两端的石墨电极连接。 实施例2: 实施例1所述的石墨提纯电炉，其整流变压器采用整调合一的形式，由整流变压 器一次侧的多级有载分接开关进行电压粗调，可控硅元件进行细调，这样就可以保证设备在低电压，大电流情况下运行时，也能有足够大的功率因素和良好的运行性能。
实施例3 : 实施例1或实施例2所述的石墨提纯电炉，所述的整流变压ZT与可控硅整流器KG
的电联结为双反星形带平衡电抗器的变流线路。
实施例4 : 实施例1或实施例2、3所述的石墨提纯电炉，所述的变流器主电路为同相逆并联
接线，其特点是二次引线电抗最小，无局部过热，排列紧凑，整流效率及功率因素高。
实施例5 : 实施例1或实施例2、3所述的石墨提纯电炉，控制系统中设有手动和自动稳流两 种方式。手动只在调机时使用。 一般运行时设备是工作在自动稳流状态之中闭环控制，无 论是电网波动还是负载变化，设备均能自动保护电流恒定不变。
实施例6 : 实施例1所述的石墨提纯电炉，所述的一组高压开关柜YG、 GG、 CG，配置在高压配
电室内，所述的整流变压器ZT安装在变压器室内，所述的整流柜ZLG安装在控制室内，所述
的提纯电炉TR安装在车间内，依次配置。电气主线路结构YG — GG — ZT — KG — ZH — TC
顺序联结。 实施例7: 实施例1所述的石墨提纯电炉的电控装备布置在电气室内，5座纯化电炉炉体分 别布置在电气室的两侧。电炉炉体TR用耐火砖(1)砌成，炉体两端安装用于接通电源的石 墨电极(2)，连接软线(3)，母线排(4)，光电传感器(5)。 实施例8 : 实施例1或实施例8所述的石墨提纯电炉的炉体按需要设计并设置5座， 一套电 控装备可与5座炉体分别轮换配套通电运行生产，每座炉/次生产周期的工艺流程是整理 装料一通电运行一停电冷却一室温出炉一清理维修5个生产阶段。5座炉体分别进行不同 工序的作业，按工艺流程周而复始循环实施。
权利要求一种石墨提纯电炉，其特征是由电控装备和电炉炉体构成一组高压开关柜YG；GG；CG和有载调压变压器ZT、可控硅整流器KG、直流电流互感器ZH、电炉炉体TR及控制柜KZG、控制台KZT等，其电气主接线结构按高压受电电源柜YG→高压供电柜GG(并联高压电容器柜CG)→有载调压变压器ZT→可控硅整流器KG→直流电流互感器ZH→电炉炉体TR顺序联结。
2. 根据权利要求1所述的石墨提纯电炉，其特征是炉体结构用耐火砖砌成，两端装置 通水冷却的石墨电极。
3. 根据权利要求1所述的石墨提纯电炉，其特征是所述的整流变压器在一次侧设置 多级有载分接开关。
4. 根据权利要求1或2所述的石墨提纯电炉，其特征是所述的整流变压与可控硅整 流器的电联结为双反星形带平衡电抗器的变流线路结构。
5. 根据权利要求1或2或3所述的石墨提纯电炉，其特征是主电路为同相逆并联线 路结构。
6. 根据权利要求1或2所述的石墨提纯电炉，其特征是控制系统中设有手动和自动稳流两种型式，手动只在调机时使用， 一般运行时设备是工作在自动稳流状态之中，电压电 流双闭环系统。
7. 根据权利要求1所述的石墨提纯电炉，其特征是有多种保护型式，主回路设有静电 过电压保护；操作过电压保护；元件换相过电压保护；元件故障保护；桥臂温度升高保护； 指示桥臂工作状态的双快熔熔断检测装置；和过电流保护，水路系统断水、水压升高和水温 升高等保护装置。
8. 根据权利要求1所述的石墨提纯电炉，其特征是所述的电炉炉体为卧式结构用耐 火砖(1)砌成，炉体两端安装用于接通电源的石墨电极(2)，电极与母线排连接的软线(3)， 母线排(4)，光电传感器(5)。
专利摘要石墨提纯电炉，是可以一次性完成提纯高纯石墨进行石墨深加工技术开发及产业化的技术装备。属电气和材料科学领域。其构成含电控装备和电炉炉体，即由一组高压开关柜YG、GG、CG和有载调压变压器ZT、可控硅整流器KG、直流互感器ZH及电炉炉体TR组成，其主线路结构按YG→GG→ZT→KG→ZH→TR顺序联结。电控装备与5座炉体轮换配套通电运行，每座炉/次生产周期流程装料→通电→停电冷却→出炉→维修5个作业阶段，5座炉体不同作业周而复始。石墨的纯度可提高到99.9～99.999％。石墨提纯是世界石墨深加工技术的重大课题之一。
文档编号C01B31/04GK201458744SQ20092009884
公开日2010年5月12日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者李 东, 董纲, 陶忠 申请人:董纲;李东;陶忠