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負極材料包覆氣氛回轉焙燒爐

一、 設備概述

這是一種在密閉、連續流動的惰性氣氛（如氮氣、氬氣）保護下，通過回轉（旋轉） 的方式，對負極材料粉末或顆粒進行高溫熱處理（焙燒） 的工業窯爐。

它的基本形態是一個略微傾斜、可緩慢旋轉的長形金屬管。物料進入，隨著筒體的旋轉緩慢向低端移動，同時在加熱區內被均勻加熱，完成一系列物理和化學反應后，從低端排出，實現連續化生產。

二、 工作原理

進料與密封：

經過造粒和包覆處理的負極材料前驅體（例如，經瀝青包覆的石墨顆粒），通過專門的喂料系統（如螺桿喂料機）從窯爐的進料端送入。

進料端和出料端均采用特殊的密封裝置（如唇形密封、石墨盤根密封），確保爐管在旋轉過程中，外部空氣無法進入，內部的保護氣氛也不會泄露。

回轉與輸送：

電機驅動托輪和齒輪，使整個窯爐筒體以一定速度緩慢旋轉（通常每分鐘幾轉）。

筒體內部通常設有揚料板或內螺旋結構。當筒體旋轉時，這些結構將物料不斷抄起、灑落，形成均勻的“料幕”，使其與熱氣流充分接觸。同時，由于筒體是傾斜的，物料在反復拋灑的過程中不斷向出料端前進。

加熱與焙燒：

窯爐外部設有加熱系統（通常為電阻加熱或多段燃氣加熱），將筒體對應的區域加熱到預設的高溫（根據工藝，通常在800°C - 1200°C之間）。

物料在從進料端移動到出料端的過程中，經歷預熱、升溫、恒溫（焙燒）和冷卻等多個溫區。

核心反應：在此過程中，作為包覆劑的瀝青或樹脂會發生碳化，形成無定形碳層，牢固地包覆在石墨或其他核心材料表面。這個過程被稱為碳化固化或包覆碳化。

氣氛保護：

在整個過程中，惰性保護氣體（如高純度氮氣）從爐管的一端或兩端持續通入，充滿整個爐管空間。

這有兩個關鍵作用：

防止氧化：隔絕氧氣，防止在高溫下石墨和新生碳被氧化燒損。

排出揮發分：將包覆劑碳化過程中產生的焦油、煙氣等揮發性副產物及時帶走，確保產品純度和碳化質量。

出料與冷卻：

完成焙燒的物料從出料端排出，進入密閉的冷卻系統（如水冷螺旋、冷卻滾筒等），在保護氣氛下冷卻至接近室溫，然后進行收集。

三、 核心優勢

與傳統的間歇式箱式爐（坩堝爐）相比，連續式氣氛回轉焙燒爐具有壓倒性優勢：

連續性生產：進料、焙燒、出料連續進行，生產效率高，適合大規模工業化生產。

產品質量均一穩定：由于物料在回轉過程中被不斷混合，受熱極其均勻，每一顆物料的熱處理歷史幾乎相同，保證了產品批次內和批次間的一致性。

能耗低：熱能利用率高，避免了間歇式爐頻繁升降溫帶來的巨大能量損耗。

自動化程度高：整個流程可實現全自動控制，減少人工干預，穩定工藝并降低人力成本。

包覆效果好：回轉的動態過程使顆粒之間相互摩擦、碰撞，有助于形成更致密、更均勻的包覆層。

四、 關鍵技術與組成部分

高溫爐管材質：需要耐受高溫和物料的輕微磨損，通常采用耐熱合金（如310S）或特種不銹鋼。

動密封技術：旋轉的爐管與靜止的進出料端的密封是技術難點和核心，直接決定了氣氛的純度和運行安全性。

溫度控制精度：需要多溫區獨立精確控溫，以實現精確的升溫曲線。

氣氛控制系統：包括氣體流量、壓力、氧含量在線監測等，確保爐內始終處于“無氧”狀態。

抗結焦技術：包覆劑揮發的焦油容易在低溫區冷凝結焦，堵塞設備。優秀的爐型設計需要考慮如何避免或減少結焦。

五、 在負極材料生產中的作用

該設備主要用于完成兩個關鍵工藝：

石墨化：對于人造石墨負極，在接近3000°C的超高溫下，將無定形碳轉化為結晶度高的石墨結構。此時它被稱為石墨化回轉爐，對材料和密封要求更高。

包覆碳化：在相對較低的溫度下（~1200°C），將瀝青等包覆劑碳化，在石墨顆粒表面形成一層無定形碳包覆層。這層包覆層可以：

提高負極材料的**庫倫效率。

防止電解液副反應，改善循環壽命。

增強材料的導電性。