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而国内厂商参考国外微细粉碎先进理论技术和设备,通过对设备关键结构的不断改进研制出了适合国内球形石墨加工环境的气流涡旋微粉机设备,如浙江丰利研发的QWJ气流涡旋微粉机以及洛阳冠齐研发的新型气流涡旋微粉机等,这些设备根据石墨整形特性改进了锤头、衬板等关键结构参数,在球形石墨工业生产中得到广泛运用!现可以根据调节气流涡旋微粉机结构参数以及生产工艺参数生产出粒度5~35μm,粒度分布较窄的球形石墨成品,振实密度也可达到1g/cm3以上,可以满足负极材料的使用。
还需对气流涡旋微粉机的筒体、锤头、衬板等关键结构以及生产工艺继续改进,简化石墨球化工艺流程,提高石墨球化效率!天然石墨颗粒在球化过程中的受力较为复杂,颗粒的剪切、碰撞、摩擦在整个设备内部均有发生,现有的石墨球化机理也缺乏对石墨颗粒具体的受力分析!对石墨球化机理进行深入研究,分析单个石墨颗粒的受力变形,将会是改进现有球化设备以及研发新型球化设备的关键!未来球形石墨市场可能会持续出现供应缺口,随着市场对于球形石墨需求量的不断增多以及对产品质量稳定性要求的不断提升,球化设备的大型化就显得尤为重要.
高纯石墨粒粘结剂
在加工过程中天然石墨颗粒从进料槽中进入,随着转子引起的高速气流在机体内部高速旋转并迅速均匀分散,在高速气流的冲击下天然石墨颗粒与内壁面、叶片之间以及各颗粒之间反复碰撞、摩擦、剪切,再通过循环入口进入循环路径回到机体内部继续进行球形化的处理,在不断的冲击下天然石墨颗粒逐渐被打磨成球状颗粒!HYB设备已发展成一种球化效率较高的实验室球化设备,采用HYB设备在5~15min内即可生产出8~30μm不同粒径分布,振实密度达到1g/cm3以上的球形石墨颗粒!
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设备采用干式生产,省去了成品干燥的程序,在生产球形石墨的过程中同样不会有其它杂质颗粒的介入,且气流涡旋微粉机属于连续型设备,处理量是同容积的高速气流冲击式造粒机的50~100倍,能耗可达1800~2200kWh/t,因此该类设备受到了球形石墨生产厂商的青睐,近年来广泛应用于球形石墨的大规模工业化生产中。但是业内普遍认为该设备存在以下不足:产线长,通常需要十几道甚至是几十道球化级联处理;球形石墨产率偏低,只能达到40%~50%左右;单线产能较低,只有2500~3500t/a!
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2高速气流冲击式造粒机1987年东京理工大学的小石教授提出了通过高速气流的机械冲击力使微粒子之间发生塑性变形、粘结附着的气流冲击法,并与日本奈良机械制作所共同开发了HYB系统(图1),该系统成为高速气流冲击式造粒机的典型代表。1999年Spahr等申请了使用高速气流冲击式造粒机生产球形石墨颗粒的专利,之后Ohzeki等使用该设备也生产出了平均粒径为10μm的球形石墨颗粒。国内的王富祥等、郝向阳等、杨玉芬等在HYB系统的基础上通过不断地改进,自主研发设计了一套微纳米颗粒复合化设备MNPC系统,该系统的工作原理与HYB系统原理大致相同,并用该系统生产出了粒度范围10~30μm,振实密度达到0。