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石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法

976   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)  
2023-12-07 15:16:12
權(quán)利要求書: 1.一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,其特征在于,包括以下步驟:

a、將生產(chǎn)后獲得的包含各種不同品質(zhì)性能的針狀焦進(jìn)行預(yù)先篩分破碎;將篩下及破碎后物料加入跳汰機(jī)的入料端,加水調(diào)節(jié)所述篩下及破碎后物料,利用脈動(dòng)水流按照密度差異分選,振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和篩下水及焦粉,對(duì)分選后的篩下水及焦粉進(jìn)行下一步的分級(jí)分選提質(zhì);

b、將破碎后的針狀焦進(jìn)行跳汰分選,利用振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和含焦粉的篩下水,其塊精焦產(chǎn)品和塊中焦產(chǎn)品的篩下水可循環(huán)利用至跳汰分選中;

c、將分選出來(lái)的塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品和塊輕焦產(chǎn)品分別進(jìn)行加工,加工過(guò)程包括混捏、成型、焙燒、石墨化,加工塊精焦產(chǎn)品后的產(chǎn)物作為首次放電比容量>360mAh/g的大功率石墨電極或高端負(fù)極材料;加工塊中焦產(chǎn)品和塊輕焦產(chǎn)品的產(chǎn)物作為中端或低端的電池負(fù)極材料;

d、將含焦粉的振動(dòng)篩篩下水進(jìn)行滾筒篩分級(jí)處理,得到粗粒針狀焦和細(xì)粒針狀焦;

e、將粗粒針狀焦給入粗粒分選設(shè)備液態(tài)流化床分選后,再利用振動(dòng)篩脫水,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)和粗粒次等焦產(chǎn)品,脫水篩下物料返回粗粒分選設(shè)備;將礦漿由流化床的入料口上部給入,與向上運(yùn)動(dòng)的水流在機(jī)體內(nèi)相遇,使礦漿產(chǎn)生干擾沉降,自生介質(zhì)形成的懸浮床層起到了分選密度的作用,高于懸浮床層密度的顆粒向下運(yùn)動(dòng)至脫水錐區(qū)域,進(jìn)入底流排出機(jī)體外;低于懸浮床層密度的顆粒在上升水流的帶動(dòng)下,向上運(yùn)動(dòng)至溢流區(qū)域,成為溢流,液固流化床是基于顆粒干擾沉降末速的差異來(lái)進(jìn)行分選,振動(dòng)篩脫水后,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品和粗粒次等焦產(chǎn)品,脫水篩下物料返回滾筒篩;

f、收集粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品并在加工后作為生產(chǎn)中端或低端電池負(fù)極的材料;將粗粒次等焦產(chǎn)品的加工產(chǎn)物用于生產(chǎn)低端電池負(fù)極材料或其他炭素材料;

g、將細(xì)粒針狀焦給入浮選設(shè)備進(jìn)行分選,過(guò)濾后,浮選設(shè)備頂部排出細(xì)粒精焦產(chǎn)品,浮選設(shè)備底部排出細(xì)粒次等焦產(chǎn)品;礦漿給入浮選設(shè)備中,加入所需的浮選藥劑,礦漿在浮選機(jī)中充氣浮選,利用親疏水性差異分選,過(guò)濾后,得到細(xì)粒精焦產(chǎn)品和細(xì)粒次等焦產(chǎn)品,濾液可用做循環(huán)水;

h、將細(xì)粒精焦產(chǎn)品與塊精焦產(chǎn)品按照質(zhì)量比1:1摻配后進(jìn)行加工,加工產(chǎn)物作為生產(chǎn)中端電池負(fù)極材料,細(xì)粒次等焦產(chǎn)品的加工產(chǎn)物則用于生產(chǎn)其他炭材料;

所述大功率石墨電極、高端負(fù)極材料、中端負(fù)極材料、低端負(fù)極材料均為電池材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)首次放電比容量指標(biāo)進(jìn)行界定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,其特征在于,步驟a中原料經(jīng)過(guò)篩分破碎后,進(jìn)行嚴(yán)格篩選后給入跳汰機(jī),保證跳汰機(jī)入料粒度小于300mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,其特征在于:所述跳汰機(jī)入料端的振幅和跳汰頻率可調(diào)節(jié),可調(diào)節(jié)范圍為入料端振輻400?200mm,?1跳汰頻率60?20,單位r.min 。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,其特征在于:所述浮選設(shè)備的入料端的壓力和給水流量可調(diào)節(jié),入料粒度小于50mm,可調(diào)節(jié)范圍為3

80?200m/h、壓力0?0.8MPa。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,其特征在于:浮選使用的浮選藥劑為常見(jiàn)浮選藥劑,捕收劑為正十二烷、煤油、柴油、脂肪酸,起泡劑為仲辛醇、松油醇、MIBC。

說(shuō)明書: 一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及電池負(fù)極材料和石墨電極分選領(lǐng)域,特別涉及一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法。背景技術(shù)[0002] 針狀焦是一種具有高度可石墨化、良好抗熱震性等性質(zhì)的高性能石墨電極及電池負(fù)極原料,有金屬光澤,顏色呈銀灰色,其在顯微鏡下觀察具有明顯的針狀紋理結(jié)構(gòu)。優(yōu)質(zhì)針狀焦具有熱膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度大、電導(dǎo)率高等特點(diǎn)。然而在工業(yè)生產(chǎn)中,針狀焦存在質(zhì)量不均勻的問(wèn)題,特別是延遲焦化塔底部產(chǎn)品質(zhì)量較差,這嚴(yán)重危害到我國(guó)針狀焦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。因此,基于針狀焦的基礎(chǔ)礦物學(xué)特性,開(kāi)發(fā)高品質(zhì)針狀焦制備關(guān)鍵技術(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)針狀焦綜合高效利用有十分重要的意義。[0003] 針狀焦由于其硫含量低、灰分低、金屬含量低和易石墨化等優(yōu)點(diǎn),目前成為了人造石墨的主要原料,但其生產(chǎn)成本較高,且對(duì)原料的要求較高。針狀焦生產(chǎn)工藝包括原料預(yù)處理、延遲焦化和煅燒三個(gè)過(guò)程。原料預(yù)處理作為針狀焦生產(chǎn)的首道工序,是制備針狀焦的關(guān)鍵,決定著針狀焦性能的優(yōu)劣?,F(xiàn)有針狀焦作為制備石墨電極級(jí)電池負(fù)極生產(chǎn)原料時(shí)對(duì)原料預(yù)處理是不進(jìn)行分選,原料的雜質(zhì)混雜嚴(yán)重和高品質(zhì)含量少,因此使用國(guó)內(nèi)常規(guī)工藝生產(chǎn)的原料只能生產(chǎn)中低品質(zhì)的石墨電極或者電池負(fù)極,目前生產(chǎn)高品質(zhì)的石墨電極或者電池負(fù)極材料需要從國(guó)外進(jìn)口原料實(shí)現(xiàn),成本高,運(yùn)輸周期長(zhǎng),生產(chǎn)還會(huì)受制于外國(guó)企業(yè)的制約,發(fā)明內(nèi)容[0004] 發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提出一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,解決了針狀焦產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、品質(zhì)差的問(wèn)題,分選得到的高品級(jí)針狀焦產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)高端負(fù)極材料和超高功率(UHP)石墨電極,中低品級(jí)產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)中端和低端負(fù)極材料,高功率(HP)石墨電極或其他碳材料;具有工藝簡(jiǎn)單、污染小、投資少、成本低的優(yōu)點(diǎn)。[0005] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,本發(fā)明的一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,包括以下步驟:[0006] a、將生產(chǎn)后獲得的包含各種不同品質(zhì)性能的針狀焦進(jìn)行預(yù)先篩分破碎;[0007] b、將破碎后的針狀焦進(jìn)行跳汰分選,利用振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和含焦粉的篩下水,其塊精焦產(chǎn)品和塊中焦產(chǎn)品的篩下水可循環(huán)利用至跳汰分選中;[0008] c、將分選出來(lái)的塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品和塊輕焦產(chǎn)品分別進(jìn)行加工,加工過(guò)程包括混捏、成型、焙燒、石墨化,加工塊精焦產(chǎn)品后的產(chǎn)物作為首次放電比容量>360的大功率石墨電極或高端負(fù)極材料;加工塊中焦產(chǎn)品和塊輕焦產(chǎn)品的產(chǎn)物作為中端或低端的電池負(fù)極材料;[0009] d、將含焦粉的振動(dòng)篩篩下水進(jìn)行滾筒篩分級(jí)處理,得到粗粒針狀焦和細(xì)粒針狀焦;[0010] e、將粗粒針狀焦給入粗粒分選設(shè)備液態(tài)流化床分選后,再利用振動(dòng)篩脫水,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)和粗粒次等焦產(chǎn)品,脫水篩下物料返回粗粒分選設(shè)備;[0011] f、收集粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品并在加工后作為生產(chǎn)中端或低端電池負(fù)極的材料;將粗粒次等焦產(chǎn)品的加工產(chǎn)物用于生產(chǎn)低端電池負(fù)極材料或其他炭素材料;[0012] g、將細(xì)粒針狀焦給入浮選設(shè)備進(jìn)行分選,過(guò)濾后,浮選設(shè)備頂部排出細(xì)粒精焦產(chǎn)品,浮選設(shè)備底部排出細(xì)粒次等焦產(chǎn)品;[0013] h、將細(xì)粒精焦產(chǎn)品與塊精焦產(chǎn)品按照質(zhì)量比1:1摻配后進(jìn)行加工,加工產(chǎn)物作為生產(chǎn)中端電池負(fù)極材料,細(xì)粒次等焦產(chǎn)品的加工產(chǎn)物則用于生產(chǎn)其他炭材料;[0014] 所述大功率石墨電極、高端負(fù)極材料、中端負(fù)極材料、低端負(fù)極材料均為電池材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)首次放電比容量指標(biāo)進(jìn)行界定。[0015] 進(jìn)一步,步驟a中原料經(jīng)過(guò)篩分破碎后,進(jìn)行嚴(yán)格篩選后給入跳汰機(jī),保證跳汰機(jī)入料粒度小于300mm。[0016] 進(jìn)一步,步驟a中將篩下及破碎后物料加入跳汰機(jī)的入料端,加水調(diào)節(jié)所述篩下及破碎后物料,利用脈動(dòng)水流按照密度差異分選,振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和篩下水及焦粉,對(duì)分選后的篩下水及焦粉進(jìn)行下一步的分級(jí)分選提質(zhì)。[0017] 進(jìn)一步,所述跳汰機(jī)入料端的振幅和跳汰頻率可調(diào)節(jié),可調(diào)節(jié)范圍為入料端振輻?1400?200mm,跳汰頻率60?20,單位r.min 。

[0018] 進(jìn)一步,步驟e的具體過(guò)程是將礦漿由流化床的入料口上部給入,與向上運(yùn)動(dòng)的水流在機(jī)體內(nèi)相遇,使礦漿產(chǎn)生干擾沉降,自生介質(zhì)形成的懸浮床層起到了分選密度的作用,高于懸浮床層密度的顆粒向下運(yùn)動(dòng)至脫水錐區(qū)域,進(jìn)入底流排出機(jī)體外;低于懸浮床層密度的顆粒在上升水流的帶動(dòng)下,向上運(yùn)動(dòng)至溢流區(qū)域,成為溢流,液固流化床是基于顆粒干擾沉降末速的差異來(lái)進(jìn)行分選,振動(dòng)篩脫水后,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品和粗粒次等焦產(chǎn)品,脫水篩下物料返回滾筒篩。[0019] 進(jìn)一步,步驟g的具體過(guò)程是礦漿給入浮選設(shè)備中,加入所需的浮選藥劑,礦漿在浮選機(jī)中充氣浮選,利用親疏水性差異分選,過(guò)濾后,得到細(xì)粒精焦產(chǎn)品和細(xì)粒次等焦產(chǎn)品,濾液可用做循環(huán)水。[0020] 進(jìn)一步,所述浮選設(shè)備的入料端的壓力和給水流量可調(diào)節(jié),入料粒度小于50mm,可3

調(diào)節(jié)范圍為80?200m/h、壓力0?0.8MPa。

[0021] 進(jìn)一步,浮選使使用的浮選藥劑為常見(jiàn)浮選藥劑,捕收劑為正十二烷、煤油、柴油、脂肪酸等,起泡劑選仲辛醇、松油醇、MIBC。[0022] 有益效果:本發(fā)明提出一種石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法。針狀焦經(jīng)破碎、分選、脫水和干燥得到不同質(zhì)量等級(jí)的針狀焦產(chǎn)品。原料預(yù)處理作為針狀焦生產(chǎn)的首道工序,是制備針狀焦的關(guān)鍵,決定著針狀焦性能的優(yōu)劣。具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、用途多樣等優(yōu)點(diǎn)。用濕式分選的方法作為針狀焦原料預(yù)處理分選得到不同等級(jí)產(chǎn)品,解決了針狀焦產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、品質(zhì)差的問(wèn)題,產(chǎn)品質(zhì)量均勻、用途多樣;通過(guò)將針狀焦分選為不同灰分等級(jí)產(chǎn)品,得到的高品級(jí)針狀焦產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)高端負(fù)極材料和超高功率(UHP)石墨電極,中低品級(jí)產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)中端和低端負(fù)極材料,高功率(HP)石墨電極或其他碳材料。在目前生產(chǎn)工藝沒(méi)有顯著提高前,既可以通過(guò)分選的方法獲得高品質(zhì)產(chǎn)品,填補(bǔ)了行業(yè)中的空白。針狀焦通過(guò)提質(zhì)分級(jí),分質(zhì)利用,加工成質(zhì)量均勻、用途不同,利用簡(jiǎn)單的分選工藝提高針狀焦的質(zhì)量,生產(chǎn)合理實(shí)銷的產(chǎn)品。附圖說(shuō)明[0023] 附圖1是本發(fā)明石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法的工藝流程圖具體實(shí)施方式[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。[0025] 如圖1所示,本發(fā)明的石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法,包括原針狀焦篩分破碎單元、塊狀針狀焦跳汰分選單元、粗粒針狀焦分選單元和細(xì)針狀焦浮選單元;[0026] 針狀焦分選原料經(jīng)過(guò)篩分破碎,控制進(jìn)入跳汰機(jī)入料的粒度,一般破碎到300mm以下,得到破碎產(chǎn)物;將所述破碎產(chǎn)物進(jìn)行跳汰分選利用振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和篩下水及所含焦粉,其塊精焦產(chǎn)品和塊中焦產(chǎn)品的篩下水可循環(huán)利用至跳汰分選中;高品級(jí)產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)高端負(fù)極材料和超高功率(UHP)石墨電極。[0027] 將所述脫水篩下水及所含焦粉進(jìn)行滾筒篩分級(jí)處理,得到粗粒針狀焦(50mm?0.5mm)和細(xì)針狀焦(0.5mm以下);

[0028] 粗粒通過(guò)液固流化床分選后振動(dòng)篩脫水,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品和粗粒次等焦產(chǎn)品,脫水篩下物料返回分級(jí)設(shè)備,中品級(jí)產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)中端負(fù)極材料或者高功率(HP)石墨電極;[0029] 將上述細(xì)針狀焦經(jīng)過(guò)浮選設(shè)備,過(guò)濾后,得到細(xì)粒精焦產(chǎn)品和細(xì)粒次等焦產(chǎn)品,低品級(jí)產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)低端負(fù)極材料,或其他碳材料。[0030] 本工藝將針狀焦分選為不同灰分等級(jí)產(chǎn)品,解決了針狀焦產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、品質(zhì)差的問(wèn)題,分選得到的不同品級(jí)的針狀焦產(chǎn)品。針狀焦通過(guò)提質(zhì)分級(jí),分質(zhì)利用,能夠大幅提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)用前景廣泛。[0031] 實(shí)施例一:[0032] 針狀焦分選原料經(jīng)過(guò)篩分破碎,控制進(jìn)入跳汰機(jī)入料的粒度,粒徑為300mm的破碎產(chǎn)物經(jīng)給料機(jī)通過(guò)入料端進(jìn)入跳汰機(jī)的內(nèi)腔內(nèi),調(diào)節(jié)入料端振輻350mm,跳汰頻率35?1(r.min ),

[0033] 利用脈動(dòng)水流按照密度差異分選,振動(dòng)篩脫水后,得到塊精焦產(chǎn)品、塊中焦產(chǎn)品、塊輕焦產(chǎn)品和篩下水及焦粉,將所述篩下水及所含焦粉進(jìn)行分級(jí)處理,得到粗粒針狀焦(50mm?0.5mm)和細(xì)針狀焦(0.5mm以下),[0034] 粗粒針狀焦進(jìn)入液固流化床中,入料粒度為30?0.5mm,給水流量120m3/h、壓力0.3MPa,利用于顆粒干擾沉降末速的差異來(lái)進(jìn)行分選,

[0035] 振動(dòng)篩脫水后,得到粗粒優(yōu)質(zhì)焦產(chǎn)品和粗粒次等焦產(chǎn)品,細(xì)針狀焦(0.5mm以下)進(jìn)入浮選設(shè)備中,[0036] 捕收劑是正十二烷1200g/t,起泡劑是仲辛醇100g/t,單位面積充氣量0.18m3/2

(m .min)和礦漿濃度60g/L利用親疏水性差異分選,

[0037] 過(guò)濾后,得到細(xì)粒精焦產(chǎn)品和細(xì)粒次等焦產(chǎn)品。[0038] 以上所述僅是本發(fā)明的個(gè)別實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。



聲明:
“石墨電極及電池負(fù)極生產(chǎn)原料的濕法提質(zhì)方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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