小型多孔碳碱活化炉
小型多孔碳碱活化炉(KOH)
流程:
原料与 KOH 1:3-1:5 浸渍→烘干→700-850 ℃ N₂ 保护 30-60 min→酸洗→水洗。
主要技术参数
电炉名称:多孔碳水蒸气活化回转炉
电炉结构:炉体可倾斜、炉管可旋转
设计温度:1200℃
工作温度:1050℃
控温精度:±1℃,PID控制
炉管转速:0.5-6r/min变频可调
气体:水蒸气、CO?、N?等,支持多气氛环境
炉管材质:310S不锈钢(蒸汽法)或纯镍(碱法),耐高温(1100℃)、耐酸碱腐蚀,延长使用寿命。
炉衬材料:多晶莫来石纤维模块或真空浇筑纤维,蓄热小、升温快。
炉管旋转:0.5–6rpm无机调速,结合内部抄料板结构,使物料均匀混合,彻底解决静态煅烧中的生烧、过烧、夹生问题,提升品质均匀性30%以上。
温区尺寸:可定制(管径、温区长度)
(适用于锂电硅碳负极多孔碳骨架的KOH/NaOH碱活化工艺)
设备名称:BX-RTR5 旋转碱活化炉
炉型:单温区、φ219 mm石英/310S复合炉管、电阻丝外热式、连续可调倾角、真空-惰性气氛两用旋转管式炉
设计定位:实验室-中试级,专用于5 kg/批(≈炉管有效容积20 %)多孔碳的碱活化造孔与高温纯化,兼容后续CVD硅沉积前处理。
GB/T 10067.1-2019《电热装置基本技术条件》
GB 5959.1-2019《电热装置安全》
JB/T 6205-2019《管式电阻炉》
GB/T 24533-2019《锂离子电池石墨类负极材料》相关检测方法
欧盟CE(低电压、机械、EMC)
出厂附第三方炉温均匀性检测报告(9点,±5 ℃@800 ℃)。
① 酚醛树脂/生物质碳源与KOH/NaOH混合料在惰性气氛下650-850 ℃碱活化;
② 活化后同一炉管内完成800 ℃高温纯化;
③ 可扩展水蒸气/CO₂二次活化或硅烷CVD沉积。
炉管以0.5-10 rpm旋转,带动物料连续翻滚;倾角0-5°可调,促进轴向缓慢移动,实现“动态床”碱活化,避免熔融碱结块;惰性气氛(N₂/Ar)+尾气碱洗塔,防止碱蒸气腐蚀加热元件;程序控温三段:升温-恒温-降温,恒温段温差≤±3 ℃。
额定温度:1000 ℃(连续工作≤900 ℃)
单批投料量:5 kg(堆密度0.4 g cm⁻³,占炉管容积20 %)
炉管尺寸:φ219 mm×700 mm(有效加热区450 mm)
加热元件:0Cr27Al7Mo2铁铬铝螺旋电阻丝,双排嵌装陶瓷搁砖
加热功率:9 kW(380 V/50 Hz,星接,可控硅调功)
控温精度:±1 ℃(K分度,PID+SSR)
旋转速度:0.5-10 rpm,变频调速,断链保护
炉管倾角:-2-10°电动丝杆调节,带角度刻度
密封:SS304水冷法兰+氟橡胶O型圈,设计压力≤0.02 MPa
极限真空:-0.09 MPa(机械泵,1 h内达到)
气氛:N₂/Ar 0-10 L min⁻¹,浮子流量计+针阀
冷却:炉壳轴流风机+炉管外壁风道,降温速率≤8 ℃ min⁻¹(600 ℃→200 ℃)
外形:L×W×H 1600×800×1400 mm
重量:≈420 kg
A. 双温区独立控温(延长纯化区)
B. 内置螺旋抄板,提高碱-碳混合效率
C. 尾气冷凝+碱液洗涤塔(PFA换热器)
D. 触摸屏+PLC+USB记录,支持远程RS485
E. 炉管材质升级为Inconel 600,抗熔碱腐蚀
F. 快速水冷夹套,缩短批间隔30 %
G. 防爆伺服电机+ATEX Ex d IIB T4(溶剂料场合)
7.1 炉壳模块
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双层1.5 mm 304不锈钢,镜面拉丝;层间填充1260型陶瓷纤维毯,外壳温升≤35 ℃。
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正面铰链门+快速锁扣,门内设断电开关。
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陶瓷搁砖整圈镶嵌,电阻丝可独立抽出更换,无需拆炉。
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分区功率分配:前段30 %、恒温段50 %、后段20 %,保证轴向温度均匀。
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复合结构:内层3 mm石英,外层2 mm 310S护套,端部滚压加强环,抗碱冷凝液侵蚀。
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两端配SS304水冷法兰,冷却水流量≥6 L min⁻¹,防止O圈过热。
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支撑轮为石墨浸渍轴承,免加油,耐温450 ℃。
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0.37 kW蜗轮蜗杆减速电机,变频0.5-10 rpm,转矩120 N·m;断电自锁,防止炉管倒转。
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手轮+梯形丝杆,同步顶升尾座,角度标尺0-10°,重复定位±0.2°。
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不锈钢波纹管旋转接头,内置石墨轴承密封,泄漏率≤1×10⁻⁷ Pa·m³ s⁻¹。
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一路进气(N₂/Ar),一路排气(接碱洗塔),接口为φ6 mm双卡套。
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独立落地式电控柜,IP42;K型热电偶双支(主控+超温)。
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超温继电器+固态继电器双重保护,故障声光报警。
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防爆膜片(φ50 mm,0.05 MPa爆破)安装于排气端。
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炉管转速丢失报警、电机过载报警、冷却水流量低报警。
旋转炉主机 1台
石英/310S复合炉管 1支
铁铬铝电阻丝 2套(1套备用)
K型热电偶 2支
水冷法兰组件 2套
SS304炉架+支撑轮 1套
变频调速电控箱 1套
进气/排气波纹管 2根
碱液洗涤塔(PVC,20 L) 1台
随机工具(法兰钩、O圈、石英棉) 1套
说明书、出厂报告、CE证书 1份
电阻丝:连续使用≥2000 h(900 ℃),更换时间≤30 min
氟橡胶O圈:≤300 ℃工况下500 h,建议每50批更换
石墨轴承:≥1年(视碱尘量)
石英炉管:正常使用≥2年,出现裂纹仅内层可单独更换
整机设计寿命:≥10年(20 000 h)
折旧期内可支持≥8000批(按每批10 h计)
自验收起14个月内免费保修(电阻丝、O圈等易损件除外);
终身提供技术支持与配件供应;
国内48 h响应,72 h到场;
提供工艺调试服务(碱碳比、升温曲线、洗涤终点判定)。
主机:缠绕膜+防震泡沫+五层出口免熏蒸木箱,L×W×H 1800×1000×1600 mm,毛重520 kg;
炉管:独立珍珠棉+木箱,标“易碎玻璃”;
电控箱:木箱+干燥剂,防淋雨;
运输标识:重心、堆码层数≤2、防潮、向上、吊装位置。
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首次使用前,200 ℃×2 h空烧排潮,避免电阻丝氧化脱皮。
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碱活化阶段必须全程N₂保护,流量≥2 L min⁻¹,防止空气倒吸导致电阻丝渗碳脆断。
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冷却水温度≤30 ℃,压力0.2-0.3 MPa;断水立即停炉,否则O圈烧毁。
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升温速率≤10 ℃ min⁻¹,900 ℃以上禁止>5 ℃ min⁻¹,保护石英炉管。
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碱蒸气冷凝后形成K₂CO₃硬壳,每批结束立即通湿N₂软化并空转清洗,防止下次启动卡死。
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真空泵停机顺序:先关阀后停泵,防回油;碱尘进入泵前需加冷阱。
① 备料:预碳化料与KOH按1:2(质量)行星混料机15 min。
② 装料:炉管倾角调至0°,打开加料端法兰,投入5 kg,装填系数≤20 %。
③ 密封:检查O圈无碱粒,锁紧法兰,接冷却水,通N₂ 5 min排氧。
④ 程序:
室温→5 ℃ min⁻¹→200 ℃(30 min)→5 ℃ min⁻¹→450 ℃(30 min)→3 ℃ min⁻¹→800 ℃(120 min)→随炉冷却;
炉管转速3 rpm,倾角2°。
⑤ 洗涤:出炉物料直接倒入50 L去离子水,料:水=1:20,搅拌2 h,测pH≤8。
⑥ 干燥:120 ℃真空烘箱8 h,得到比表面积1800-2200 m² g⁻¹、孔容0.8-1.1 cm³ g⁻¹的多孔碳。