[實用新型]一種用于制備高純度膨脹石墨的裝置

有效

• 申請號: 201520953814.7
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN205170395U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王云龍;張家平;童磊;李玲;張曉玉;王清露;郝福瑞;胡琪卉;俞健舒
• 申請（專利權）人: 安徽易能新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 王偉

技術領域

本實用新型涉及膨化設備領域，具體地說是一種用于制備高純度膨脹石墨的裝置。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從 石墨中分離出新型納米材料“石墨烯”，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010 年諾貝爾物理學獎。目前，石墨烯的規模化生產主要是通過化學氧化還原法制備。而膨脹石 墨作為制備石墨烯及其衍生物的中間產品，是由天然鱗片狀石墨經酸化插層、水洗、干燥、 高溫膨化而得到的一種具有疏松多孔的蠕蟲狀物質，又稱蠕蟲石墨。其中，制備高純度的膨 脹石墨是制備高質量石墨烯及其衍生物的必要條件。

膨脹石墨除了具備天然石墨本身的耐冷熱、耐腐蝕、導熱、導電、自潤滑等優良特性以 外，同時還具有天然石墨不具備的輕質、柔軟、可壓縮、吸附和生物相容性等特性。隨著科 技進步和高科技的開發，膨脹石墨這種優秀的工程材料，在高速、耐腐蝕、耐磨和節能等高 新領域中，逐步取代了某些金屬材料和有機合成材料，廣泛應用在石油、化工、環保、電力， 軍事，生物醫學等方面。

公開號為CN203112512U的中國專利公開了一種石墨膨化爐，包括爐體、給料裝置、供 氣裝置和出料裝置，其在底部采用可燃氣燃燒加熱的方式，以提供石墨膨脹所需要的環境。 該技術方案采用風機將原料吹到高溫槽中，易產生原料加熱時間短，膨脹不夠充分的問題， 且在高溫條件下氧氣的存在會使得石墨或者膨脹石墨發生嚴重的氧化現象。

公開號為CN203612963U的中國專利采用可傾斜工作臺單元為基礎設計了一種回轉式可 連續給料石英管膨化爐，包括：可傾斜工作臺單元，高溫加熱單元，驅動裝置以及給料裝 置。該裝置難以均勻控制石墨的膨脹時間和膨脹程度，原料加入的時候易產生堆積，且氣流 太大時不能有效分開膨脹前后的石墨，氣流太小時不能及時取出膨脹完全的石墨，容易造成 管路堵塞。

實驗室工作者還有采用高溫馬弗爐實現石墨進行膨化處理，但使用高溫馬弗爐時，不僅 需要人工放入和取出煅燒的材料，還需要控制每次石墨的煅燒量。這增加了實驗操作的危險 性和復雜程度，影響石墨的膨化效果，難以實現連續化生產。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種連續化生產高純度膨脹石墨的制備裝置，以立式管式爐 為基礎，利用插層石墨和膨脹石墨的密度不同，借助重力和風力的作用，實現膨脹石墨和未 膨脹石墨分離。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：

一種用于制備高純度膨脹石墨的裝置，包括加料單元、加熱單元、給氣單元、冷卻單元 和出料單元，所述加料單元與加熱單元相通，所述加熱單元設有用于膨化石墨的膨化通道， 所述給氣單元與膨化通道底部相通；所述冷卻單元與膨化通道的頂部相通，所述出料單元包 括膨化石墨倉儲單元和雜料倉儲單元；所述膨化石墨倉儲單元與冷卻單元出料口相通，所述 雜料單元與加熱單元的落料口相通。

作為優選，所述加熱單元采用可控高溫立式管式爐，包括爐體和貫穿爐體的膨化通道， 所述爐體設有加熱元件。

作為優選，所述給氣單元包括氣源、氣流管道和氣流噴頭；所述氣流管道連接氣源和氣 流噴頭，所述氣流噴頭設在膨化通道的落料口處。

作為優選，所述冷卻單元包括循環冷卻水槽和螺旋式熱交換管，所述螺旋式熱交換管進 出口對應連通膨化通道的上出料口和膨化石墨倉儲單元。

作為優選，所述膨化石墨倉儲單元包括分離倉和儲料倉，所述分離倉內設有旋風分離器， 通過旋風分離器產生的氣流將膨脹時產生的廢氣從設在分離倉頂部的引風管排出；所述儲料 倉設在分離倉的底部，之間設有閉風器。

作為優選，所述可控高溫立式管式爐的爐體為兩段，間隔設在膨化通道上，所述加料單 元的出料口與位于兩段爐體之間的膨化通道相通。

作為優選，所述加料單元的出料口與位于爐體上方的膨化通道相通。

作為優選，所述加料單元為一螺旋進料機。

作為優選，所述膨化通道為石英材質。

作為優選，所述加熱元件為電阻絲。

與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：