[發明專利]一種用于熔鹽中碳材料分離的風力分選法

在審

• 申請號: 202210100091.0
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114405827A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 汪的華;竇硯鵬;杜開發;尹華意
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B07B9/00
• 分類號: B07B9/00;B07B11/02;B02C21/00;B02C23/12;B07B4/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 吳艷姣

本發明提供一種用于熔鹽中碳材料分離的風力分選法，屬于熔鹽制碳工藝中碳材料分離技術領域。采用該方法分選融合在一起的熔鹽與碳的混合產物需要經過以下5步：(1)將鹽?碳混合產物置于粉碎機中進行破碎、粉化。(2)將破碎、粉化的鹽?碳混合物置于球磨機中磨細。(3)將磨細的鹽?碳混合物置于多孔篩進行篩分。(4)篩分過的鹽?碳混合物置于風力分選平臺上采用一定風速和樣品臺高度進行風力分選。(5)分別收集兩個沉降區內鹽碳產物。該分選方法的發明是通過熔鹽與碳材料顆粒密度不同進行分選，可以在碳顆粒沉降區獲得碳含量高達93％以上，鹽含量低于7％的碳產品，這對于促進熔鹽的回收，提高熔鹽制碳工藝的經濟效益至關重要。

技術領域

本發明屬于熔鹽電解制碳工藝中碳材料與熔鹽分離技術領域，具體涉及一種分離鹽-碳混合物的風力分選法。

背景技術

自工業革命開始以來，隨著全球經濟的迅速發展，大氣中二氧化碳(CO₂)的濃度從20世紀初的270ppm升高到目前的400ppm，這會導致全球氣候變暖和災難性天氣的發生，進而影響到人類的生存。為了應對這一全球氣候問題的挑戰，一方面要發展低碳、節能、環保、資源可持續利用的綠色減排技術；另一方面我們需要采用一定的方法捕集大氣中的CO₂并固定轉化為碳材料。近年來本課題組研發的熔鹽CO₂捕集與電化學轉化技術一方面實現了大氣中CO₂的固定，另一方面實現了轉化碳材料的高附加值利用。本課題組已經將該技術由實驗室安級規模逐漸放大到了百安級和千安級規模。在該技術逐級放大的過程中，隨著該技術逐級放大，新的問題出現：陰極產物中含有很高比例的凝固的電解質熔鹽(95wt.％～97wt.％)以及一定比例的碳材料，要高效經濟的利用熔鹽中的碳材料，其與熔鹽的分離問題亟待解決。

熔鹽捕集CO₂及其電化學轉化技術制備出了各種高附加值的碳材料(活性炭、石墨碳片、碳納米管、碳纖維、碳微球)，在這些碳材料與熔鹽的分離方面，實驗室通常的傳統的方法是采用大量的濃鹽酸和純水進行浸泡、洗滌至中性、過濾、烘干。經測算，要得到1kg的高附加值碳材料，傳統的方法消耗的濃鹽酸的量為34L，洗滌至中性需要消耗的純水在2～4m³，最重要的是這一部分附帶的熔鹽在與濃鹽酸的反應下完全轉變成了氯化物鹽，無法實現這一部分熔鹽的循環再利用，這無疑會增加該技術的工藝成本。

發明內容

為了解決上述傳統方法從熔鹽中分離碳材料造成的環境的污染與資源的浪費問題，本發明提出了一種利用碳材料和熔鹽的密度、顆粒形狀不同進行分離的方法，該方法的核心機理在于：在高溫條件下，由于液態電解質對固態碳的潤濕作用，會均勻的附著在碳顆粒表面。熔鹽中電解制備出的碳材料與電解質兩相界面之間僅為范德華力相互作用，在機械粉碎和球磨下，碳顆粒與鹽顆粒由于柔韌性和硬度不同，在被粉化至一定粒徑時其兩相間的范德華力便會被打破，在風力作用下，沉降到不同的區域，實現鹽-碳分離。

為了實現熔鹽中分離碳材料的風力分選法，具體的實施方案為：

一種用于熔鹽中碳材料分離的風力分選法，

(1)將鹽-碳混合產物置于密封粉碎機中在惰性氣體氣氛保護下進行破碎、粉化。

(2)將破碎、粉化的鹽-碳混合物置于密封球磨機中在惰性氣體氣氛保護下磨細。

(3)將磨細的鹽-碳混合物置于通過多孔篩進行篩分。

(4)將通過篩分鹽-碳混合物置于恒溫干燥風力分選平臺上采用一定風速和樣品臺高度進行風力分選。

(5)分別收集鹽、碳產物。