[实用新型]一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及膨化设备领域，具体地说是一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从 石墨中分离出新型纳米材料“石墨烯”，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010 年诺贝尔物理学奖。目前，石墨烯的规模化生产主要是通过化学氧化还原法制备。而膨胀石 墨作为制备石墨烯及其衍生物的中间产品，是由天然鳞片状石墨经酸化插层、水洗、干燥、 高温膨化而得到的一种具有疏松多孔的蠕虫状物质，又称蠕虫石墨。其中，制备高纯度的膨 胀石墨是制备高质量石墨烯及其衍生物的必要条件。

膨胀石墨除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、导热、导电、自润滑等优良特性以 外，同时还具有天然石墨不具备的轻质、柔软、可压缩、吸附和生物相容性等特性。随着科 技进步和高科技的开发，膨胀石墨这种优秀的工程材料，在高速、耐腐蚀、耐磨和节能等高 新领域中，逐步取代了某些金属材料和有机合成材料，广泛应用在石油、化工、环保、电力， 军事，生物医学等方面。

公开号为CN203112512U的中国专利公开了一种石墨膨化炉，包括炉体、给料装置、供 气装置和出料装置，其在底部采用可燃气燃烧加热的方式，以提供石墨膨胀所需要的环境。 该技术方案采用风机将原料吹到高温槽中，易产生原料加热时间短，膨胀不够充分的问题， 且在高温条件下氧气的存在会使得石墨或者膨胀石墨发生严重的氧化现象。

公开号为CN203612963U的中国专利采用可倾斜工作台单元为基础设计了一种回转式可 连续给料石英管膨化炉，包括：可倾斜工作台单元，高温加热单元，驱动装置以及给料装 置。该装置难以均匀控制石墨的膨胀时间和膨胀程度，原料加入的时候易产生堆积，且气流 太大时不能有效分开膨胀前后的石墨，气流太小时不能及时取出膨胀完全的石墨，容易造成 管路堵塞。

实验室工作者还有采用高温马弗炉实现石墨进行膨化处理，但使用高温马弗炉时，不仅 需要人工放入和取出煅烧的材料，还需要控制每次石墨的煅烧量。这增加了实验操作的危险 性和复杂程度，影响石墨的膨化效果，难以实现连续化生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种连续化生产高纯度膨胀石墨的制备装置，以立式管式炉 为基础，利用插层石墨和膨胀石墨的密度不同，借助重力和风力的作用，实现膨胀石墨和未 膨胀石墨分离。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置，包括加料单元、加热单元、给气单元、冷却单元 和出料单元，所述加料单元与加热单元相通，所述加热单元设有用于膨化石墨的膨化通道， 所述给气单元与膨化通道底部相通；所述冷却单元与膨化通道的顶部相通，所述出料单元包 括膨化石墨仓储单元和杂料仓储单元；所述膨化石墨仓储单元与冷却单元出料口相通，所述 杂料单元与加热单元的落料口相通。

作为优选，所述加热单元采用可控高温立式管式炉，包括炉体和贯穿炉体的膨化通道， 所述炉体设有加热元件。

作为优选，所述给气单元包括气源、气流管道和气流喷头；所述气流管道连接气源和气 流喷头，所述气流喷头设在膨化通道的落料口处。

作为优选，所述冷却单元包括循环冷却水槽和螺旋式热交换管，所述螺旋式热交换管进 出口对应连通膨化通道的上出料口和膨化石墨仓储单元。

作为优选，所述膨化石墨仓储单元包括分离仓和储料仓，所述分离仓内设有旋风分离器， 通过旋风分离器产生的气流将膨胀时产生的废气从设在分离仓顶部的引风管排出；所述储料 仓设在分离仓的底部，之间设有闭风器。

作为优选，所述可控高温立式管式炉的炉体为两段，间隔设在膨化通道上，所述加料单 元的出料口与位于两段炉体之间的膨化通道相通。

作为优选，所述加料单元的出料口与位于炉体上方的膨化通道相通。

作为优选，所述加料单元为一螺旋进料机。

作为优选，所述膨化通道为石英材质。

作为优选，所述加热元件为电阻丝。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：