[实用新型]一种等离子体接触式石墨提纯装置

说明书

本实用新型涉及一种等离子体接触式石墨提纯装置，用于石墨提纯技术领域。包括氧化反应系统、放电系统、进料系统、纯化系统。氧化反应系统包括等离子体反应器、缓冲罐；放电系统包括高压电源、接地装置；进料系统包括石墨悬浮液储罐、第二进料阀、第二进料泵；纯化系统包括第一离心分离机、第二离心分离机、杂质罐、氧化石墨罐、石墨储罐、还原剂溶解罐。该发明结构简单、易于制造、节省能源，整个工艺过程不产生废液，不用进行污水处理排放，降低成本，保护环境，使等离子体法制备的高纯石墨产品质量好、生产能耗有效降低、生产成本下降。

技术领域

本实用新型属于石墨提纯技术领域，具体为一种等离子体接触式石墨提纯装置。

背景技术

石墨是我国重要的战略资源，其资源产量和储量均居世界第一。石墨材料作为一种工业原料，在一些特殊行业尤其是高科技领域有着举足轻重的地位，如光伏太阳能、核能原子能、汽车工业、航天技术等，但这些行业使用的必须是碳含量在99.9％以上甚至需要99.99％以上的高纯度石墨。一般石墨产品的纯度无法满足高纯石墨行业的要求，因而，高纯石墨材料的开发、生产已成为目前炭素行业发展的趋势，也是石墨材料向更宽、更深领域发展亟需解决的问题之一。石墨通过物理选矿方法最高只能达到97％左右的品位，采用物理选矿方法想要进一步提高石墨品位非常困难，工业上制备99％以上的高碳、高纯石墨主要采用高温及化学方法。

石墨提纯的方法主要有化学法和物理法，化学法中化学试剂的应用产生大量的酸碱废液和污染性化学物质，对环境和人类造成极大的污染和伤害，对设备造成极大的腐蚀。高温法石墨提纯技术，由于成本高等因素，只能在特殊行业中才有应用。因此，现有技术进行石墨提纯主要问题集中在酸碱对设备腐蚀、环境污染，能耗大、成本高，产生问题的主要原因是方法本身带来的，因此要解决现有的石墨提纯问题，需要考虑其他的途径或方法。

气体放电等离子体可以实现化学变化并且产生高温气氛，应用在冶金、焊接、切割。放电等离子体可实现有机物降解、处理污染物、滑移弧放电处理纺织废水、利用气体制备NH₃等液体物质、电弧等离子体冶金等，都是等离子体实现化学变化和产生高温气氛的实例，放电等离子体可以产生高氧化性的活性粒子和高温环境，因此，可以利用气体放电产生的等离子体环境，在放电形成的高氧化性的活性粒子作用下，设计活性物质(有机物、无机物或表面活性剂)协同注入，使放电产生的O₃、·OH的活性粒子与石墨分子、杂质分子(Si、Fe、C u、Al等氧化物)碰撞，继而石墨被氧化，层间域增大，石墨结合体被解理，利用石墨氧化物和杂质的比重差，可以将杂质与氧化石墨分离，再将氧化石墨还原得到纯净的石墨。为此，需要研发一种新的装置，将等离子体技术应用到石墨提纯技术领域中。

等离子体放电模式有很多种，人们研究了高温等离子体用于石墨提纯，但是由于电弧等离子体在石墨提纯过程中，设备复杂，成本高，不利于工业化生产。

大气压下介质阻挡放电具有特别的工业化应用优势。在大气压介质阻挡放电体系中，微流注放电模式是最主要、最常见、也是最容易实现的放电模式，这种放电模式在工业臭氧合成领域应用已有一百余年的历史，但至今采用该放电模式的等离子体化学反应效能一直不高。同微流注放电相比，辉光放电具有更高效的等离子体化学反应性能，但在大气压下实现大空间辉光放电却非常困难，目前仅能在He气环境下实现大气压辉光放电，限制了辉光放电模式在等离子体化学反应中的应用。

使用介质阻挡放电，一般是产生微流注放电，如何提高其等离子体能量，是一个重要的问题。利用介质阻挡放电还存在一个放电间隙大小的问题，放电间隙是产生等离子体的空间，放电间隙越小，放电效果越好，会产生大量高能粒子，有助于实现等离子体对石墨的作用，但缺点是处理石墨的量少，不利于产业化，针对等离子体在石墨提纯技术领域中的应用问题，研究一种易于制造，在石墨提纯技术领域中提纯效果好、成本低的等离子体提纯装置具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种等离子体接触式石墨提纯装置。