[发明专利]一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备

说明书

本发明涉及一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，属于焦化生产过程中废弃物回收再利用技术领域。技术方案是：包含依次顺序布置的焦油渣输送装置（1）、加热炉A（2）、冲洗池（3）、液体泵（4）、离心分离干燥一体机（5）、球磨机（6）、筛分机（7）和加热炉B（8），焦油渣输送装置（1）的出料口（1‑6）位于在加热炉A（2）的入口上方，液体泵（4）的出口和离心分离干燥一体机（5）的入口通过管路连接，离心分离干燥一体机（5）的出口与球磨机（6）的入口相连接，球磨机（6）的出口正对筛分机（7）的进料口（7‑1）。本发明的有益效果是：能够批量、快速、高效的利用焦油渣制备石墨烯，成本低、工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，属于焦化生产过程中废弃物回收再利用技术领域。

背景技术

焦油渣是焦化生产过程中产生的固体废弃物，呈粘稠状废渣，主要成分包含：煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳以及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等多种对人体有毒有害的物质。目前，常见的处理方法是配煤炼焦时混入，但是由于焦油渣的粘度很大，容易粘结在设备上，对设备运行产生影响，同时影响配料的准确性。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的材料。石墨烯具有强度高、比表面积大特性，是世界上最薄、最坚硬的纳米材料。石墨烯各项性能优异，但是制备成本高，因此本研究采用焦油渣为材料制备石墨烯，为焦油渣的利用提出新的思路，同时降低石墨烯制作成本。

目前，制备石墨烯的方法多采用通过加热分解甲烷、乙炔为碳源，然后在铜、镍金属箔上形成石墨烯薄层，但甲烷、乙炔的易燃易爆性在工业生产上容易带来完全隐患。

专利ZL201310540508.6一种用焦油渣制备多层石墨烯的方法，其中石墨烯的主要制备装置包括小坩埚、大坩埚、微波炉等，此制备装置每次只能制备少量的石墨烯产品，不能连续化批量次生产，而且制备的产品干燥后容易板结，影响产品质量。

专利ZL201810046031.9一种利用焦油制备石墨烯的方法，焦油本身属于产品，焦油和焦油渣相比，制备成本高，并且焦油本身具有流动性，未经处理直接涂在金属箔上，涂层厚度不好控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，能够批量、快速、高效的利用焦油渣制备石墨烯，成本低、工艺简单，解决背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，包含依次顺序布置的焦油渣输送装置、加热炉A、冲洗池、液体泵、离心分离干燥一体机、球磨机、筛分机和加热炉B；

所述焦油渣输送装置包含旋转手柄、入料口、机壳、螺旋叶片、搅拌轴、出料口和底座，所述机壳为两端封闭的圆筒形，圆筒形的机壳呈水平状态固定在底座上，机壳的一端径向设有入料口，机壳的另一端轴向设有出料口，机壳的中心线上设有搅拌轴，所述搅拌轴上设有与机壳内径相匹配的螺旋叶片，搅拌轴靠近入料口的一端设有旋转手柄，所述旋转手柄位于机壳的外部；

所述筛分机包含进料口、刮板、推拉杆、箱体、下料口、手柄、筛网、筛框垫框和收集槽，所述箱体为下开口的矩形箱体结构，筛框垫框为与箱体相配合的矩形框架结构，箱体固定在筛框垫框上，箱体的上方设有进料口，箱体内设有竖直布置的刮板和水平布置的推拉杆，推拉杆的一端与刮板相连接，推拉杆的另一端穿出箱体且设有手柄；筛网设置在箱体与筛框垫框之间，筛网两侧的箱体上分别设有一个下料口，所述下料口的下方设有收集槽。

所述焦油渣输送装置中的出料口位于在加热炉A的入口上方，冲洗池设置有入水口和出水口，池内安装有过滤板，液体泵的入口设置在冲洗池内，液体泵的出口和离心分离干燥一体机的入口通过管路连接，离心分离干燥一体机的出口与球磨机的入口相连接，球磨机的出口正对筛分机的进料口。

所述搅拌轴的两端与机壳之间通过轴承转动连接。