CN101391765A

CN101391765A - 微波连续石墨膨化装置

Info

Publication number: CN101391765A
Application number: CNA2008101577788A
Authority: CN
Inventors: 任崇桂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2009-03-25

Abstract

一种微波连续石墨膨化装置，包括：料斗，料斗的下部连接有旋转给料器，旋转给料器设有传动轴和转鼓，转鼓上固定有旋片；旋转给料器的下端与微波进料吸收室相连接；微波进料吸收室的右端与微波加热膨化室连接；微波加热膨化室的上部安装有左、右微波发生器，微波加热膨化室的右端与微波出料吸收室连接，微波出料吸收室的右端装有旋转出料器。皮带运输机的输送带分别穿过微波进料吸收室、微波加热膨化室和微波出料吸收室。微波加热膨化室的左端旋转连接有进料吸收室微波反射板，右端旋转连接有出料吸收室微波反射板。本发明容易控制，运转可靠，处理物料量大，能有效防止微波泄漏，能实现连续给料、出料，连续微波加热膨化石墨。

Description

微波连续石墨膨化装置

技术领域

本发明涉及一种石墨膨化装置，尤其涉及一种鳞片状石墨经化学插层法处理后，利用微波为热源，对鳞片状石墨进行连续膨化的微波连续石墨膨化装置。

背景技术

国家知识产权局专利网站中能查到的有关石墨膨化炉的专利共四项，有关微波连续加热装置的专利有两项。

①专利号为96242354.8的实用新型专利是一种石墨膨化炉炉膛。它包括石墨圆筒，在其内外圆柱面及两端面分别有一层隔断大气与石墨圆筒直接接触的隔离层，还可在石墨圆筒内圆柱面与内隔离层之间和石墨圆筒的外圆柱面与外隔离层之间分别设置填充层。这种结构的炉膛温度可达到1600℃，而炉膛使用温度一般为890～1000℃，即使热电隅失灵或操作不慎，使炉温升高的情况下，亦无产生炉膛熔化的危险。

②专利号为99206941.6的实用新型专利是一种在石墨板材、石墨盘根生产中对原料—石墨进行膨化的石墨膨化炉。该膨化炉为燃油石墨膨化炉，炉体上安装有燃烧室，燃烧室具有风口和喷油嘴，燃烧室可以使用轻质柴油或煤油作为燃料。

③专利号为01227739.8的实用新型专利高效节能石墨膨化炉，为炼焦炉技术领域提供了一种石墨膨化炉，它主要特点是具有炉膛，炉膛下端设有杂质分离器、燃气装置、进料装置，炉膛两端呈圆锥形，炉膛上端与气固分离器相连，进料装置由风机与螺旋加料机构成。

④专利号为200420010719.5的实用新型专利涉及一种高效节能石墨膨化炉。该膨化炉包括炉体、供料部分、供气部分和出料装置，其主要特点是：炉体是由外筒体和炉膛构成，炉膛的上下部呈圆锥形，下部通过导气管连接供气部分的储气瓶，供料部分设置在炉体下部一侧，是由风机和旋转送料机构组成，旋转送料机构的出料口与风机的进风口通过三通管连接，并通过输料管与炉膛的下部连通；炉体的上部与炉顶盖之间设置有通风口，炉膛顶部与引风管之间设置有热交换器，并通过引风管与出料装置的气固分离器连接。

⑤专利号为02143336.4、发明名称为“微波连续加热装置”的专利，是一种装备有加热室和传送设备的微波连续加热装置，该加热室在其前面和后面部分具有开口，在该传送设备上携带要加热的物体通过该加热室，并且微波电能照射在穿过该加热室要加热的物体上去加热。二个微波吸收室被分别连接到该加热室的前面和后面部分，要加热的物体通过该二个微波吸收室。多个金属反射板在向前和向后方向彼此隔开由该传送设备传送。要加热的物体被放置在二个相邻的反射板之间。该反射板被放置在传送设备上，使得至少微波进入该加热室之内照射的期间，至少一个反射板被放置在每个微波吸收室中。

⑥专利号为200720146485.0、实用新型名称为“滚筒式固态物料的微波连续加热装置”的专利，由进料斗、物料转鼓、转鼓环形滚轮、转鼓内环形挡板、微波加热室、卸料斗、行走轮、装置支架、电气控制箱、电动机、变速箱、皮带传动轮组成。固态物料由进料斗进入物料转鼓，在搅拌状态下逐次由转鼓进料斗向卸料斗运动，在物料经过微波加热室时被均匀加热，加热程度由转鼓旋转速度和微波功率控制，加热后的物料从卸料斗卸料，物料的加热过程可连续进行。

从①至④项专利公开的已有石墨膨化炉可以看出，目前大多膨胀石墨生产厂家均采用电、煤气、燃油为热源，将经化学处理后的鳞片石墨在炉中高温膨化而得膨胀石墨。采用传统高温膨化法制备的膨胀石墨，其孔隙率非常大，孔径也很大，大多数孔隙限制了多孔石墨的应用，降低了应用效果。本发明采用新颖的微波法，对石墨进行膨化处理。由于微波法与高温膨化法对石墨作用机制的不同，可产生不同的膨化效果。通过控制微波加热的功率、输送带的运转速度、给料器、出料器的转速等参数，可容易地调整对石墨处理的强弱程度及产量的高低。此外，微波法开停方便，具有高效和节能的优点。

专利号为02143336.4的微波连续加热装置，从设计的意图讲，是为了加热陶瓷等成型的物体，虽微波发生器能连续工作，但物料不能连续进出微波加热器，且L型反射板装卸麻烦，运转时如果稍有错位，就可能发生L型反射板与炉体碰幢的问题。另外，由于石墨是鳞片状的粉体，不适宜装在L型反射板上运送。

专利号为200720146485.0的滚筒式固态物料的微波连续加热装置，该装置虽能实现物料的连续进出，但它依靠的是物料的重力，由于膨胀石墨体积大重量轻(200～300ml/g)，单靠重力给料不能保证均匀给料。另外，该装置未考虑微波泄漏问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效防止微波泄漏、能实现连续给料、出料，连续微波加热、容易控制的微波连续加热膨化装置，对石墨进行膨化处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微波连续石墨膨化装置，包括：料斗，其特征是：料斗的下部连接有旋转给料器，旋转给料器壳体的上端和下端分别设置有进料口和出料口，旋转给料器的中心处设置有传动轴和转鼓，转鼓上固定有旋片，旋转给料器通过外加动力带动转鼓转动；旋转给料器的下端与微波进料吸收室相连接；微波进料吸收室的右端与微波加热膨化室连接；微波加热膨化室的上部安装有左微波发生器和右微波发生器，微波加热膨化室的右端与微波出料吸收室连接，微波出料吸收室的右端装有旋转出料器；微波进料吸收室、微波加热膨化室和微波出料吸收室安装在支架上，支架上另安装有皮带运输机，皮带运输机的输送带分别穿过微波进料吸收室、微波加热膨化室和微波出料吸收室；微波加热膨化室左端的开口处通过旋转轴连接有进料吸收室微波反射板，微波加热膨化室右端的开口处通过旋转轴连接有出料吸收室微波反射板。

本发明的有益效果：

1、为了防止微波泄漏，本发明在微波加热室的前后采用了加装旋转微波反射板，连续旋转给料器，连续旋转出料器等措施。连续旋转给料器，连续旋转出料器有定量加料、出料的作用，还兼有气闸和反射微波的作用，使得微波石墨膨化炉能连续地照射微波电能，高效地执行微波加热膨化过程。本发明通过控制微波加热膨化的功率、输送带的运转速度、给料器、出料器的转速等参数，可容易地调整对石墨膨化处理的强弱程度及产量的高低。此外，微波法开停方便，具有高效和节能的优点。

2、本发明与已有技术相比，具有结构简单，运转可靠，处理物料量大，能有效防止微波泄漏，能实现连续给料、出料，连续微波加热等特点。

3、由于石墨具有导电特性，其内部在微波作用下会产生很强的涡电流，具有非常快和强烈的加热效应。因此，本发明采用微波法加热石墨效率非常高。在500w左右的微波功率下，微波作用10s左右即可使石墨发生较彻底的膨胀。微波膨化后的石墨分子结构与传统方法制得的石墨不同，它具有空隙率低，孔径为纳米级，拓广了膨化石墨的实用范围。微波法膨化石墨的优点：操作简单、效率高、安全、膨化均匀、设备成本低等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中旋转给料器从另一方向剖切的剖视图。

附图中：1、料斗；2、旋转给料器；3、微波进料吸收室；4、皮带运输机；5、支架；6、进料吸收室微波反射板；7、左微波发生器；8、右微波发生器；9、微波加热膨化室；10、出料吸收室微波反射板；11、微波出料吸收室；12、旋转出料器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明微波石墨连续加热膨化装置如图1所示，包括：石墨料斗1、旋转给料器2、微波进料吸收室3、皮带运输机4、支架5、进料吸收室微波反射板6、左微波发生器7、右微波发生器8、微波加热膨化室9、出料吸收室微波反射板10、出料吸收室11、旋转出料器12等部分。

本发明微波连续石墨膨化装置，如图1、图2所示，包括：料斗1，料斗1的下部连接有旋转给料器2，旋转给料器2壳体的上端和下端分别设置有进料口和出料口，旋转给料器2的中心处设置有传动轴和转鼓，转鼓上固定有旋片，旋转给料器2外加动力带动转鼓转动。

旋转给料器2的下端与微波进料吸收室3相连接；微波进料吸收室3的右端与微波加热膨化室9连接；微波加热膨化室9的上部安装有左微波发生器7和右微波发生器8，微波加热膨化室9的右端与微波出料吸收室11连接，微波出料吸收室11的右端装有旋转出料器12；微波进料吸收室3、微波加热膨化室9和微波出料吸收室11安装在支架5上，支架5上另安装有皮带运输机4，皮带运输机4的输送带分别穿过微波进料吸收室3、微波加热膨化室9和微波出料吸收室11；微波加热膨化室9左端的开口处通过旋转轴连接有进料吸收室微波反射板6，微波加热膨化室9右端的开口处通过旋转轴连接有出料吸收室微波反射板10。

为了实现利用微波对石墨进行连续膨化的目的，本发明提供了一种装备有微波加热膨化室，连续旋转给料器，连续旋转出料器，旋转微波反射板，皮带输送机等设备的微波石墨连续加热膨化装置。该加热膨化室在其前和后面部分设有旋转反射板，目的是在不影响石墨通过的前提下，起到反射微波的作用。该加热膨化室前后还设有微波吸收室，其目的是利用石墨物料来吸收泄漏到微波加热膨化室外的微波，该室还兼有物料通过室的作用。由于石墨经加热膨化后，体积增大了很多，所以设计上出口的吸收室比进口的宽大。皮带输送机在其上携带要加热的石墨穿越该加热膨化室，借此当穿越该加热膨化室去加热膨化时，该要加热的石墨被微波电能照射而被加热膨化。连续旋转给料器，将其料斗中的石墨连续不断的输送到吸收室的皮带输送机上，该给料器还兼有气闸和防止微波泄漏的目的。连续旋转出料器，将其加热膨化后的膨化石墨连续不断的送出吸收室，该出料器还兼有防止微波泄漏的目的。

本发明通过控制微波加热膨化的功率、输送带的运转速度、给料器、出料器的转速等参数，可容易地调整对石墨膨化处理的强弱程度及产量的高低。此外，微波法开停方便，具有高效和节能的优点。

本发明的工作原理：

经化学插层法处理后的鳞片石墨，通过起重设备加入料斗1，料斗1的下部通过法兰连接旋转给料器2，该给料器壳体为圆形，中心设有传动轴和转鼓，转鼓上焊有八片矩形旋片，外加动力带动该转鼓匀速转动，壳体的上下端开有进出料口，当转鼓匀速转动时，充填在矩形旋片间的物料随着矩形旋片的旋转一起从上部旋转到下部，完成了物料的定量输送的任务。旋转给料器2通过法兰与微波进料吸收室3相连接，石墨被定量加在了皮带运输机4的皮带上。皮带运输机按图1所示的方向匀速运转，石墨在皮带运输机的拖动下通过进料吸收室微波反射板6进入微波加热膨化室9。由于微波反射板6上部带有旋转轴且重量很小，物料通过时反射板可以旋起，不影响物料的正常运动，但能有效地反射微波。进入微波加热膨化室9的石墨，通过高能微波的照射迅速膨化。膨化后的石墨在皮带运输机的拖动下，经出料吸收室微波反射板10进入出料吸收室11。出料吸收室11的右端装有旋转出料器12，旋转出料器的内部结构与旋转进料器相同，膨胀石墨在皮带运输机的拖动及旋转出料器的带动下，被送出微波连续石墨膨化装置，进入下一个工序。

由于石墨具有导电特性，其内部在微波作用下会产生很强的涡电流，具有非常快和强烈的加热效应。因此，本发明采用微波法加热石墨效率非常高。在500w左右的微波功率下，微波作用10s左右即可使石墨发生较彻底的膨胀。微波膨化后的石墨分子结构与传统方法制得的石墨不同，它具有空隙率低，孔径为纳米级，拓广了膨化石墨的实用范围。微波法膨化石墨的优点：操作简单、效率高、安全、膨化均匀、设备成本低等。

本发明为了防止微波泄漏，在微波加热膨化室的前后设有微波吸收室，微波吸收室与加热膨化室之间采用了加装旋转微波反射板，连续旋转给料器，连续旋转出料器等措施。连续旋转给料器，连续旋转出料器有定量加料、出料的作用，还兼有气闸和反射微波的作用。通过控制微波加热的功率、输送带的运转速度、连续旋转给料器、出料器的转速等参数，可容易地调整对石墨处理的强弱程度及产量的高低，并使得微波连续石墨膨化装置能连续地照射微波电能，高效地执行微波加热膨化过程。

本发明实施例中主要部件名称、主要元器件型号、参数：

微波石墨连续加热膨化装置由料斗1；旋转给料器2；微波进料吸收室3；皮带运输机4；支架5；进料吸收室微波反射板6；左微波发生器7；右微波发生器8；微波加热膨化室9；出料吸收室微波反射板10；微波出料吸收室11；旋转出料器12等主要部分组成。

1、料斗。采用16MnR钢板焊制而成。料斗的容积约为0.5m³，出料口采用φ219的无缝钢管制造，锥体的半锥角为60°，上部尺寸为φ800mm×800mm。

2、旋转给料器。采用16MnR钢管焊制而成，详细结构掺见图2，出料口采用φ219的无缝钢管，旋转叶片直径为φ400，叶数为8片，叶片宽度为400mm，叶片厚度不小于2mm，壳体采用φ426×10的无缝钢管焊制而成，主轴转速10～100r/min，转速可调。

3、微波进料吸收室。采用16MnR或18-8不锈钢焊制而成，钢板厚度2mm以上，横截面尺寸为：长800mm×宽510mm×高300mm。

4、皮带运输机。皮带输送机规格：PD-004，输送带材质为玻璃增强聚乙烯板材，带宽500mm，长度为3000mm。皮带运输机运转速度可调，驱动方式：电动滚筒驱动。调速方式：变频调速。机架材质：碳钢或不锈钢。通州市强生输送设备厂制造。

5、支架。

6、进料吸收室微波反射板。微波反射板6为表面刨光的不锈钢板，上部带有转轴可前后转动，尺寸为：长500mm×宽300mm×厚1.5mm。

7、左微波发生器。采用南京三乐微波技术发展有限公司生产的输出功率0～10kW，高频工作频率2450mhz的微波源。微波发生器，型号：WY10S-3型，微波输出功率0～10KW可调，输入电源：三相380V±10％，高频工作频率2450mHz±25Hz。

8、右微波发生器。与左微波发生器相同。

9、微波加热膨化室。采用16MnR或18-8不锈钢焊制而成，钢板厚度2mm以上，腔体尺寸：长1000mm×宽510mm×高800mm。

10、出料吸收室微波反射板。为表面刨光的不锈钢板，上部带有转轴可前后转动，尺寸为：长500mm×宽500mm×厚1.5mm。

11、微波出料吸收室。采用16MnR或18-8不锈钢焊制而成，钢板厚度2mm以上，横截面尺寸为：长900mm×宽510mm×高500mm。

12、旋转出料器。采用16MnR钢焊制而成，旋转叶片直径为φ500mm，叶数为8片，叶片宽度为500mm，叶片厚度不小于2mm，上四分之一壳体采用φ530×10的无缝钢管或钢板焊制而成，主轴转速10～100r/min，转速可调。

Claims

1、一种微波连续石墨膨化装置，包括：料斗(1)，其特征是：料斗(1)的下部连接有旋转给料器(2)，旋转给料器(2)壳体的上端和下端分别设置有进料口和出料口，旋转给料器(2)的中心处设置有传动轴和转鼓，转鼓上固定有旋片，旋转给料器(2)通过外加动力带动转鼓转动；旋转给料器(2)的下端与微波进料吸收室(3)相连接；微波进料吸收室(3)的右端与微波加热膨化室(9)连接；微波加热膨化室(9)的上部安装有左微波发生器(7)和右微波发生器(8)，微波加热膨化室(9)的右端与微波出料吸收室(11)连接，微波出料吸收室(11)的右端装有旋转出料器(12)；微波进料吸收室(3)、微波加热膨化室(9)和微波出料吸收室(11)安装在支架(5)上，支架(5)上另安装有皮带运输机(4)，皮带运输机(4)的输送带分别穿过微波进料吸收室(3)、微波加热膨化室(9)和微波出料吸收室(11)；微波加热膨化室(9)左端的开口处通过旋转轴连接有进料吸收室微波反射板(6)，微波加热膨化室(9)右端的开口处通过旋转轴连接有出料吸收室微波反射板(10)。