CN105752976A - 膨胀石墨的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膨胀石墨的生产方法，其步骤如下：将插层石墨自入料口投入水平布置的箱体内，然后通过箱体内布置的物料输送单元将其输送至排料口，即得膨胀石墨，所述插层石墨在输送过程中由箱体内布置的物料加热单元将其瞬间加热至950～1300℃。实际生产时，插层石墨经入料口落入箱体内并通过物料加热单元进行高温加热膨化，然后通过物料输送单元再将高温膨化后的石墨输送至排料口排出即可。与现有技术相比，采用本发明公开的生产方法可以实现膨胀石墨的连续性膨化生产，生产效率高，且能源利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种膨胀石墨的生产方法。
背景技术
膨胀石墨作为一种新型功能性碳素材料，其是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。传统的石墨膨化装置多以批式生产膨化石墨，具体的，是将干燥的插层石墨置于800～1000℃的膨化马弗炉中膨化，但是实际生产时，膨化马弗炉升温和降温的时间冗长，导致生产效率低，不仅如此，膨化马弗炉的加热范围是其整个炉体的炉腔，且炉腔需要长时间保持一定的温度，但是在送、取料过程中又无需温度过高，这样无疑使得炉腔内的热利用率偏低。因此，如何提高膨胀石墨的生产效率，降低生产能耗，这是加工企业需要考虑的技术问题。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种能耗低、生产效率高的膨胀石墨的生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种膨胀石墨的生产方法，一种膨胀石墨的生产方法，其步骤如下：
将插层石墨自入料口投入水平布置的箱体内，然后通过箱体内布置的物料输送单元将其输送至排料口，即得膨胀石墨，所述插层石墨在输送过程中由箱体内布置的物料加热单元将其瞬间加热至950～1300℃。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：实际生产时，插层石墨经入料口落入箱体内并通过物料加热单元进行高温加热膨化，然后通过物料输送单元再将高温膨化后的石墨输送至排料口排出即可。与现有技术相比，采用本发明公开的生产方法可以实现膨胀石墨的连续性膨化生产，生产效率高，且能源利用率高。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
一种膨胀石墨的生产方法，结合图1所示，一种膨胀石墨的生产方法，其步骤如下：
将插层石墨自入料口11投入水平布置的箱体10内，然后通过箱体10内布置的物料输送单元20将其输送至排料口12，即得膨胀石墨，所述插层石墨在输送过程中由箱体10内布置的物料加热单元30将其瞬间加热至950～1300℃。实际生产时，插层石墨经入料口11落入箱体10内进行高温加热膨化，然后通过物料输送单元20再将高温膨化后的石墨输送至排料口12排出即可。与现有的膨化马弗炉相比，采用本发明公开的生产方法不仅可以保证膨胀石墨的连续性膨化生产，生产效率高，而且能源利用率高，从而有效地降低了生产成本。具体的，所述的插层石墨可以直接从市场上购买得到。
作为进一步的优选方案：如图1所示，从排料口12排出的膨胀石墨还经过如下处理：将膨胀石墨排至旋风收集器40的进料口41，经旋风收集器40气固分离后产生的气体从旋风收集器的上部出气口42通向尾气处理器50，气固分离后产生的固体膨胀石墨从旋风收集器的下部出料口43产品收集罐60。采用旋风收集器40对箱体10的排料口12排出的膨胀石墨进行气固分离处理，这样一方面可以提高膨胀石墨的堆密度，便于包装，另一方面也便于尾气处理50对排出的气体进行处理，避免对空气环境造成污染。
具体的方案为，如图1所示，所述物料输送单元20包括输送带21，以及分别设置在箱体10两端的第一、第二传动轮22、22a，第一、第二传动轮22、22a带动输送带21在箱体10内循环传动以实现物料的输送工作。采用上述物料输送单元20对投入箱体10内的插层石墨进行输送，简单方便，使用可靠。
进一步的，所述输送带21是由钢材加工制成，所述物料加热单元30为布置在上部输送带21a的带面周围的高周波加热线圈，所述高周波加热线圈位于入料口11和排料口12之间、且靠近排料口12布置，如图1所示。实际加工时，所述输送带21可以是镍、钛、铬、依以及钼等多种金属合金的钢材制成，通过高周波加热线圈的布置，使得穿过的钢制的输送带21可以瞬间升温，从而使得该加热区域的插层石墨得以瞬间加热膨化。与现有技术相比，本发明的生产方法是利用高周波感应原理只对通过高周波加热线圈的钢制的输送带21进行瞬间升温,加热面积小，能源能够集中利用，从而降低能耗，同时，本发明的生产方法可以连续进料与出料，这样不仅节约人力资源，而且生产效率高。
优选的，箱体10的下部设置有向下部输送带21a的带面吹气的进气口13，箱体10的进气口13与惰性气体源相连，箱体10的进气口13位于入料口11和排料口12之间、且靠近排料口12布置。向箱体10内通过惰性气体不仅可以避免环境因素对石墨膨化造成干扰，而且还可以对下部输送带21a起到一定的降温处理，这样使得插层石墨可以落在常温状态下的输送带20上，然后到达加热区域时才会被瞬间加热，如此可以有效提高插层石墨的膨化效果。具体来说，将高周波加热线圈和进气口13都靠近排料口12布置，这样一方面插层石墨的加热区域可以远离入料口11，从而避免对正常入料造成干扰，同时又能保证插层石墨在输送带21上稳定前进后再瞬间加热，另一方面，加热排料后的高温的输送带21可以及时在进气口13处得到降温，从而使得其到达承接落料前能够得到足够的降温时间，如此可以避免输送带21的余温影响插层石墨的膨化效果。
进一步的，如图1所示，箱体10的排料口12靠近第二传动轮22a布置，第二传动轮22a的外侧设置有斜向布置的、用于承接落料的排料管70，排料管70的下端管口延伸至排料口12。通过排料管70将输送带31的下料处的膨胀石墨引导至排料口12再排出，非常方便。
具体的方案为：插层石墨的纯度为98％以上、粒径为过80～100目筛，插层石墨的投料速率为30～60kg/h，插层石墨在输送带21上的散布密度为0.8～1.6g/cm2。
进一步的，高周波加热线圈的感应频率为10～300MHz，升温速率为200～1500℃/s,有效工作温度为800～1200℃。
更进一步的，输送带21的传动速率为1～15cm/s、加热区域长度为5～50cm，位于下料处的输送带21的带面温度不超过80℃；
优选的，高周波加热线圈的感应频率为100～150MHz，升温速率为800～1000℃/s,有效工作温度为800～1000℃；输送带21的传动速率为1～5cm/s、加热区域长度为10～20cm。申请人经试验验证，在上述参数限定条件下制备膨胀石墨不仅效率高，而且制备得到的膨胀石墨的膨胀率高。
以下通过实施例1-2对本发明公开的技术方案作进一步的说明：
实施例1：传统的膨化马弗炉制备膨化石墨
1)取15g过80目筛、纯度为98.5％的插层石墨，摊铺在承料盘中，然后迅速置入已升温至850℃的马弗炉中，关闭炉门，5s后将承料盘取出；
2)将承料盘中的膨胀石墨倒入量杯中，重复5次测量其体积膨胀倍率，取平均值，体积膨胀倍率的检测标准是按照GB10698-89(下同)。
实施例2：传统的膨化马弗炉制备膨化石墨
3)取15g过100目筛、纯度为99％的插层石墨，摊铺在承料盘中，然后迅速置入已升温至1000℃的马弗炉中，关闭炉门，5s后将承料盘取出；
4)将承料盘中的膨胀石墨倒入量杯中，重复5次测量其体积膨胀倍率，取平均值。
实施例3：本发明的生产方法制备膨化石墨
1)取15g过80目筛、纯度为98.5％的插层石墨，由摇摆筛将其自入料口11均匀撒布在输送带20上，输送带20以3cm/s的速率向前传动至高周波感应线圈处进行瞬间加热，箱体10的整个腔体内从进气口13通以氮气作为保护气氛，并与输送带20进行对流降温，所述输送带20的加热区域的有效加热长度为15cm,高周波感应线圈的感应频率为120MHz,升温速率为850℃/s，其是将输送带20的表面温度从室温瞬间升温至850℃；
2)加热膨胀后的石墨经排料口12进入旋风收集器40中进行气固分离，固体膨胀石墨向下移动并自旋风收集器40的出料口42排入产品收集罐60中；
3)重复步骤1和2四次，然后将产品收集罐60中收集的膨胀石墨重复5次测量体积膨胀倍率。
实施例4：本发明的生产方法制备膨化石墨
1)取15g过100目筛、纯度为99％的插层石墨，由摇摆筛将其自入料口11均匀撒布在输送带20上，输送带20以3cm/s的速率向前传动至高周波感应线圈处进行瞬间加热，箱体10的整个腔体内从进气口13通以氮气作为保护气氛，并与输送带20进行对流降温，所述输送带20的加热区域的有效加热长度为15cm,高周波感应线圈的感应频率为120MHz,升温速率为1000℃/s，其是将输送带20的表面温度从室温瞬间升温至1000℃；
2)加热膨胀后的石墨经排料口12进入旋风收集器40中进行气固分离，固体膨胀石墨向下移动并自旋风收集器40的出料口42排入产品收集罐60中；
3)重复步骤1和2四次，然后将产品收集罐60中收集的膨胀石墨重复5次测量体积膨胀倍率。
将传统的膨化马弗炉和本发明的生产方法制备膨胀石墨的膨胀倍率进行比较，结果如下表1所示：
其中，实施例1和3所用的插层石墨为同一批次，且两者的膨胀温度均为850℃；实施例2和4所用的插层石墨为同一批次，且两者的膨胀温度均为1000℃。从表1中可以看出，针对同一批次、膨胀温度一致的插层石墨来说，与传统的装置生产相比，采用本发明公开的生产方法生产得到的膨胀石墨的膨胀倍率明显较高。
表1膨胀石墨的膨胀倍率检测结果
Claims (10)
1.一种膨胀石墨的生产方法，其步骤如下：
将插层石墨自入料口(11)投入水平布置的箱体(10)内，然后通过箱体(10)内布置的物料输送单元(20)将其输送至排料口(12)，即得膨胀石墨，所述插层石墨在输送过程中由箱体(10)内布置的物料加热单元(30)将其瞬间加热至950～1300℃。
2.根据权利要求1所述膨胀石墨的生产方法，其特征在于：从排料口(12)排出的膨胀石墨还经过如下处理：将膨胀石墨排至旋风收集器(40)的进料口(41)，经旋风收集器(40)气固分离后产生的气体从旋风收集器的上部出气口(42)通向尾气处理器(50)，气固分离后产生的固体膨胀石墨从旋风收集器的下部出料口(43)产品收集罐(60)。
3.根据权利要求2所述膨胀石墨的生产方法，其特征在于：所述物料输送单元(20)包括输送带(21)，以及分别设置在箱体(10)两端的第一、第二传动轮(22、22a)，第一、第二传动轮(22、22a)带动输送带(21)在箱体(10)内循环传动以实现物料的输送工作。
4.根据权利要求3所述膨胀石墨的生产方法，其特征在于：所述输送带(21)是由钢材加工制成，所述物料加热单元(30)为布置在上部输送带(21a)的带面周围的高周波加热线圈，所述高周波加热线圈位于入料口(11)和排料口(12)之间、且靠近排料口(12)布置。
5.根据权利要求4所述膨胀石墨的生产方法，其特征在于：箱体(10)的下部设置有向下部输送带(21a)的带面吹气的进气口(13)，箱体(10)的进气口(13)与惰性气体源相连，箱体(10)的进气口(13)位于入料口(11)和排料口(12)之间、且靠近排料口(12)布置。
6.根据权利要求5所述膨胀石墨的生产方法，其特征在于：箱体(10)的排料口(12)靠近第二传动轮(22a)布置，第二传动轮(22a)的外侧设置有斜向布置的、用于承接落料的排料管(70)，排料管(70)的下端管口延伸至排料口(12)。
7.根据权利要求5或6所述的膨胀石墨的生产方法，其特征在于：插层石墨的纯度为98％以上、粒径为过80～100目筛，插层石墨的投料速率为30～60kg/h，插层石墨在输送带(21)上的散布密度为0.8～1.6g/cm2。
8.根据权利要求7所述的膨胀石墨的生产方法，其特征在于：高周波加热线圈的感应频率为10～300MHz，升温速率为200～1500℃/s,有效工作温度为800～1200℃。
9.根据权利要求8所述的膨胀石墨的生产方法，其特征在于：输送带(21)的传动速率为1～15cm/s、加热区域长度为5～50cm，位于下料处的输送带(21)的带面温度不超过80℃。
10.根据权利要求9所述的膨胀石墨的生产方法，其特征在于：高周波加热线圈的感应频率为100～150MHz，升温速率为800～1000℃/s,有效工作温度为800～1000℃；输送带(21)的传动速率为1～5cm/s、加热区域长度为10～20cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liao Zhenyu Inventor before: Zeng Weilin Inventor before: Liao Zhenyu |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231031 Address after: No. 10 Qilin Avenue, Xuancheng High tech Industrial Development Zone, Xuanzhou District, Xuancheng City, Anhui Province, 242074 Patentee after: XUANCHENG HENGTAI ELECTRONIC CHEMICAL MATERIAL Co.,Ltd. Address before: No. 2, Diecui West Road, Economic Development Zone, Xuanzhou District, Xuancheng City, Anhui Province, 242000 Patentee before: XUANCHENG HENGWANG NEW MATERIAL Co.,Ltd. |