CN108529614A - 一种连续型石墨高温提纯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续型石墨高温提纯装置，包括竖直设置的料筒，料筒外壁设有夹套，夹套下部设有冷却水入口、上部设有冷却水出口；料筒顶部连接有进料仓；料筒由上至下包含缓冲区、激光加热区与降温区，缓冲区内壁对称设有两块朝下的斜板，两块斜板的底边之间形成落料口，缓冲区上部侧壁设有穿出夹套的进气管；激光加热区侧壁设有激光振镜；降温区上部侧壁设有穿出夹套的出气管，降温区底部连接有出料仓；石墨在下落的过程中经过激光加热区,通过激光振镜对石墨迅速激光加热，使石墨中的杂质气化，最终在出料仓内得到提纯后的石墨；本装置能够连续地对石墨进行高温提纯，且周期短、生产成本低。

Description

一种连续型石墨高温提纯装置

技术领域

本发明涉及一种连续型石墨高温提纯装置。

背景技术

石墨熔点为3652℃，是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子存在一个自由电子，能够在石墨分子网面自由移动，因此石墨属于导电体。高纯石墨是指含碳量大于99.9%的石墨，具有强度高、抗热震性好、耐高温、抗氧化、电阻系数小等优点，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。行业的不断发展对石墨纯度的要求越来越高，而高温提纯设备的研发是石墨研发的重要方向。

目前，石墨提纯的方法主要包括：浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法以及高温法。浮选法是石墨初步富集的常用方法，浮选得到的石墨精矿固定碳含量普遍低于97%，对石墨的纯度提升有上限，但是整个流程操作简单，工艺成熟，通常作为预处理对石墨原矿进行初步提纯。

碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法均属于化学法提纯。碱酸法提纯石墨工艺复杂，能耗高，提纯效率低，设备腐蚀严重，对环境有一定影响。氢氟酸法提纯的石墨固定碳含量能够达到99.9%以上，虽然设备简单、操作简单、成本较低，但是氢氟酸腐蚀性强，对人体有一定危害，对环境存在较大污染，生产过程中须对安全与废水进行严格的监控。氯化焙烧法提纯石墨提纯效率和回收率高，但工艺条件不稳定、纯化成本较高、尾气难处理、容易造成空气污染严重等。此外，氯气有一定毒性、对设备腐蚀严重等缺点，可控性差，限制了氯化焙烧法的推广应用。

高温法提纯所用的设备是艾奇逊炉和周期式真空感应电炉。具体步骤是将石墨置于一个石墨坩埚内，然后将石墨坩埚加热到2700～3000℃，通过石墨坩埚加热石墨。但是目前还存在以下三个问题：一、加热周期长，艾奇逊炉从开始加热到降到常温一般需要8～10天，感应电炉需要2～3天；二、艾奇逊炉和感应电炉均是间接加热，不是直接加热石墨粉体，加热石墨坩埚消耗大量的能量；三、艾奇逊炉和感应电炉都不能连续生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续型石墨高温提纯装置，该装置能够连续地对石墨进行高温提纯，且周期短、生产成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种连续型石墨高温提纯装置，包括竖直设置的料筒，料筒外壁设有夹套，夹套下部设有冷却水入口、夹套上部设有冷却水出口；料筒顶部连接有进料仓，进料仓顶部设有进料口与抽气口，进料口设有第一进料阀，抽气口用于连接抽真空设备，进料仓底部设有第二进料阀；所述料筒由上至下包含缓冲区、激光加热区与降温区，缓冲区内壁对称设有两块朝下的斜板，两块斜板的底边之间形成落料口，缓冲区上部侧壁设有穿出夹套的进气管；激光加热区侧壁设有激光振镜；降温区上部侧壁设有穿出夹套的出气管，降温区底部连接有出料仓。

进一步的，所述降温区由上至下包含一级降温区与二级降温区，料筒一级降温区的内径大于料筒二级降温区的内径。

本发明的有益效果是，石墨放置在进料仓时对进料仓抽真空，避免石墨的氧化；石墨在下落的过程中经过激光加热区,通过激光振镜对石墨迅速激光加热，使石墨中的杂质气化，通过进气管向料筒内通入保护气体，保护气体将气化的杂质由出气管排出，最终在出料仓内得到提纯后的石墨；激光加热后的石墨经过降温区，通过夹套内的冷却水降温；本装置能够连续地对石墨进行高温提纯，且周期短、生产成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中料筒的放大图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种连续型石墨高温提纯装置，包括竖直设置的料筒1，料筒1外壁设有夹套2，夹套2下部设有冷却水入口2a、夹套2上部设有冷却水出口2b；料筒1顶部连接有进料仓3，进料仓3顶部设有进料口3a与抽气口3b，进料口3a设有第一进料阀4，抽气口3b用于连接抽真空设备，进料仓3底部设有第二进料阀5；结合图2所示，所述料筒1由上至下包含缓冲区1a、激光加热区1b与降温区；作为优选的，降温区由上至下包含一级降温区1c与二级降温区1d；料筒一级降温区1c的内径大于料筒二级降温区1d的内径，一级降温区1c下部可设置成漏斗状与二级降温区1d相衔接；缓冲区1a内壁对称设有两块朝下的斜板6，两块斜板6的底边之间形成落料口，缓冲区1a上部侧壁设有穿出夹套2的进气管7；激光加热区1b侧壁设有激光振镜8，激光振镜8设于激光加热区1b的两侧，每侧由上至下均分布有一组激光振镜；降温区上部侧壁设有穿出夹套2的出气管9，降温区底部连接有出料仓10。

使用时，首先打开第一进料阀4，关闭第二进料阀5，通过进料口3a向进料仓3内装入石墨粉，然后通过抽气口3b连接抽真空设备进行抽真空，本实施例达到500Pa压力时停止抽真空，对进料仓3抽真空可防止石墨粉被氧化；通过冷却水入口2a向夹套2内通入冷却水，同时，通过进气管7向料筒1内通入保护气体，本实施例保护气体采用氩气，也可采用其它惰性气体；接着打开第二进料阀5，石墨粉进入料筒的缓冲区1a，石墨粉通过两块斜板6形成的落料口逐渐缓慢地下落到激光加热区1b，激光振镜8对通过的石墨粉进行加热，瞬间即使石墨粉被加热至2700℃，石墨粉中的杂质在高温下气化，保护气体将杂质由出气管9排出料仓，实现对石墨粉的提纯；提纯后的石墨粉首先落入一级降温区1c，

由于一级降温区1c内径较大，石墨粉在飘落的过程中很少落到一级降温区1c的内壁，因此在一级降温区1c石墨粉基本为自然冷却，石墨粉接着飘落至二级降温区1d，二级降温区1d由于内径较小，所以石墨粉大部分会落在二级降温区1d的内壁，通过夹套2实现水冷却；冷却后的石墨粉落入出料仓10，出料仓10对石墨粉进行收集。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种连续型石墨高温提纯装置，其特征在于，包括竖直设置的料筒，料筒外壁设有夹套，夹套下部设有冷却水入口、夹套上部设有冷却水出口；料筒顶部连接有进料仓，进料仓顶部设有进料口与抽气口，进料口设有第一进料阀，抽气口用于连接抽真空设备，进料仓底部设有第二进料阀；所述料筒由上至下包含缓冲区、激光加热区与降温区，缓冲区内壁对称设有两块朝下的斜板，两块斜板的底边之间形成落料口，缓冲区上部侧壁设有穿出夹套的进气管；激光加热区侧壁设有激光振镜；降温区上部侧壁设有穿出夹套的出气管，降温区底部连接有出料仓。

2.根据权利要求1所述的一种连续型石墨高温提纯装置，其特征在于，所述降温区由上至下包含一级降温区与二级降温区，料筒一级降温区的内径大于料筒二级降温区的内径。