CN113145283B - 一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备
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。
所述底座为U型结构。
所述箱体内竖直布置的刮板与箱体内侧滑动连接。
组成中还包含托盘和平铺在托盘上的锡箔，所述托盘固定在筛网下方的筛框垫框内。
所述加热炉A、冲洗池、液体泵、离心分离干燥一体机、球磨机和加热炉B均为本领域公知技术内容，其中加热炉A和加热炉B均为气氛加热炉，型号为SMX1800-20，离心分离干燥一体机的型号为SHY800，球磨机的型号为MQ750×1060。
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。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为焦油渣输送装置结构示意图；
图3为筛分机结构示意图；
图4为筛分机箱体主视图；
图5为筛分机箱体俯视图；
图6为筛网安装示意图；
图中：焦油渣输送装置1、加热炉A2、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、加热炉B8、旋转手柄1-1、入料口1-2、机壳1-3、螺旋叶片1-4、搅拌轴1-5、出料口1-6、底座1-7、紧固螺栓1-8、压板1-9、螺纹孔1-10、入水口阀门3-1、出水口阀门3-2、微孔陶瓷过滤板3-3、进料口7-1、刮板7-2、推拉杆7-3、箱体7-4、下料口7-5、手柄7-6、筛网7-7、箱体底部边框7-8、筛框垫框内边框7-9、筛框垫框7-10、收集槽7-11。
实施方式
以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
参照附图1-6，一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1、加热炉A2、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B8；
所述焦油渣输送装置1包含旋转手柄1-1、入料口1-2、机壳1-3、螺旋叶片1-4、搅拌轴1-5、出料口1-6和底座1-7，所述机壳1-3为两端封闭的圆筒形，圆筒形的机壳1-3呈水平状态固定在底座1-7上，机壳1-3的一端径向设有入料口1-2，机壳1-3的另一端轴向设有出料口1-6，机壳1-3的中心线上设有搅拌轴1-5，所述搅拌轴1-5上设有与机壳1-3内径相匹配的螺旋叶片1-4，搅拌轴1-5靠近入料口1-2的一端设有旋转手柄1-1，所述旋转手柄1-1位于机壳1-3的外部；
所述筛分机7包含进料口7-1、刮板7-2、推拉杆7-3、箱体7-4、下料口7-5、手柄7-6、筛网7-7、筛框垫框7-10和收集槽7-11，所述箱体7-4为下开口的矩形箱体结构，筛框垫框7-10为与箱体7-4相配合的矩形框架结构，箱体7-4固定在筛框垫框7-10上，箱体7-4的上方设有进料口7-1，箱体7-4内设有竖直布置的刮板7-2和水平布置的推拉杆7-3，推拉杆7-3的一端与刮板7-2相连接，推拉杆7-3的另一端穿出箱体7-4且设有手柄7-6；筛网7-7设置在箱体7-4与筛框垫框7-10之间，筛网7-7两侧的箱体7-4上分别设有一个下料口7-5，所述下料口7-5的下方设有收集槽7-11。
所述焦油渣输送装置1中的出料口1-6位于在加热炉A2的入口上方，冲洗池3设置有入水口和出水口，池内安装有过滤板，液体泵4的入口设置在冲洗池3内，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。
在本实施例中，参照附图1，机壳1-3为圆筒形，壳体上设有入料口1-2和出料口1-6，入料口1-2为上大下小的锥形结构，圆筒形壳体内沿轴向水平安装一搅拌轴1-5。搅拌轴1-5左右两端通过轴承安装在机壳1-3中心位置上，搅拌轴1-5上固定安装有螺旋叶片1-4，螺旋叶片1-4与搅拌轴1-5同步转动，搅拌轴1-5的端部设有轴头密封结构，搅拌轴1-5一侧上设有旋转手柄1-1。
机壳1-3固定安装于U型底座1-7上，紧固螺栓1-8从U型底座1-7的底部开有的螺纹孔1-10穿进U型底座1-7内，紧固螺栓顶端设有压板1-9。
参照附图3-6，箱体7-4顶部设有进料口7-1，箱体7-4内水平设置一推拉杆7-3，推拉杆7-3一端与一刮板7-2固定连接，推拉杆7-3另一端穿过箱体7-4与箱体7-4外手柄7-6固定连接，刮板7-2可从箱体7-4一侧沿筛网面水平方向滑动至另一侧，推拉杆7-3运动方向两端的箱体7-4开有下料口7-5。

Claims (5)

1.一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，其特征在于：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）；
所述焦油渣输送装置（1）包含旋转手柄（1-1）、入料口（1-2）、机壳（1-3）、螺旋叶片（1-4）、搅拌轴（1-5）、出料口（1-6）和底座（1-7），所述机壳（1-3）为两端封闭的圆筒形，圆筒形的机壳（1-3）呈水平状态固定在底座（1-7）上，机壳（1-3）的一端径向设有入料口（1-2），机壳（1-3）的另一端轴向设有出料口（1-6），机壳（1-3）的中心线上设有搅拌轴（1-5），所述搅拌轴（1-5）上设有与机壳（1-3）内径相匹配的螺旋叶片（1-4），搅拌轴（1-5）靠近入料口（1-2）的一端设有旋转手柄（1-1），所述旋转手柄（1-1）位于机壳（1-3）的外部；
所述筛分机（7）包含进料口（7-1）、刮板（7-2）、推拉杆（7-3）、箱体（7-4）、下料口（7-5）、手柄（7-6）、筛网（7-7）、筛框垫框（7-10）和收集槽（7-11），所述箱体（7-4）为下开口的矩形箱体结构，筛框垫框（7-10）为与箱体（7-4）相配合的矩形框架结构，箱体（7-4）固定在筛框垫框（7-10）上，箱体（7-4）的上方设有进料口（7-1），箱体（7-4）内设有竖直布置的刮板（7-2）和水平布置的推拉杆（7-3），推拉杆（7-3）的一端与刮板（7-2）相连接，推拉杆（7-3）的另一端穿出箱体（7-4）且设有手柄（7-6）；筛网（7-7）设置在箱体（7-4）与筛框垫框（7-10）之间，筛网（7-7）两侧的箱体（7-4）上分别设有一个下料口（7-5），所述下料口（7-5）的下方设有收集槽（7-11）；
所述焦油渣输送装置（1）中的出料口（1-6）位于在加热炉A（2）的入口上方，冲洗池（3）设置有入水口和出水口，池内安装有过滤板，液体泵（4）的入口设置在冲洗池（3）内，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）。
2.根据权利要求1所述的一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，其特征在于：所述搅拌轴（1-5）的两端与机壳（1-3）之间通过轴承转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，其特征在于：所述底座（1-7）为U型结构。
4.根据权利要求1所述的一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，其特征在于：所述箱体（7-4）内竖直布置的刮板（7-2）与箱体（7-4）内侧滑动连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种利用焦油渣制备石墨烯的实验室装备，其特征在于：组成中还包含托盘和平铺在托盘上的锡箔，所述托盘固定在筛网（7-7）下方的筛框垫框（7-10）内。
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