CN207175473U - 膨胀石墨的微波制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种膨胀石墨的微波制备装置，解决现有技术中的膨胀石墨的微波制备中存在的膨胀不均匀、不彻底的问题。所述膨胀石墨的微波制备装置，包括微波源、微波谐振腔、膨化反应管道、螺旋喂料器和直线运动机构；膨化反应管道嵌于微波谐振腔内，且其首尾两端露出于微波谐振腔；螺旋喂料器的螺旋轴的自由端伸入膨化反应管道内。本实用新型具有反应灵敏、无惰性和滞后效应、受热体系温度均匀，热效率高的特点，可实现膨胀石墨的快速制取，提高了制取效率；其次，反应物料在膨化反应管道形成相对均匀且厚度可控的排布方式，使物料膨胀均匀彻底，可避免由于膨胀石墨导电性对微波的屏蔽作用导致微波法制备的膨胀石墨具有部分不均匀的情况。

Description

膨胀石墨的微波制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种膨胀石墨的微波制备装置。

背景技术

膨胀石墨又称为柔性石墨，是由天然鳞片石墨经化学或电化学插层处理、水洗、干燥、高温膨化制得。膨化之后的石墨呈蠕虫状，又称膨胀石墨蠕虫。由于天然鳞片石墨沿微晶c 轴方向膨胀数十倍到数百倍，从而在膨胀石墨蠕虫表面和内部形成许多微小的孔，比表面积大为增加，因此是一种很好的吸附材料。膨胀石墨还具有低密度、质轻的特点，并且耐氧化，耐腐蚀，具有高的化学稳定性；还可以耐高温、低温，无毒，不会造成环境污染。因此，膨胀石墨作为一种优良的环保材料，在废水、废气的治理领域中得到了广泛的应用与研究。

目前，对于膨胀石墨的制备方法主要是加热可膨胀石墨至1000℃来实现，传统技术中，通常采用高温膨化法制备膨胀石墨，高温膨胀法升至高温需要一定的时间，且膨胀过程中电能消耗较大。

随着微波技术的发展，越来越多的人研究采用微波法对可膨胀石墨进行膨化处理，采用微波法对可膨胀石墨进行膨化处理，通过控制微波加热的功率、时间等参数，可容易调整对石墨的处理。与传统的高温膨化法相比，微波法开停方便，具有高效和节能的优点，更适合鳞片石墨的膨胀。

然而，由于可膨胀石墨及膨胀石墨具有较好导电性能，微波法制备膨胀石墨中因膨胀石墨导电性对微波形成一定的屏蔽从而导致微波法制备的膨胀石墨具有部分不均匀的情况，特别是工业化制备过程中因可膨胀石墨的铺料厚度不均匀更易出现局部膨胀不彻底的现象。

发明内容

本实用新型提供一种膨胀石墨的微波制备装置，解决现有技术中的膨胀石墨的微波制备中存在的膨胀不均匀、不彻底的问题。

为达到解决上述技术问题的目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种膨胀石墨的微波制备装置，包括微波源、微波谐振腔、膨化反应管道、用于向膨化反应管道内螺旋送料的螺旋喂料器和驱动螺旋喂料器可沿平行于送料方向往复直线运动的直线运动机构；所述膨化反应管道嵌于所述微波谐振腔内，且其首尾两端露出于所述微波谐振腔；所述螺旋喂料器的螺旋轴的自由端伸入所述膨化反应管道内。

所述直线运动机构包括电机、由电机带动旋转的丝杠和与丝杠螺纹配合的滑动支撑块，所述螺旋喂料器的缸体固连于所述滑动支撑块。

所述丝杠的两端均设置有限位开关。

所述微波谐振腔与所述膨化反应管道之间设置有保温层。

所述微波制备装置还包括收集装置，所述收集装置包括风机和收集袋，所述风机与所述膨化反应管道的首端由第一连接管路连通，所述收集袋与所述膨化反应管道的尾端由第二连接管路连通，所述第一连接管路和所述第二连接管路上均设置有阀门。

所述微波源沿所述微波谐振腔的周向环绕设置，且所述微波源的数量为多个。

所述微波谐振腔为四面体、六面体或八面体结构。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

本实用新型提出一种膨胀石墨的微波制备装置，采用微波加热膨化可膨胀石墨制备膨胀石墨，首先其具有反应灵敏、无惰性和滞后效应、受热体系温度均匀，热效率高的特点，可实现对膨胀石墨的快速制取，提高了膨胀石墨的制取效率；其次，采用螺旋喂料器向膨化反应管道内喂料，螺旋喂料器在其螺旋轴旋转喂料的同时还在直线运动机构的驱动下沿平行于螺旋喂料方向往复直线运动，使得反应物料在膨化反应管道形成相对均匀且厚度可控的排布方式，使物料膨胀均匀彻底，同时，由于螺旋轴的转速、直线运动的速度等因素可控，进而可以控制反应管道内物料的厚度在微波可穿透范围内，避免由于膨胀石墨导电性对微波的屏蔽作用导致微波法制备的膨胀石墨具有部分不均匀的情况。

附图说明

图1为本实用新型膨胀石墨的微波制备装置的结构示意图一；

图2为本实用新型膨胀石墨的微波制备装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

参照图1，本实施例膨胀石墨的微波制备装置，包括微波源10、微波谐振腔20、膨化反应管道30、用于向膨化反应管道30内螺旋送料的螺旋喂料器40和驱动螺旋喂料器40可沿平行于送料方向往复直线运动的直线运动机构50；膨化反应管道30嵌于微波谐振腔20内，且其首尾两端露出于微波谐振腔20；螺旋喂料器40的螺旋轴41的自由端伸入膨化反应管道30内，以向膨化反应管道30内螺旋喂料。

具体地，螺旋喂料器40包括料仓42，料仓42为封闭结构，料仓42上设置有料仓盖43，在行加料操作时打开料仓盖43，不需加料时将料仓盖43关闭，以免物料或气体溢出，料仓41下方连接喂料器缸体44，通过料仓41向喂料器缸体44内供料，螺旋喂料器40设置在膨化反应管道30的一侧，通过电机45驱动螺旋轴41实现旋转运动，同时其在直线运动机构50的驱动下沿螺旋喂料方向直线运动，使得反应物料在膨化反应管道形成相对均匀且厚度可控的排布方式。膨化反应管道30为透波耐高温管道或腔体，是物料反应空间，膨化反应管道30嵌于微波谐振腔20内，形成外侧由微波谐振腔20包裹的结构形式，微波谐振腔20主要用于实现微波源10的放置和将热量传递到膨化反应管道30内，其可以为四面体、六面体或八面体结构，便于运输装配。

本实施例中，向膨化反应管道30内喂料时，直线运动机构50现将螺旋喂料器送至图1所示位置，即螺旋轴41的自由端伸入膨化反应管道30最里端，此时，直线运动机构50带动螺旋喂料器40反向直线运动，开启螺旋喂料器40通过螺旋轴41逐渐向膨化反应管道30内喂料，在螺旋喂料器40反向直线运动的作用下，物料不断进入膨化反应管道30内并形成一定厚度的均匀料层，待螺旋轴41的自由端位于膨化反应管道30最外端时，如图2所示，然后启动微波源10进行反应热处理。可以通过控制螺旋轴41的转速及直线运动机构的运动速度，使在膨化反应管道30内铺料厚度小（3mm左右），控制在微波可穿透范围内，避免由于膨胀石墨导电性对微波的屏蔽作用导致微波法制备的膨胀石墨具有部分不均匀的情况。当然，喂料时，也可以使螺旋喂料器40先处于图2所示位置，然后一边喂料一边使螺旋喂料器40向膨化反应管道30方向直线运动，直至图1所示位置，在膨化反应管道30形成一定厚度的均匀料层，然后直线运动机构50带动螺旋喂料器40再次运动到图2所示位置后，启动微波源10进行反应热处理。由于螺旋轴41为金属材质，这两种方式均需要喂料完毕后将螺旋轴41运动至远离膨化反应管道30，避免金属材质的螺旋轴41对微波的屏蔽作用。

进一步地，直线运动机构50包括电机51、由电机51带动旋转的丝杠52和与丝杠52螺纹配合的滑动支撑块53，喂料器缸体44固连于滑动支撑块53。如图1所示，电机51通过电机座固定在整机支架上，丝杠52通过轴承及轴承座固定于整机支架，电机51的输出轴与丝杠52之间通过带轮54实现传动，以减小整机占地长度，滑动支撑块53与喂料器缸体44之间通过连接板固连，当丝杠52转动时，滑动支撑块53沿丝杠52轴向移动，进而带动整个螺旋喂料器40移动。

为对螺旋喂料器40的往复直线运动进行限位，在丝杠52的两端均设置有限位开关60。

微波谐振腔20与膨化反应管道30之间设置有保温层，以避免膨化反应管道30内的温度传导至微波谐振腔20。保温层70为透波性保温材料，以使微波顺利穿过进入膨化反应管道30内，保温层70厚度不低于30mm。

为对膨化反应管道30内处理后的物料进行机械化收集，提高生产效率，本实施例微波制备装置还包括收集装置，如图1和图2中所示，收集装置包括风机80和收集袋90，风机80和收集袋90均为耐高温材质，风机80与膨化反应管道30的首端由第一连接管路100连通，收集袋90与膨化反应管道30的尾端由第二连接管路110连通，第一连接管路100和第二连接管路110上均设置有阀门120。膨化反应时，通过关闭阀门120使膨化反应管道30封闭，反应结束后打开阀门120，启动风机80将反应后的膨胀石墨吹至收集袋90内，实现了机械化收集物料，提高了生产效率，尽可能避免人工参与，降低微波对人体的影响。当然，收集装置也可以采用其他方式，比如采用泵吸式收集器等。

对于微波源10，其沿微波谐振腔20的周向环绕设置，且微波源10的数量为多个，以对物料进行均匀加热，进一步使物料膨化均匀彻底。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：包括微波源、微波谐振腔、膨化反应管道、用于向膨化反应管道内螺旋送料的螺旋喂料器和驱动螺旋喂料器可沿平行于送料方向往复直线运动的直线运动机构；所述膨化反应管道嵌于所述微波谐振腔内，且其首尾两端露出于所述微波谐振腔；所述螺旋喂料器的螺旋轴的自由端伸入所述膨化反应管道内。

2.根据权利要求1所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：所述直线运动机构包括电机、由电机带动旋转的丝杠和与丝杠螺纹配合的滑动支撑块，所述螺旋喂料器的缸体固连于所述滑动支撑块。

3.根据权利要求2所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：所述丝杠的两端均设置有限位开关。

4.根据权利要求1所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：所述微波谐振腔与所述膨化反应管道之间设置有保温层。

5.根据权利要求1所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：所述微波制备装置还包括收集装置，所述收集装置包括风机和收集袋，所述风机与所述膨化反应管道的首端由第一连接管路连通，所述收集袋与所述膨化反应管道的尾端由第二连接管路连通，所述第一连接管路和所述第二连接管路上均设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于：所述微波源沿所述微波谐振腔的周向环绕设置，且所述微波源的数量为多个。

7.根据权利要求1所述的膨胀石墨的微波制备装置，其特征在于，所述微波谐振腔为四面体、六面体或八面体结构。