RU2177905C2 - Method of preparing oxidized graphite - Google Patents
Method of preparing oxidized graphite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2177905C2 RU2177905C2 RU99124251A RU99124251A RU2177905C2 RU 2177905 C2 RU2177905 C2 RU 2177905C2 RU 99124251 A RU99124251 A RU 99124251A RU 99124251 A RU99124251 A RU 99124251A RU 2177905 C2 RU2177905 C2 RU 2177905C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- suspension
- sulfuric acid
- water
- oxidized graphite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению окисленного (интеркалированного) графита, который может быть использован в качестве конструкционного материала и в различных композициях: вспучивающиеся огнезащитные материалы противопожарного назначения (для защиты металлических и деревянных покрытий конструкций самолетов, космических кораблей, бронетехники, кабельных магистралей, вычислительной техники и т. д. ), огнестойкая система жесткого теплоизоляционного пенополиуретана для строительной отрасли, как различные уплотнительные материалы, работающие при высоких температурах и давлениях. The invention relates to the production of oxidized (intercalated) graphite, which can be used as a structural material and in various compositions: intumescent fireproof materials for fire-fighting purposes (for the protection of metal and wooden coatings of aircraft, spacecraft, armored vehicles, cable lines, computer equipment, etc. etc.), fire-resistant system of rigid heat-insulating polyurethane foam for the construction industry, as various sealing materials, work melting at high temperatures and pressures.
Типовые испытания показали, что сальниковые уплотнения из терморасширяющего графита зарекомендовали себя как высоконадежные узлы для любых сред и работоспособны при эксплуатационной температуре ~ 500oС и давлении 300 кгс/см2.Typical tests showed that the packing of thermally expanding graphite proved to be highly reliable components for any environment and are operable at operating temperatures of ~ 500 o C and a pressure of 300 kgf / cm 2 .
Известен способ получения окисленного графита (К. Е. Махорин, А. П. Кожан, В. В. Веселов "Вспучивание природного графита, обработанного серной кислотой"// Журнал "Химическая технология", 1985, 2, стр. 3-6). A known method of producing oxidized graphite (K. E. Makhorin, A. P. Kozhan, V. V. Veselov "Expansion of natural graphite treated with sulfuric acid" // Journal "Chemical Technology", 1985, 2, p. 3-6) .
В данном способе используется обработка графита концентрированной серной кислотой в смеси с бихроматом калия, персульфатом аммония или азотной кислотой в течение одного часа, затем суспензия разбавляется водой, с последующим отфильтровыванием графита от избыточного окислителя и сушкой до влажности 40-50%. This method uses the treatment of graphite with concentrated sulfuric acid in a mixture with potassium bichromate, ammonium persulfate or nitric acid for one hour, then the suspension is diluted with water, followed by filtration of the graphite from the excess oxidizer and drying to a moisture content of 40-50%.
Недостатками данного способа являются использование в качестве окислителя 2% раствора бихромата калия - вредного для организма человека, раздражающего слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кроме того, он воздействует на желудочно-кишечный тракт, может вызвать тяжелое отравление организма. Дальнейшая термическая обработка графита приводит к выделению паров с остатками бихромата калия, возникает необходимость в дополнительной очистке воды, воздуха от окислителей. На выходе - большая влажность графита после сушки и, в целом, способ дает низкий выход продукта. The disadvantages of this method are the use as an oxidizing agent of a 2% potassium dichromate solution, which is harmful to the human body and irritates the mucous membranes of the eyes, respiratory tract, in addition, it affects the gastrointestinal tract and can cause severe poisoning of the body. Further heat treatment of graphite leads to the release of vapors with residues of potassium dichromate, there is a need for additional purification of water and air from oxidizing agents. The output is a high humidity graphite after drying and, in General, the method gives a low yield.
Известен "Способ получения окисленного графита" по а. с. 1781984, кл. С 01 В 31/04, 1990 г. The well-known "Method for producing oxidized graphite" by a. from. 1781984, class From 01 to 31/04, 1990
Данный способ включает в себя предварительную обработку графита перекисью водорода с последующей обработкой хромовым ангидридом, концентрированной серной кислотой, карбамидом и оксидом магния. This method involves the preliminary processing of graphite with hydrogen peroxide, followed by treatment with chromic anhydride, concentrated sulfuric acid, urea and magnesium oxide.
Недостатком данного способа является сложная схема обработки графита и использование в качестве окислителя хромового ангидрида. Фактически это яд, поражающий жизненноважные органы человека. Существует трудность регулирования температуры в реакторе предварительной обработки, есть дополнительная операция перегрузки графита из реактора для сушки. The disadvantage of this method is the complex processing scheme of graphite and the use of chromic anhydride as an oxidizing agent. In fact, it is a poison that affects the vital organs of a person. There is a difficulty in regulating the temperature in the pre-treatment reactor; there is an additional operation of graphite reloading from the drying reactor.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является "Способ получения окисленного графита" по патенту 2057065, кл. 6 С 01 В 31/04, 1996 г. Closest to the proposed technical solution is the "Method for producing oxidized graphite" according to patent 2057065, class. 6 C 01 B 31/04, 1996
Данный способ включает в себя обработку измельченного кристаллического графита серной кислотой и пероксидом водорода в качестве окислителя, засыпку графита, выдержку реагирующей массы, разбавление, фильтрацию и промывку водой прореагировавшей массы. This method includes processing the crushed crystalline graphite with sulfuric acid and hydrogen peroxide as an oxidizing agent, filling graphite, holding the reaction mass, diluting, filtering and washing with water the reacted mass.
Пероксид водорода и серную кислоту перемешивают в соотношении 1: (6-20) мас. ч. при подаче пероксида водорода под слой серной кислоты, производят интенсивное перемешивание и непрерывное охлаждение до образования однородной смеси, затем засыпают графит в соотношении 1: (2-3) мас. ч. серной кислоты, выдерживают реагирующую массу при непрерывном перемешивании в течение 10-20 мин, после чего прореагировавшую массу подают на фильтрацию. В данном способе перемешивание пероксида водорода и серной кислоты и окисление графита ведут при барботаже воздуха. Hydrogen peroxide and sulfuric acid are mixed in a ratio of 1: (6-20) wt. including feeding hydrogen peroxide under a layer of sulfuric acid, intensively mixing and continuously cooling until a homogeneous mixture is formed, then graphite is poured in a ratio of 1: (2-3) wt. including sulfuric acid, withstand the reacting mass with continuous stirring for 10-20 minutes, after which the reacted mass is fed to the filtration. In this method, the mixing of hydrogen peroxide and sulfuric acid and the oxidation of graphite are carried out while sparging the air.
Недостатками данного способа являются усложнение конструкции аппарата для обеспечения барботажа воздухом, возможное испарение жидкости струей барботажного воздуха, большой расход энергии, а также подача пероксида водорода под давлением. The disadvantages of this method are the complexity of the design of the apparatus for providing bubbler air, the possible evaporation of a liquid by a stream of bubbler air, high energy consumption, as well as the supply of hydrogen peroxide under pressure.
Задачей настоящего изобретения является получение качественного окисленного графита в условиях экологически чистого, безотходного производства. Качество графита контролируется основными выходными параметрами, коэффициентом вспучиваемости. The objective of the present invention is to obtain high-quality oxidized graphite in an environmentally friendly, waste-free production. The quality of graphite is controlled by the main output parameters, the coefficient of swelling.
Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.
В известном способе получения окисленного графита, включающем обработку графита серной кислотой и перекисью водорода в качестве окислителя, причем перекись водорода подают под слой серной кислоты при интенсивном перемешивании и охлаждении, засыпку графита, разбавление, фильтрацию, промывку и сушку прореагировавшей массы, процесс окисления графита ведут в течение 30-35 мин, а при отмывке в разбавителе суспензии соблюдают следующие условия:
Vг/Vв= 1/10-1/8;
dм/D~ 0,4;
hм/Н~ 0,5,
где Vг, Vв - объемы окисленного графита и воды;
dм, D - диаметры мешалки и емкости разбавителя суспензии;
hм, Н - высоты мешалки и слоя водно-графитовой суспензии,
причем после отмывки проводят выдержку при соотношении времени отмывки и времени выдержки 1: 1, а сушку окисленного графита осуществляют при температуре 100-110oС.In the known method for producing oxidized graphite, comprising treating graphite with sulfuric acid and hydrogen peroxide as an oxidizing agent, wherein hydrogen peroxide is fed under a layer of sulfuric acid with vigorous stirring and cooling, filling graphite, diluting, filtering, washing and drying the reacted mass, the graphite is oxidized for 30-35 minutes, and when washing in a diluent suspension, the following conditions are met:
V g / V in = 1 / 10-1 / 8;
d m / D ~ 0.4;
h m / N ~ 0.5,
where V g , V in - volumes of oxidized graphite and water;
d m , D - diameters of the mixer and the capacity of the diluent suspension;
h m , N - the height of the mixer and the layer of water-graphite suspension,
moreover, after washing, exposure is carried out at a ratio of washing time and exposure time of 1: 1, and oxidized graphite is dried at a temperature of 100-110 o C.
Таким образом, гидродинамический процесс определяется типом перемешивающего устройства, частотой вращения мешалки реактора, температурой промывки воды, временем перемешивания и временем выдержки после перемешивания. Thus, the hydrodynamic process is determined by the type of mixing device, the speed of the reactor stirrer, the temperature of the washing water, the mixing time and holding time after mixing.
Способ использует только перекись водорода и серную кислоту. The method uses only hydrogen peroxide and sulfuric acid.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Серная кислота или олеум перекачивается из емкости-хранилища 2 в мерник 4 с помощью вакуум-насоса 7, далее самотеком в реактор синтеза 5. Перекись водорода из емкости-хранилища 1 самотеком поступает в мерник 8, далее осуществляется объемное дозирование перекиси водорода в реактор синтеза 5. Воронка 3 с навеской графита устанавливается на реактор 5. Sulfuric acid or oleum is pumped from storage tank 2 to the measuring tank 4 using a vacuum pump 7, then by gravity to the synthesis reactor 5. Hydrogen peroxide from the storage tank 1 by gravity is supplied to the
Окисление графита проводится в реакторе синтеза 5. Graphite oxidation is carried out in synthesis reactor 5.
В реактор синтеза 5 из мерника 4 заливают дозу серной кислоты, включают мешалку реактора и из мерника 8 с помощью трубки доза перекиси водорода тонкой струйкой подается под слой серной кислоты, исключая перегрев среды за счет автоматической подачи в рубашку реактора холодной воды с температурой 5-25oС. Загрузку графита проводят при работающей мешалке открытием шибера на воронке 3. Температура реакционной смеси должна быть в пределах от 25-55oС. Процесс окисления в реакторе длится 30-35 мин при постоянно работающей мешалке. Далее окисленный графит из реактора синтеза с помощью сжатого воздуха передавливается в нижнюю часть разбавителя суспензии 6 при включенной мешалке, в него же заливается необходимое количество хозяйственно-питьевой воды. Для поддержания температуры разбавления суспензии в пределах 40-60oС в рубашку подается холодная вода с температурой 5-25oС, содержимое разбавителя охлаждается при перемешивании до температуры 25-30oС. Промывка окисленного графита в разбавителе проводится при работающей мешалке в течение 5-7 мин, после чего мешалка разбавителя останавливается. Производится выдержка 5-7 мин и далее масса окисленного графита вакуум-насосом 9 подается на фильтрацию. Окисленный графит, оставшийся на вакуум-фильтре 10, промывают хозяйственно-питьевой водой от остатков кислоты, подаваемой порциями до достижения рН водной вытяжки графита 3,5-7, далее графит с влажностью не более 40% направляют в сушилку 11. Сушка окисленного графита проводится до влажности не более 5% при температуре 100-110oС, после чего графит поступает на расфасовку. Вода после фильтрации и отжима графита насосами 13, 14 поступает в емкость для сбора кислых вод 12, в которую при включенной мешалке загружают порцию известковой пасты. Полученную гипсовую суспензию перемешивают в течение 5-7 мин, после чего сливают с помощью насоса 14 на фильтр 15. После фильтрации гипс с влажностью 30% поступает на фасовку.A dose of sulfuric acid is poured into the synthesis reactor 5 from the measurer 4, the reactor stirrer is turned on, and the dose of hydrogen peroxide is supplied under a sulfuric acid stream from the
Реактор синтеза 5 имеет фиксированные значения D, Н и т. д. Synthesis reactor 5 has fixed values of D, H, etc.
Из опытных работ (см. таблицу) видно, что коэффициент вспучивания изменяется в пределах от 8 до 34 единиц в зависимости от типа перемешивающего устройства, частоты вращения мешалок, состава окислительной смеси. From the experimental work (see table) it can be seen that the expansion coefficient varies from 8 to 34 units, depending on the type of mixing device, the speed of the mixers, and the composition of the oxidizing mixture.
Для оптимизации режима отмывки проведен комплекс экспериментально-расчетных работ. Экспериментальные работы проведены для проверки адекватности расчетной гидродинамической модели процесса на основе математического моделирования уравнений Навье-Стокса для ньютоновской жидкости методом конечных элементов. To optimize the washing regime, a series of experimental and computational works was carried out. Experimental work was carried out to verify the adequacy of the calculated hydrodynamic model of the process based on mathematical modeling of the Navier-Stokes equations for a Newtonian fluid by the finite element method.
Результаты получены на "модели" и подтверждены в натурном эксперименте для нестандартного смесительного аппарата с якорной мешалкой при выполнении в общем случае безразмерных условий:
dм/D~ 0,4;
hм/Н~ 0,5,
где dм - диаметр мешалки;
D - диаметр емкости разбавителя;
hм - высота мешалки;
Н - высота слоя водно-графитовой смеси.The results were obtained on a “model” and confirmed in a full-scale experiment for a non-standard mixing apparatus with an anchor mixer when generally fulfilling dimensionless conditions:
d m / D ~ 0.4;
h m / N ~ 0.5,
where d m is the diameter of the mixer;
D is the diameter of the capacity of the diluent;
h m is the height of the mixer;
H is the height of the layer of water-graphite mixture.
Выполнение условий, определяющих гидродинамику процесса перемешивания при отмывке графита, позволяет получить довольно высокое значение коэффициента вспучиваемости (Квсп= 32-34) от всех технологических факторов:
Квсп-(Re, Vг, Vв, to см, tпep, tвыд, dм/D, hм/Н),
где Vг; Vв - объемы графитной смеси и воды соответственно;
to см - температура смеси;
tпер - время перемешивания;
tвыд - время выдержки после перемешивания.Fulfillment of the conditions that determine the hydrodynamics of the mixing process during the washing of graphite allows us to obtain a rather high value of the coefficient of swelling (K sp = 32-34) from all technological factors:
To vsp - (Re, V g , V in , t o cm , t per , t vyd , d m / D, h m / N),
where V g ; V in - the volumes of the graphite mixture and water, respectively;
t o cm - temperature of the mixture;
t lane is the mixing time;
t vyd - the exposure time after mixing.
Наилучшие результаты достигнуты при:
to cм= 20-40oС,
tвыд≥5-7 мин,
tпep≥5-7 мин,
Vг/Vв= 1/10-1/8
Выполнение последних условий позволило дополнительно повысить величину вспучиваемости окисленного графита до уровня
Квсп= 32-34
Установленные соотношения для технологической фазы отмывки графита реализованы на опытно-промышленной установке производства интеркалированного графита мощностью 120 т/год, на Пермском заводе им. С. М. Кирова.The best results were achieved with:
t o cm = 20-40 o C,
t vyd ≥5-7 min
t pe ≥5-7 min,
V g / V in = 1 / 10-1 / 8
Fulfillment of the latter conditions allowed us to further increase the amount of swelling of oxidized graphite to
K pop = 32-34
The established ratios for the technological phase of graphite washing are implemented at a pilot plant for the production of intercalated graphite with a capacity of 120 tons / year, at Perm Plant named after S. M. Kirov.
Claims (1)
Vг/Vв= 1/10-1/8,
dм/D~ 0,4,
hм/Н~ 0,5,
где Vг, Vв - объемы окисленного графита и воды;
dм, D - диаметры мешалки и емкости разбавителя суспензии;
hм, Н - высоты мешалки и слоя водно-графитовой суспензии,
причем после отмывки проводят выдержку при соотношении времени отмывки и времени выдержки 1: 1, а сушку окисленного графита осуществляют при температуре 100-110oС.A method of producing oxidized graphite, comprising treating graphite with sulfuric acid and hydrogen peroxide as an oxidizing agent, wherein hydrogen peroxide is fed under a layer of sulfuric acid with vigorous stirring and cooling, filling graphite, diluting, filtering, washing and drying the reacted mass, characterized in that the oxidation process graphite is carried out for 30-35 minutes, and when washing in a diluent suspension, the following conditions are met:
V g / V in = 1 / 10-1 / 8,
d m / D ~ 0.4,
h m / N ~ 0.5,
where V g , V in - volumes of oxidized graphite and water;
d m , D - diameters of the mixer and the capacity of the diluent suspension;
h m , N - the height of the mixer and the layer of water-graphite suspension,
moreover, after washing, exposure is carried out at a ratio of washing time and exposure time of 1: 1, and oxidized graphite is dried at a temperature of 100-110 o C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124251A RU2177905C2 (en) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | Method of preparing oxidized graphite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124251A RU2177905C2 (en) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | Method of preparing oxidized graphite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99124251A RU99124251A (en) | 2001-09-27 |
RU2177905C2 true RU2177905C2 (en) | 2002-01-10 |
Family
ID=20227095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99124251A RU2177905C2 (en) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | Method of preparing oxidized graphite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2177905C2 (en) |
-
1999
- 1999-11-16 RU RU99124251A patent/RU2177905C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СТРЕНК Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. - Л.: Химия, 1975, с.47, 61, 63-64. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4923753A (en) | Controlled-release compositions for acids | |
CN109336746A (en) | A kind of preparation method of methyl eight bromo ether | |
CN104066681A (en) | Method for preparing precipitated silica having a specific morphology, particle size, and porosity | |
RU2177905C2 (en) | Method of preparing oxidized graphite | |
US5240524A (en) | Ammonium nitrate density modification | |
US1871416A (en) | Method of producing superphosphate | |
US1344673A (en) | Manufacture of urea and of intermediate products | |
US2269958A (en) | Fire extinguishing composition | |
KR890003670B1 (en) | Process for manufacture of hydro-fluoric acid by reaction of sulphuric acid with fluorospar in rotating oven | |
DE102011109520A1 (en) | Continuous production of mineral foam from powdered magnesia-caustic involves mixing magnesium chloride solution and hydrogen peroxide-containing liquid, and contacting with powdered binder by catalytic decomposition of oxygen gas | |
JPH06241575A (en) | Method for manufacturing chemical pocket heater | |
JPH0425501A (en) | Production of low-viscosity carboxymethylcellulose sodium salt | |
US230151A (en) | Porous or spongy mineral composition and non-conductor of heat | |
US690503A (en) | Process of making magnesium sulfite. | |
US4490345A (en) | Conversion of FS smoke agent (a mixture of sulfur trioxide and chlorosulfonic acid) to sulfamic acid and ammonium chloride | |
US196562A (en) | coknmlly | |
RU39337U1 (en) | INSTALLATION FOR CLEANING OF CHLORINE AND HYDROGEN CHLORIDE WASTE GASES OF MAGNESIUM PRODUCTION | |
JPS5945901A (en) | Method and apparatus for releasing hydrogen from hydrogen-occluding substance | |
RU2206501C2 (en) | Method for preparing oxidized graphite | |
EP1539653B1 (en) | Method of preparing a silicate-based foam, foam obtained by using such a method as well as the use thereof | |
JPH0656408A (en) | Production of sodium hydrosulfide | |
CN104761472B (en) | The technique that a kind of efficient low-consume cleaning prepares biruea | |
JP2530044B2 (en) | Method for producing adhesive for corrugated cardboard | |
CN108751280A (en) | A kind of solid iron magnesium composite dephosphorizing agent and preparation method thereof | |
NO133490B (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061117 |