RU2684383C1 - Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе - Google Patents
Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684383C1 RU2684383C1 RU2018117863A RU2018117863A RU2684383C1 RU 2684383 C1 RU2684383 C1 RU 2684383C1 RU 2018117863 A RU2018117863 A RU 2018117863A RU 2018117863 A RU2018117863 A RU 2018117863A RU 2684383 C1 RU2684383 C1 RU 2684383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- production
- foil
- stage
- wastes
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title 1
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 14
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 10
- -1 nitrogen-containing compound Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 2
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 3
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 2
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- RVEZZJVBDQCTEF-UHFFFAOYSA-N sulfenic acid Chemical compound SO RVEZZJVBDQCTEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/22—Intercalation
- C01B32/225—Expansion; Exfoliation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для производства графитовой фольги, уплотнительных материалов, экранов от электромагнитного излучения, антифрикционных композиционных материалов, электродных материалов, адсорбентов и наполнителей. Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе включает следующие стадии: (A) измельчение указанных отходов до размера частиц, не превышающего 4 мм; (Б) пропитку измельченных отходов водным раствором азотосодержащего соединения, выбранного из группы, включающей дигидроортофосфат аммония, нитрат аммония и карбамид, при массовом соотношении измельченных отходов производства к массе упомянутого водного раствора как 1:(2-7); (B) отделение графитовой фракции в виде пропитанных измельченных отходов от раствора с получением твердой графитовой фракции и фильтрата; (Г) нагрев отделённой твердой графитовой фракции в режиме термоудара. Затем полученный низкоплотный углеродный материал подвергают холодной прокатке без связующего с получением графитового листового материала. Для пропитки можно использовать водный раствор с концентрацией азотосодержащего соединения 28,5-50% и с добавлением поверхностно-активного вещества в количестве, не превышающем 4% от массы раствора, а также фильтрат со стадии В, а перед стадией (Г) просушить отделённую графитовую фракцию. Изобретение позволяет получить низкоуглеродный материал с низкой плотностью, расширить номенклатуру получаемых изделий, утилизировать отходы производства и за счёт этого улучшить экологическую обстановку. 6 з.п. ф-лы, 8 пр.
Description
Изобретение создано в соответствии с договором №03.G25.31.0220 от 03.03.1017 между АО НПО «УНИХИМТЕК» и Министерством образования и науки Российской Федерации об условиях предоставления и использования субсидии на реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологического производства. Область техники.
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности, к технологии получения низкоплотных углеродных материалов (НУМ) путем термической деструкции пропитанной водными растворами дробленой графитовой фольги (ГФ) и может быть использовано для производства листового материала, в частности, графитовой фольги, уплотнительных материалов, экранов от электромагнитного излучения, антифрикционных композиционных материалов, электроконтактных шайб (электродных материалов), в качестве адсорбента, наполнителя при производстве проводящих асфальто-бетонных конструкций и др. Предшествующий уровень техники.
Материалы и изделия, получаемые из терморасширенного графита (ТРГ), нашли широкое применение в различных отраслях промышленности: атомная и тепловая энергетика, химическая, авиационно-космическая, автомобильная и другие.
Чаще всего ТРГ получают термической деструкцией гидролизованных интеркалированных соединений графита (ИСГ) с различными протонными кислотами (серная, азотная). Использование ИСГ с протонными кислотами имеет ряд недостатков: 1) применяются токсичные окислители на стадии получения ИСГ (бихромат калия, K2Cr2O7, перманганат калия, KMnO4, и др.); 2) при гидролизе интеркалированных соединений графита возникают проблемы со сточными водами, содержащими высокотоксичные ионы хрома и марганца; 3) термодеструкция гидролизованных ИСГ приводит к выделению оксидов серы или азота.
Терморасширенный графит обладает уникальными физико-химическими свойствами: большая удельная поверхность, низкая насыпная плотность, достаточно высокая термическая и химическая стойкости, низкая теплопроводность, высокая пористость, большое аспектное отношение частиц и др.
Одним из наиболее востребованных материалов на основе ТРГ, является графитовая фольга, полученная его холодной прокаткой без связующего. В результате химической и термической обработки природного графита получается уникальный материал, который обладает всеми свойствами, присущими графиту (химическая инертность, термостойкость (в вакууме до 3000°С), устойчивость к коррозии, высокая электро- и теплопроводность), и добавлены новые потребительские качества - высокая пластичность и упругость, что делает ГФ незаменимой для применения в качестве уплотнительных материалов. Одной из стадий процесса многотоннажного производства графитовых уплотнений является раскрой армированных графитовых листов по штанцевой технологии или на виброплоттере для получения изделий необходимой формы. В результате таких операций до 60% используемых графитовых листов переходят в остатки, т.к. трудно достичь максимальной степени заполнения при вырезке уплотнений вследствие их различных форм и размеров.
Следует отметить важность переработки любых твердых бытовых отходов, в том числе и отходов графитовой фольги, т.к. при этом улучшается общая экологическая обстановка и в результате появляется возможность получения полезной продукции, в частности, прокладок, сальниковых колец и др., которые будут существенно дешевле известных аналогов.
В настоящее время делаются попытки переработки отходов производства графитовых листовых материалов на основе графитовой фольги.
Так, в патенте US 5582781 отходы производства гибкой ГФ измельчают, затем обрабатывают жидким азотом и подвергают термоудару для вспенивания. После вспенивания частицы НУМ смешивают с термореактивной фенольной смолой, смесь нагревают под давлением с получением твердого листа, после чего полученный лист термообрабатывают. В патенте отмечается, что полученный лист обладает превосходной теплоизоляционной способностью и может быть использован для изоляции печей и других нагревательных устройств.
В патенте компании SGL TECHNIC INC [US] US 6620359 В1 отходы производства гибкой листовой продукции из ТРГ также сначала измельчают, затем смачивают водой или водным раствором ПАВ и непосредственно после смачивания подвергают термоудару для получения НУМ. Затем, также, как и в предыдущем способе, частицы НУМ смешивают с термореактивной фенольной смолой, смесь прессуют с получением твердого листа, после чего полученный лист термообрабатывают. Данный способ является наиболее близким к изобретению.
Способ по патенту US 5582781, также, как и способ по патенту US 6620359, в качестве продукта переработки предполагают использование полученного НУМ только в смеси со связующим - термореактивной фенольной смолой, и не предполагает другого использования НУМ без связующего. Это косвенно свидетельствует о том, что степень расширения НУМ при термоударе недостаточна, а его насыпная плотность, соответственно, велика, что не позволяет реализовать другие возможности использования НУМ, например, использовать его в качестве адсорбента или получить из этого НУМ листовые материалы без использования связующего.
Таким образом, технической проблемой, не получившей разрешения в предшествующем уровне техники, является высокая насыпная плотность НУМ, полученного из отходов производства гибкой графитовой листовой продукции и, соответственно, ограниченная номенклатура получаемых из этих отходов продуктов. Сущность изобретения.
Данная техническая проблема устраняется способом переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе, который включает следующие стадии:
(A) измельчение отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе;
(Б) пропитку измельченных отходов графитовой фольги и продукции на ее основе водным раствором азотосодержащего соединения, выбранного из группы, включающей дигидроортофосфат аммония, нитрат аммония и карбамид при массовом соотношении измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора как 1: (2-7);
(B) отделение графитовой фракции в виде пропитанных измельченных отходов производства графитовой фольги и продукции на ее основе от раствора с получением твердой графитовой фракции и фильтрата;
(Г) последующий нагрев упомянутой твердой графитовой фракции в режиме термоудара с получением частиц низкоплотного углеродного материала.
В частных воплощениях изобретения в способе для пропитки на стадии (Б) используют водный раствор с концентрацией азотосодержащего соединения 28,5-50%.
В этом случае в упомянутый водный раствор добавляют поверхностно-активное вещество в количестве, не превышающем 4% от массы раствора.
Целесообразно в способе измельчение отходов на стадии (А) осуществлять до размера частиц, не превышающего 4 мм.
Рекомендуется в способе перед стадией (Г) проводить сушку твердой графитовой фракции.
Также возможно в способе после стадии (Г) осуществить холодную прокатку частиц низкоплотного углеродного материала со стадии (Г) без связующего с получением графитового листового материала.
Для некоторых воплощений изобретения возможно проведение пропитки на стадии Б фильтратом со стадии В.
Сущность изобретения состоит в следующем.
В известном способе по патенту US 6620359 измельченные отходы производства гибкой графитовой листовой продукции смачивают или пропитывают водой или водным раствором ПАВ, а затем в увлажненном состоянии подвергают нагреву в режиме термоудара для получения НУМ.
Смачивание или пропитка в соответствии с известным патентом не требует больших количеств жидкости - в примере реализации изобретения по US 6620359 на 11 кг отходов производства ГФ берут 2 л воды.
По одному из вариантов осуществления способа по патенту US 6620359 вода может содержать поверхностно-активное вещество, которое позволяет лучше смачивать поверхность графита.
При нагреве в режиме термоудара в соответствии с известным способом по патенту US 6620359 вода, адсорбированная на поверхности графита переходит в парообразную фазу, что приводит к расширению графита.
Однако, термическое расширение смоченных частиц (или пропитанных в небольшом количестве воды) графитовой фольги, как уже сообщалось выше, не достигает значительных величин - косвенным образом это следует из того, что в соответствии с известным изобретением не используют получаемый низкоплотный углеродный материал в чистом виде, а смешивают его со связующим и уже в таком виде используют.
В нашем же изобретении измельченные на стадии (А) отходы гибкой графитовой фольги или материалов на ее основе пропитывают водным раствором азотосодержащего соединения, выбранного из группы, включающей дигидроортофосфат аммония, нитрат аммония и карбамид с образованием пульпы (стадия Б), в отличие от известного способа, в котором отходы смачивают, причем пропитка осуществляется в иной среде, а также и при совершенно иных соотношениях отходов и жидкости.
Под пропиткой в уровне техники понимается заполнение жидкими веществами пор в объеме твердого тела.
В смысле этого определения, проведение пропитки для заполнения внутренних дефектов отходов производства гибкой графитовой листовой продукции требует выдержки для проникновения жидкости в поры, величина которой определяется в каждом конкретном случае и зависит от многих факторов, например, от размеров частиц дробленой графитовой фольги, от состава и концентрации пропиточного раствора и пр. Также для пропитки требуется большее количество раствора, чем для смачивания. В этом случае в предложенном способе при пропитке смеси частиц дробленой графитовой фольги на стадии (Б) в растворе осуществляется не только смачивание поверхности графита, как в известном способе, но и непосредственно пропитка, т.е. проникновение раствора между пачками графенов.
Нами были опробованы следующие соотношения массы отходов ГФ к массе водного раствора азотосодержащего соединения, выбранного из группы, включающей дигидроортофосфат аммония, нитрат аммония и карбамид как 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7. Опыты показали, что для достижения технического результата соотношение массы отходов к массе раствора должно находиться в интервале 1: (2-7). В этом интервале содержания компонентов за счет капиллярных эффектов реализуется механизм доставки молекул воды и азотосодержащего соединения в межщелевые пространства компактов из мультиграфенов, которое при термическом разложении на одну молекулу соединения дает более трех молекул газообразных веществ, что увеличивает диспергирующее давление в несколько раз и позволяет получать НУМ с существенно более низкой насыпной плотностью. При выходе за заявляемые границы интервала данный технический результат не достигается.
В качестве исходного материала могут быть использованы отходы производства гибкой ГФ, листовых графитовых армированных материалов, например, для получения фланцевых прокладок или сами отслужившие прокладки, обрезь от получения прокладок из графитовой фольги, листовая продукция, забракованная ОТК, и любые другие отходы производства гибкой графитовой фольги.
Следующая стадия способа (стадия В), заключающаяся в отделении твердой фракции, состоящей из пропитанных отходов ГФ от жидкой и позволяет убрать лишнюю воду, которая за счет больших значений удельной теплоемкости и удельной теплоты парообразования приводит к потере большого количества тепловой энергии, которая тратится на нагрев и испарение воды, что приводит к существенному снижению температуры термической деструкции.
Отделение пропитанных отходов производства гибкой графитовой фольги осуществляют путем откачки раствора при помощи водоструйного насоса с воронкой Бюхнера до тех пор, пока материал не становится сыпучим (привес 36-38%). Необходимо отметить, что данные операции в известном способе отсутствуют. Образование дополнительных молекул газа при термоударе (стадия Г), образующихся при термическом разложении азотосодержащего соединения, в соответствии с классическими газовыми законами создает высокие расклинивающие давления, что позволяет получить НУМ с насыпной плотностью от 4 до 10 г/л, причем значения сравнимы с ТРГ, полученным из высушенных гидролизованных интеркалированных соединений графита высоких ступеней (выше второй ступени).
Для различных воплощений изобретения целесообразно уточнить некоторые понятия и их параметры. Данные уточнения носят факультативный характер и не ограничивают объем защиты.
Под измельчением на стадии (А) понимается процесс уменьшения размеров графитовых частиц до требуемых размеров путем механического дробления отходов. Требуемые размеры таковы, чтобы пропитка проходила как можно скорее.
Наилучшие результаты достигаются при измельчении частиц до среднего размера, не превышающего 4 мм. В этом случае время на пропитку заметно снижается, а частицы низкоплотного углеродного материала, полученные при термическом расширении в режиме термоудара обладают большей однородностью по размерам.
Можно также использовать меньший или больший размер отходов графитовых листов или фольги, пропитка будет возможна при любых размерах отходов.
Для некоторых воплощений изобретения на стадии (Б) используют водный раствор с концентрацией дигидроортофосфата аммония с концентрацией 28,5%, нитрата аммония с концентрацией 50%, карбамида с концентрацией 35%.
Использование растворов с заявленными концентрациями дает наилучшие результаты по насыпной плотности получаемого в режиме термоудара на стадии (Г) НУМ. Такой НУМ способен прокатываться в холодных валках без связующего с образованием гибких графитовых фольг.
Добавление ПАВ на стадии (Б), как уже указывалось, позволяет лучше смачивать поверхность графита с водными растворами и позволяет получить преимущества по насыпной плотности получаемого НУМ в ряде случаев. В качестве ПАВ может быть использован Сульфонол П (марка Б), но не ограничивается лишь предложенным веществом.
Добавление ПАВ в количестве более 4% не приводит к получению дополнительных преимуществ по насыпной плотности.
На следующей стадии (стадия В) осуществляют отделение твердой фракции от жидкой. Для этого проводят удаление воды путем откачки на водоструйном насосе с воронкой Бюхнера до тех пор, пока материал не становится сыпучим (привес 36-38%). В некоторых случаях реализации изобретения большой эффект оказывает подсушивание твердого остатка в сушильном шкафу при 60-70°С, осуществляемое перед стадией (Г), которое, как правило, проводится до тех пор, пока привес не будет находиться в интервале 27-32%, т.е. вода, адсорбированная на поверхности и находящаяся в межчастичном пространстве испаряется и не забирает тепловую энергию во время термоудара.
После всех этих операций осуществляют стадию (Г), на которой отделенную твердую фракцию нагревают в режиме термоудара для получения низкоплотного углеродного материала.
Затем, в зависимости от предполагаемого использования НУМ, он может быть прокатан или спрессован без связующего с получением гибких графитовых листов. Если же предполагается использовать полученный НУМ в качестве сорбента, электропроводящих добавок в полимерные материалы и бетонные покрытия, то никаких дополнительных операций не требуется.
Фольга может быть получена прокаткой в валках в соответствии с известной технологией получения графитовой фольги, используемой группой предприятий «УНИХИМТЕК». Примеры осуществления изобретения. Пример 1.
Для осуществления изобретения были использованы отходы производства гибкой графитовой фольги, сальников, армированных металлом листов на ее основе. Отходы измельчали до частиц, средний размер которых опционально не превышал 4 мм. Для измельчения отходы в виде кусков армированной ГФ помещали в ротационно-вибрационную дробилку. Продукты дробления пропускали через магнитный сепаратор для удаления металлических частиц, а затем просеивали на вибрационном грохоте для удаления частиц с латеральными размерами более 4 мм. Для пропитки использовали водный раствор дигидроортофосфата аммония с концентрацией 28,5%.
После измельчения частицы отходов в количестве 200 г заливали данным водным раствором дигидроортофосфата аммония в количестве 1000 г. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1: 5.
Выдержку дробленой графитовой фольги в растворе проводили при температуре окружающей среды в течение 1,5 часов.
Далее отделяли твердую фракцию пульпы от жидкой. Разделение фракций проводили с помощью водоструйного насоса с воронкой Бюхнера до тех пор, пока материал не становился сыпучим (привес 36-38%).
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подвергали нагреву в режиме термоудара для получения низкоплотного углеродного материала. Нагрев проводили при 900°С.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 9,5 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 1,7 МПа, а упругость - 7,2%
Пример 2.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1. В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор дигидроортофосфата аммония с концентрацией 28,5% в количестве 1000 г добавляли в него 100 г ПАВ Сульфонол-П (марка Б) с концентрацией раствора 40%.
Измельченные отходы в количестве 200 г перемешивали с 1000 г смеси растворов дигидроортофосфата аммония и ПАВ. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5.
Выдержку дробленой графитовой фольги в растворе проводили при температуре окружающей среды в течение 2 часов.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 9,8 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 1,8 МПа, а упругость - 7,2%
Пример 3
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1.
В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор нитрата аммония с концентрацией 50%.
Измельченные отходы в количестве 200 г перемешивали с 1000 г водного раствора нитрата аммония. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги в растворе проводили при температуре окружающей среды в течение 15 минут.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 8,4 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 2,1 МПа, а упругость - 7,5%
Пример 4.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1.
В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор нитрата аммония с концентрацией 50%.
Измельченные отходы в количестве 200 г перемешивали с 1000 г водного раствора нитрата аммония. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги проводили при температуре окружающей среды в течение 15 минут.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подсушивали в сушильном шкафу при 60°С в течение 10 минут и далее подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 7,4 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 2,0 МПа, а упругость - 7,5%
Пример 5.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1. В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор нитрата аммония с концентрацией 50% в количестве 1000 г добавляли в него 40 г ПАВ Сульфонол-П (марка Б) с концентрацией раствора 40%.
Измельченные отходы в количестве 200 г перемешивали с 1000 г смеси растворов нитрата аммония и ПАВ. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги проводили в растворе при температуре окружающей среды в течение 15 минут.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подсушивали в сушильном шкафу при 70°С в течение 20 минут и далее подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 4,2 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 3,0 МПа, а упругость - 8,0%
Пример 6.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1. В качестве реагента для пропитки использовали фильтрат (смесь водных растворов нитрата аммония и ПАВ Сульфонол-П (марка Б)), оставшийся после отделения твердой графитовой фракции из примера 5.
Измельченные отходы в количестве 120 г перемешивали с 600 г смеси растворов нитрата аммония и ПАВ. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги проводили в растворе при температуре окружающей среды в течение 15 минут.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подсушивали в сушильном шкафу при 70°С в течение 20 минут и далее подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 4,3 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу. Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 2,9 МПа, а упругость - 8,0%
Пример 7.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1. В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор карбамида с концентрацией 35%.
Измельченные отходы ГФ в количестве 200 г перемешивали с 1000 г водного раствора карбамида. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги проводили в растворе при температуре окружающей среды в течение 3 часов.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 5,9 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу.
Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 2,7 МПа, а упругость - 7,8%
Пример 8.
Отходы производства фольги из ТРГ измельчали в соответствии с примером 1. В качестве реагента для пропитки использовали водный раствор карбамида с концентрацией 30% в количестве 900 г добавляли в него 100 г ПАВ Сульфонол-П (марка Б) с концентрацией раствора 40%.
Измельченные отходы в количестве 200 г перемешивали с 1000 г смеси растворов карбамида и ПАВ. Соотношение измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора составляло 1:5. Выдержку дробленой графитовой фольги проводили в растворе при температуре окружающей среды в течение 2 часов.
Отделенную твердую фракцию на основе частиц графита подвергали нагреву в соответствии с примером 1.
Насыпная плотность полученного низкоплотного углеродного материала составляла 7,0 г/л.
Полученный НУМ уплотняли без связующего на лабораторном прокатном стане в фольгу. Плотность фольги составила 1,0 г/см3, прочность на разрыв составила 1,9 МПа, а упругость - 7,4%
Claims (11)
1. Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе, характеризующийся тем, что включает следующие стадии:
(A) измельчение отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе;
(Б) пропитку измельченных отходов графитовой фольги и продукции на ее основе водным раствором азотосодержащего соединения, выбранного из группы, включающей дигидроортофосфат аммония, нитрат аммония и карбамид, при массовом соотношении измельченных отходов производства продукции на основе графитовой фольги к массе упомянутого водного раствора как 1:(2-7);
(B) отделение графитовой фракции в виде пропитанных измельченных отходов производства графитовой фольги и продукции на ее основе от раствора с получением твердой графитовой фракции и фильтрата;
(Г) последующий нагрев упомянутой твердой графитовой фракции в режиме термоудара с получением частиц низкоплотного углеродного материала.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для пропитки на стадии (Б) используют водный раствор с концентрацией азотосодержащего соединения 28,5-50%.
3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что в упомянутый водный раствор добавляют поверхностно-активное вещество в количестве, не превышающем 4% от массы раствора.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что измельчение отходов на стадии (А) осуществляют до размера частиц, не превышающего 4 мм.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что перед стадией (Г) осуществляют сушку твердой графитовой фракции.
6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что после стадии (Г) осуществляют холодную прокатку частиц низкоплотного углеродного материала со стадии (Г) без связующего с получением графитового листового материала.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что пропитку на стадии Б осуществляют фильтратом со стадии В.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117863A RU2684383C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117863A RU2684383C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684383C1 true RU2684383C1 (ru) | 2019-04-08 |
Family
ID=66089933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117863A RU2684383C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684383C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4190746A4 (en) * | 2020-07-30 | 2024-01-24 | Nts Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A HEAT DISSIPATION FILM USING WASTE GRAPHITE |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582781A (en) * | 1994-06-20 | 1996-12-10 | Polycarbon, Inc. | Method of making graphite foam material |
| US6620359B1 (en) * | 2001-04-11 | 2003-09-16 | Sgl Technic, Inc. | Water based method of making expanded graphite the product produced and expanded graphite polymeric pellets |
| RU2427531C1 (ru) * | 2010-02-10 | 2011-08-27 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ(ЗАО)) | Способ получения графита высокой чистоты |
| RU2525488C1 (ru) * | 2013-01-18 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") | Способ изготовления низкоплотных материалов и низкоплотный материал |
-
2018
- 2018-05-15 RU RU2018117863A patent/RU2684383C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582781A (en) * | 1994-06-20 | 1996-12-10 | Polycarbon, Inc. | Method of making graphite foam material |
| US6620359B1 (en) * | 2001-04-11 | 2003-09-16 | Sgl Technic, Inc. | Water based method of making expanded graphite the product produced and expanded graphite polymeric pellets |
| RU2427531C1 (ru) * | 2010-02-10 | 2011-08-27 | Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ(ЗАО)) | Способ получения графита высокой чистоты |
| RU2525488C1 (ru) * | 2013-01-18 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") | Способ изготовления низкоплотных материалов и низкоплотный материал |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4190746A4 (en) * | 2020-07-30 | 2024-01-24 | Nts Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A HEAT DISSIPATION FILM USING WASTE GRAPHITE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Savchenko et al. | Improvement of the oxidation stability and the mechanical properties of flexible graphite foil by boron oxide impregnation | |
| US5902762A (en) | Flexible graphite composite | |
| Yakovlev et al. | Thermally expanded graphite: Synthesis, properties, and prospects for use | |
| US6923631B2 (en) | Apparatus for forming a resin impregnated flexible graphite sheet | |
| US20010038909A1 (en) | Flexible graphite article and method of manufacture | |
| CN101802126A (zh) | 制备潜热储能材料的方法 | |
| WO1996000197A1 (fr) | Materiau de construction conducteur d'electricite | |
| RU2684383C1 (ru) | Способ переработки отходов производства гибкой графитовой фольги и продукции на ее основе | |
| Liu et al. | Evaluation of migration of heavy metals and performance of product during co-pyrolysis process of municipal sewage sludge and walnut shell | |
| Wang et al. | The Fluorination of Boron‐Doped Graphene for CF x Cathode with Ultrahigh Energy Density | |
| Gulnura et al. | Preparation of expanded graphite using a thermal method | |
| CN102408108A (zh) | 细鳞片石墨的膨胀方法以及膨胀石墨板材的制备方法 | |
| Rashad et al. | Electrical properties of alkali-activated materials against Portland cement | |
| Xu et al. | Mechanochemical Degradation of SF6 for Realizing Simultaneous Disposal of Super Greenhouse Gas and Manufacture of Fluorinated Graphite Materials | |
| EP0971864B1 (en) | Flexible graphite composite | |
| Hafizi-Atabak et al. | Production of activated carbon from cellulose wastes | |
| Lee et al. | Recycling Microplastics to Fabricate Anodes for Lithium‐Ion Batteries: From Removal of Environmental Troubles via Electrocoagulation to Useful Resources | |
| EP2947048B1 (en) | Method for producing low-density materials and a low-density material | |
| US6433067B2 (en) | Formable flexible graphite sealing composites | |
| KR102345422B1 (ko) | 발수성능을 갖는 천연 제올라이트 혼화재 및 이의 제조 방법 | |
| CN107777683B (zh) | 一种生产氧化石墨烯的方法 | |
| Tshwane et al. | First principle study of HF molecule adsorption on TiO2 (110) surface | |
| Lemeshev et al. | Use of industrial waste in the construction industry | |
| KR101563887B1 (ko) | 리튬 회수용 활성탄의 제조방법 | |
| Naumova et al. | Creation of functional solid-state composites based on black peat |