一种可膨胀物料热处理设备的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型适用于物料热处理领域，提供了一种可膨胀物料热处理设备，包括加热装置，所述加热装置设有加热区域，所述加热区域内贯穿有输料管道，物料能够连续地通过所述输料管道进行热处理；所述输料管道的一端穿出所述加热装置并与收料装置相通，所述收料装置用于收集经过加热处理的物料，所述输料管道的另一端设有进料口；所述输料管道设有用于改变物料输送行程以调节物料加热时间的导向结构。该热处理设备造价成本低，尺寸适宜，且热处理效果好，适于工业化生产。
【专利说明】一种可膨胀物料热处理设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及热处理设备，具体为一种可膨胀物料热处理设备。
【背景技术】
[0002] 现有的各种高性能材料制备工艺中，需要对材料进行高温热处理以实现相应的 化学或者物理过程。现有的高温处理设备包括间歇性的箱式炉或马弗炉、半连续化的推板 炉或链式炉等。但是，所有的现有高温处理装置只能针对高温处理后物理形态变化不大的 物料进行处理，如一般物料的高温烘烤、材料的高温烧结等等，若经过高温处理后材料的物 料形态（如体积）发生巨大变化，例如膨胀50-500倍的话，则现有设备对这些物料的处理 会非常困难，且产率低下。
[0003] 例如在利用氧化还原法制备石墨烯的工艺中，工业上氧化石墨到氧化石墨烯这一 步骤一般采用高温膨胀的工艺进行，高温膨胀后物料的体积会膨胀达到上百倍，因此普通 的高温处理设备无法满足所需工艺要求。
[0004] 目前，对于上述可膨胀物料的热处理，工艺上多采用间歇式马弗炉高温处理装置， 但是，一次处理量只能达到l-l〇g，即在一个庞大的空间中放入少量待处理的氧化石墨，而 且需要预留足够的空间给氧化后受热体积膨胀的石墨，同时为了达到适宜的加热时间，需 要较大的加热区间，这样造成热处理设备尺寸太大，不但造价成本高而且不能按实际需求 进行调整，同时，处理过程中基本为开放式环境，无气氛保护，使得氧化石墨烯氧化燃烧损 失率较大。另外，高温马弗炉由于间歇的进出送料出料，炉膛必须间歇地开启和关闭，设备 热量损失巨大，工艺成本较高。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种可膨胀物料热处理设备，旨在解决现有的可膨胀 物料热处理设备尺寸庞大、造价高，不能连续进行热处理、一次处理量很少且处理效果不佳 的技术问题。
[0006] 本实用新型是这样实现的，一种可膨胀物料热处理设备，包括加热装置，所述加热 装置设有加热区域，所述加热区域内贯穿有输料管道，物料能够连续地通过所述输料管道 进行热处理；所述输料管道的一端穿出所述加热装置并与收料装置相通，所述收料装置用 于收集经过加热处理的物料，所述输料管道的另一端设有进料口；所述输料管道设有用于 改变物料输送行程以调节物料加热时间的导向结构。
[0007] 优选地，所述导向结构由至少一个挡件构成，所述挡件倾斜地设于所述输料管道 内表面；当所述挡件的个数大于或等于2时，挡件与挡件之间呈交错分布。更优选地，所述 挡件为挡板。
[0008] 优选地，所述导向结构为所述输料管道的至少部分区段，该部分区段的管道呈螺 旋状，且位于所述加热区域内。更优选地，所述部分区段为所述输料管道的中部。
[0009] 优选地，所述导向结构为螺旋轴或螺旋推杆，所述螺旋轴或螺旋推杆活动穿设于 所述输料管道内。
[0010] 作为进一步改进，所述热处理设备还包括引风系统，所述引风系统与所述收料装 置相连。
[0011] 进一步地，所述进料口上设有下料仓和第一气体管路，所述下料仓上设有第二气 体管路和真空管路。
[0012] 优选地，所述输料管道为可拆卸式的。
[0013] 优选地，所述引风系统包括引风机、过滤装置和出风管道，所述出风管道通过所述 过滤装置与所述收料装置相通。
[0014] 上述可膨胀物料热处理设备，通过设置导向结构改变物料的输送行程，由此延长 物料在加热区域内的驻留时间（即加热时间），最终达到在较小尺寸空间内实现调控加热 时间的目的，同时，物料与导向结构的接触，可以快速提高热量的传递效率，实现良好的加 热处理效果。而且因为收料装置的设置，物料可以连续地从输料管道中通过，而后进入收料 装置收集，避免了物料受热膨胀后对加热装置过大的尺寸要求，使得在不改变加热装置尺 寸的条件下即可完成大量的物料热处理，降低了工艺成本，同时获得了良好的处理效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型一实施例的结构示意图；
[0016] 图2为本实用新型一导向结构的示意图；
[0017] 图3为本实用新型另一导向结构示意图；
[0018] 图4为本实用新型再一导向结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020] 一种可膨胀物料热处理设备，包括加热装置，所述加热装置设有加热区域，所述加 热区域内贯穿有输料管道，物料能够连续地通过所述输料管道进行热处理；所述输料管道 的一端穿出所述加热装置并与收料装置相通，所述收料装置用于收集经过加热处理的物 料，所述输料管道的另一端设有进料口；所述输料管道设有用于改变物料输送行程以调节 物料加热时间的导向结构。
[0021] 上述热处理设备在工作时，物料通过输料管道进入加热区域，通过输料管道的导 向结构调控物料的加热时间，使得在较短的空间内能够实现最合理的物料预处理时间（具 体时间通过具体物料而定），同时，增设了收料装置，使得膨胀后的物料能够进入收料装置 进行收集，这样使得整个工艺过程可以连续进行，同时可以实现大批量的物料一次性处理， 而且加热装置的尺寸可以大大减少，并由此可以减少能耗。
[0022] 作为进一步改进，所述进料口上设有下料仓和第一气体管路，所述下料仓上设有 第二气体管路和真空管路。其中，通过真空管路可以实现物料处于真空环境，并通过第一气 体管路和第二气体管路充入惰性气体或惰性气体与氢气（例如氢气比例为0. 1% -100% ) 的混合气体，使得整个加热过程为封闭式保护气氛环境，大大减少了物料在热处理过程中 的热损失。而且惰性气体可以同时作为物料的吹扫气体，通过控制吹扫气体的流量和速度， 再配合导向结构的设置，可以调整出物料的适宜加热时间，使得经过加热处理后的物料符 合生产要求。
[0023] 进一步地，所述热处理设备还包括引风系统，所述引风系统与所述收料装置相连， 优选地，所述引风系统与所述收料装置为密封性连接。再优选地，所述引风系统包括引风 机、过滤装置和出风管道，所述出风管道通过所述过滤装置与所述收料装置相通。其中，弓丨 风机的抽风速率也会影响物料在加热区域的驻留时间，所以可以通过引风机速率的调整来 进一步调控物料的加热时间，此外，过滤装置的设置是为了减少物料的损失。引风机可以优 选变频风机。
[0024] 对于导向结构，可以增设于所述输料管道上，也可以是所述输料管道的至少一部 分。我们可以优选下列具体结构，但是不限于以下几种，只要能实现改变物料输送行程，从 而达到调节物料加热时间的导向结构即可。
[0025] 具体地，一种导向结构，参见图2,所述导向结构由至少一个挡件19构成，所述挡 件19倾斜地设于所述输料管道15内表面；当所述挡件19的个数大于或等于2时，挡件与 挡件之间呈交错分布。挡件19与输料管道15内表面之间的夹角可以根据工业实践需求反 复调整得到适宜的角度，例如向下10° -60°，该角度必须使得物料能够顺利在输料管道 中传输，而且倾斜角度能够使挡件改变物料下落的行程并影响物料下落的速度，由此对加 热时间进行调控。若是有上述吹扫气体、引风系统等，可以进一步通过吹扫气体流量、速度 和抽风速率等影响物料驻留在加热装置18的加热区域17内的时间，这些参数都可根据实 际所需的加热物料所需时间而调整设定。因为需要高温加热，所以挡件需要由耐高温的材 料制成，例如石英、陶瓷等。挡件的形状根据输料管道的形状而定，目的是起到改变下落物 料方向，使得物料在挡件之间接触传输的效果，在实际操作中，应该至少以实现大部分物料 均依次接触各挡件来进行传输加热为准。可以优选与管道形状相适配的挡板。
[0026] 另一种导向结构，参见图3,所述导向结构为所述输料管道15的至少部分区段，该 部分区段的管道呈螺旋状，且位于所述加热区域内。更优选地，所述部分区段为所述输料管 道的中部。由图3我们可以看到，将输送管道的一部分弯折成螺旋状，物料在输送管道内 进行输送，这样在同样的空间尺寸内，可以延长物料的行程，由此加长了物料在加热装置18 的加热区域17内的驻留时间，实现了如上述挡板的技术效果。当然，将输料管道全部设计 成螺旋状也是可以的。螺旋状部分的长短及其输料管道的大小可以根据加热所需时间和物 料处理量而定。
[0027] 再一种导向结构，参见图4,所述导向结构为螺旋轴或螺旋推杆16,所述螺旋轴或 螺旋推杆16活动穿设于所述输料管道15内。通过螺旋轴或螺旋推杆向下转动，物料由上 至下运输，由此使得物料的输送路径为螺旋状，由此延长了物料行程，加长了其在加热装置 18的加热区域17内的驻留时间，可以在较短尺寸内实现足够的加热时间。其中，螺旋轴的 转速或螺旋推杆的速率、螺旋角度成为影响物料加热时间的因素，这个可以根据实际所需 进行调节。优选地，螺旋轴或螺旋推杆恰好嵌套于所述输料管道内，刚好能够在输送管道内 灵活活动，这样使得物料较少地通过螺旋轴或螺旋推杆与所述输料管道内表面之间的缝隙 下落。
[0028] 此外，与导向结构密切相关的输料管道可以是可拆卸式的，这样可以单独加工，再 使用时安装于加热装置即可，方便快捷。而且我们还可以在热处理设备中增设计量装置，以 实现物料的加料量控制。
[0029] 当然上述热处理设备也可以处理非膨胀物料。这里我们以受热处理后会膨胀的物 料为讲述重点。上述热处理设备可实现对粉体物料的连续化高温处理，采用尽可能短或矮 的加热元件，通过结构灵活调整即可达到调整物料高温处理时间的目的，大大降低了物料 高温处理的能量消耗。同时在相同的工艺时间要求下，本实用新型大大降低了设备的安装 高度，降低了工业化对生产环境的要求，适宜工业化规模推广。
[0030] 以下再列举一个从上述各种热处理设备中选出的一个热处理设备实例，用于更好 地阐述本实用新型方案。
[0031] 参见图1，一种可膨胀物料热处理设备，包括真空管路2、第一气体管路5、第二气 体管路1、下料仓3、计量下料机4、电加热区域6、输料管道15 (可以是石英管等）、挡板（或 称挡料板）8、高温炉（即加热装置的一种）7、收料桶（即收料装置的一种）9、密封法兰10、 滤网（即过滤装置的一种）11、变频引风机12、出风管道14、出气口 13。该热处理设备通过 真空管路2将输送管道15内抽真空，并通过第一气体管路5和第二气体管路1进行保护气 氛的填充，该保护气氛同时作为吹扫气体，影响着物料在输送管道内的速率及加热时间，此 夕卜，通过密封法兰10等将加热装置7与收料装置9进行密封连接，以保证加热过程的封闭 性保护气氛环境，减少热量损耗。变频引风机12将气体抽出，气体通过出气口 13排出，弓丨 风机的抽风速率也影响着物料的下落时间。
[0032] 图1所示设备通过挡板数量、吹扫气体流量、变频风机抽风速率的工艺调整来调 整粉体在设备内行程从而调整高温处理时间，可实现对物料的高温连续化处理，大大降低 了设备高度，更实用于粉体物料的连续化工业生产。
[0033] 将图1所示设备运用到膨胀石墨及石墨烯的制备工艺中，一般控制加热时间为1 秒-10分钟，5秒-60秒最佳。具体如实施例1。
[0034] 实施例1 :
[0035] 采用图1的设备结构，物料挡板数量为4±夬，炉子加热温度为1100摄氏度，按1kg/ h的计量下料处理，通过调整氮气流速和风机转速，实现物料从下料口到收料桶行程时间约 为20min。这样可以获得膨胀后的符合要求的膨胀石墨。
[0036] 将图1中的导向结构变更为图4所示的螺旋轴，如下实施例2 :
[0037] 其中，螺杆螺旋数量设计为3圈，炉子加热温度为1100摄氏度，按lkg/h的计量下 料处理，通过调整氮气流速和风机转速，实现物料从下料口到收料桶行程时间约为30min。 可以得到符合生产要求的膨胀后的氧化石墨烯。
[0038] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种可膨胀物料热处理设备，包括加热装置，其特征在于，所述加热装置设有加热区 域，所述加热区域内贯穿有输料管道，物料能够连续地通过所述输料管道进行热处理；所述 输料管道的一端穿出所述加热装置并与收料装置相通，所述收料装置用于收集经过加热处 理的物料，所述输料管道的另一端设有进料口；所述输料管道设有用于改变物料输送行程 以调节物料加热时间的导向结构。
2. 如权利要求1所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述导向结构由至少一 个挡件构成，所述挡件倾斜地设于所述输料管道内表面；当所述挡件的个数大于或等于2 时，挡件与挡件之间呈交错分布。
3. 如权利要求2所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述挡件为挡板。
4. 如权利要求1所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述导向结构为所述输 料管道的至少部分区段，该部分区段的管道呈螺旋状，且位于所述加热区域内。
5. 如权利要求4所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述部分区段为所述输 料管道的中部。
6. 如权利要求1所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述导向结构为螺旋轴 或螺旋推杆，所述螺旋轴或螺旋推杆活动穿设于所述输料管道内。
7. 如权利要求1所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述热处理设备还包括 引风系统，所述引风系统与所述收料装置相连。
8. 如权利要求1-7任一项所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述进料口上 设有下料仓和第一气体管路，所述下料仓上设有第二气体管路和真空管路。
9. 如权利要求1所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述输料管道为可拆卸 式的。
10. 如权利要求7所述的可膨胀物料热处理设备，其特征在于，所述引风系统包括引风 机、过滤装置和出风管道，所述出风管道通过所述过滤装置与所述收料装置相通。
【文档编号】F27B9/38GK203881125SQ201420282189
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】慈立杰, 丁显波, 茆胜 申请人:深圳市国创新能源研究院