一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及膨化设备领域，具体地说是一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置。
【背景技术】
[0002]2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出新型纳米材料“石墨烯”，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。目前，石墨烯的规模化生产主要是通过化学氧化还原法制备。而膨胀石墨作为制备石墨烯及其衍生物的中间产品，是由天然鳞片状石墨经酸化插层、水洗、干燥、高温膨化而得到的一种具有疏松多孔的蠕虫状物质，又称蠕虫石墨。其中，制备高纯度的膨胀石墨是制备高质量石墨烯及其衍生物的必要条件。
[0003]膨胀石墨除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、导热、导电、自润滑等优良特性以外，同时还具有天然石墨不具备的轻质、柔软、可压缩、吸附和生物相容性等特性。随着科技进步和高科技的开发，膨胀石墨这种优秀的工程材料，在高速、耐腐蚀、耐磨和节能等高新领域中，逐步取代了某些金属材料和有机合成材料，广泛应用在石油、化工、环保、电力，军事，生物医学等方面。
[0004]公开号为CN203112512U的中国专利公开了一种石墨膨化炉，包括炉体、给料装置、供气装置和出料装置，其在底部采用可燃气燃烧加热的方式，以提供石墨膨胀所需要的环境。该技术方案采用风机将原料吹到高温槽中，易产生原料加热时间短，膨胀不够充分的问题，且在高温条件下氧气的存在会使得石墨或者膨胀石墨发生严重的氧化现象。
[0005]公开号为CN203612963U的中国专利采用可倾斜工作台单元为基础设计了一种回转式可连续给料石英管膨化炉，包括:可倾斜工作台单元，高温加热单元，驱动装置以及给料装置。该装置难以均匀控制石墨的膨胀时间和膨胀程度，原料加入的时候易产生堆积，且气流太大时不能有效分开膨胀前后的石墨，气流太小时不能及时取出膨胀完全的石墨，容易造成管路堵塞。
[0006]实验室工作者还有采用高温马弗炉实现石墨进行膨化处理，但使用高温马弗炉时，不仅需要人工放入和取出煅烧的材料，还需要控制每次石墨的煅烧量。这增加了实验操作的危险性和复杂程度，影响石墨的膨化效果，难以实现连续化生产。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种连续化生产高纯度膨胀石墨的制备装置，以立式管式炉为基础，利用插层石墨和膨胀石墨的密度不同，借助重力和风力的作用，实现膨胀石墨和未膨胀石墨分离。
[0008]本实用新型解决技术问题采用如下技术方案:
[0009]—种用于制备高纯度膨胀石墨的装置，包括加料单元、加热单元、给气单元、冷却单元和出料单元，所述加料单元与加热单元相通，所述加热单元设有用于膨化石墨的膨化通道，所述给气单元与膨化通道底部相通;所述冷却单元与膨化通道的顶部相通，所述出料单元包括膨化石墨仓储单元和杂料仓储单元;所述膨化石墨仓储单元与冷却单元出料口相通，所述杂料单元与加热单元的落料口相通。
[0010]作为优选，所述加热单元采用可控高温立式管式炉，包括炉体和贯穿炉体的膨化通道，所述炉体设有加热元件。
[0011 ]作为优选，所述给气单元包括气源、气流管道和气流喷头;所述气流管道连接气源和气流喷头，所述气流喷头设在膨化通道的落料口处。
[0012]作为优选，所述冷却单元包括循环冷却水槽和螺旋式热交换管，所述螺旋式热交换管进出口对应连通膨化通道的上出料口和膨化石墨仓储单元。
[0013]作为优选，所述膨化石墨仓储单元包括分离仓和储料仓，所述分离仓内设有旋风分离器，通过旋风分离器产生的气流将膨胀时产生的废气从设在分离仓顶部的引风管排出;所述储料仓设在分离仓的底部，之间设有闭风器。
[0014]作为优选，所述可控高温立式管式炉的炉体为两段，间隔设在膨化通道上，所述加料单元的出料口与位于两段炉体之间的膨化通道相通。
[0015]作为优选，所述加料单元的出料口与位于炉体上方的膨化通道相通。
[0016]作为优选，所述加料单元为一螺旋进料机。
[0017]作为优选，所述膨化通道为石英材质。
[0018]作为优选，所述加热元件为电阻丝。
[0019]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0020]本实用新型采用立式高温管式炉加热方式，升温快速安全，能够增加石墨层间喷出力，使得石墨的膨胀化处理更加完全;通过分段式炉体结构实现分段加热，使石墨充分膨胀，以更有效的筛选出膨胀完全的石墨，从而降低对原材料的纯度要求，降低了成本。同时采用分段加热也可以减少石墨膨化过程中气体流动速度的调节难度;通过控制加料速度和气流速度来调控石墨煅烧时间，减少了未膨胀和膨胀不完全石墨的产生，提高了产品的纯度;本实用新型可以实现在进料-膨化-出料-冷却-收集和除杂过程中无需操作人员干预，减少能源损耗，降低了生产危险性，提高了生产效率。
【附图说明】
[0021 ]图1是本实用新型第一实施例的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型第二实施例的结构示意图。
[0023]附图标记:I气源、2杂料出口、3杂料仓、4气流管道、5气流喷头、6膨化通道、7炉体、8加热电阻丝、9螺旋进料机、10加料口、11循环冷水槽、12螺旋式热交换管、13引风管、14挡料板、15旋风分离器、16闭风器、17储料仓、18产品出口。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图，通过【具体实施方式】对本实用新型技术方案做进一步解释说明。
[0025]实施例1
[0026]本实用新型提供了一种用于制备高纯度膨胀石墨的装置。图1为本实用新型第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例包括加料单元、加热单元、给气单元、冷却单元和出料单元，加料单元与加热单元相通，加热单元设有用于膨化石墨的膨化通道，给气单元与膨化通道底部相通;冷却单元与膨化通道的顶部相通，出料单元包括膨化石墨仓储单元和杂料仓储单元;膨化石墨仓储单元与冷却单元出料口相通，杂料单元与加热单元的落料口相通。
[0027]给气单元包括气源1、气流管道4和气流喷头5;气流管道4连接气源I和气流喷头5，气流喷头5设在膨化通道下方的落料口处。气源包括氮气、氩气或者空气，可采用其中一种或两种的混合气体，实现惰性气体或者不同氧气含量的混合气体实现氧气含量可控，能够有效降低膨胀石墨高温氧化烧蚀的现象，提高膨胀石墨纯度。
[0028]加热单元采用可控高温立式管式炉，包括炉体7和贯穿炉体的膨化通道6，膨化通道6优选石英管;炉体在环膨化通道的内壁上设有温度可控的加热元件，具体实施时加热元件可采用加热电阻丝8。
[0029]加料单元为一螺旋进料机，设有加料口10和出料口，其出料口与位于炉体上方的膨化