一種石墨烯快速膨脹爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于一種膨脹爐，具體涉及一種石墨烯快速膨脹爐。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯自2004年發(fā)現(xiàn)以來，因其優(yōu)異的力、熱、光、電等性能，迅速成為各行業(yè)研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。石墨烯的產(chǎn)業(yè)化更是成為人們關(guān)心的重點(diǎn)。通過氧化插層法制備氧化石墨，然后再經(jīng)熱膨脹還原得到石墨烯是目前主流的石墨烯制備工藝。然而，由于石墨烯自身的特殊性及新穎性，例如氧化過程中強(qiáng)腐蝕性、純化過程中的難分離性、膨化過程中的批次穩(wěn)定性等。因此，目前還沒有定型的石墨烯專用的裝置。合成、純化和干燥等工段尚可借鑒成熟的化工設(shè)備經(jīng)改進(jìn)后使用，粉體的連續(xù)膨化爐沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。
[0003]目前，市場上使用的大多數(shù)加熱爐根據(jù)加熱方式可分為電阻絲加熱、紅外加熱和微波加熱。
[0004]電阻絲加熱爐缺點(diǎn)比較明顯:(1)加熱速度慢；(2)間接加熱。先加熱爐管，再通過輻射加熱爐管內(nèi)的物料，能量利用率低；(3)爐管與爐體中間有保溫層，加熱過程中蓄熱嚴(yán)重，不利于快速升溫，同時熱沖擊較大，控溫精度較低，降溫速度慢。因此不適合石墨烯的快速連續(xù)膨脹。
[0005]紅外加熱爐雖然加熱速度快，但在加熱物料的同時，也把爐體和保溫層加熱，能量利用率低。雖然加熱速度快，但溫度控制更難。而且，降溫速度也很慢，不適合石墨烯的快速連續(xù)膨脹。
[0006]微波加熱爐通過微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波將直接被物料吸收，整個加熱過程中，僅物料因吸收微波而被加熱。爐體等其他部件不會吸收微波。因此能量利用率高。現(xiàn)有微波加熱爐一般為箱式爐，微波場分布不均勻，而且由于結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)料和收料必須打開爐門，容易產(chǎn)生粉塵污染，無法實(shí)現(xiàn)石墨烯的連續(xù)膨脹。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為實(shí)現(xiàn)石墨烯的快速連續(xù)膨化，解決生產(chǎn)效率低、能量利用率低等技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種膨化速度快、能量利用率高的石墨烯快速膨化爐。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0009]—種石墨烯快速膨脹爐，它包括爐體，微波發(fā)生器，進(jìn)料口，出料口，保護(hù)氣入口，其特征在于爐體內(nèi)有T型爐管，T型爐管上端為進(jìn)料口，并位于爐體的頂端之上，T型爐管的左端是保護(hù)氣入口，并位于爐體左壁之外，T型爐管右端是出料口，并位于爐體右壁之外，在爐體內(nèi)與T型爐管之間設(shè)有微波防泄漏罩，微波防泄漏罩與爐體之間有微波發(fā)生器。
[0010]所述的微波防泄漏罩是方型金屬殼，防止微波泄漏。
[0011]所述的微波發(fā)生器在微波防泄漏罩的上下兩面各有兩個微波發(fā)生器，作為石墨烯膨脹的熱源。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，利用氧化石墨對微波的強(qiáng)吸收性，以微波作為熱源，直接加熱氧化石墨，使其膨脹剝離，然后經(jīng)收料系統(tǒng)收集起來，進(jìn)行下一批次的膨脹，每批次從投料、膨脹到收料只需幾十秒。由于產(chǎn)生的微波都被氧化石墨吸收了，爐體其他部分不吸收微波，因此不會被加熱，不存在爐體的升溫和降溫過程，能量利用效率極高。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、能量利用率高、生產(chǎn)效率高、使用壽命長、操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的使用流程圖。
[0015]如圖所示，1為保護(hù)氣入口，2為爐體，3為進(jìn)料口，4為T型爐管，5出料口，6為微波防泄漏罩，7為微波發(fā)生器，8為布袋收集器，9為排氣管，10為引風(fēng)機(jī)，11收料罐。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]—種石墨烯快速膨脹爐，它包括爐體2，微波發(fā)生器7，進(jìn)料口 3，出料口 5，保護(hù)氣入口 1，其特征在于爐體2內(nèi)有T型爐管4，T型爐管4上端為進(jìn)料口 3，并位于爐體2的頂端之上，T型爐管4的左端是保護(hù)氣入口 1，并位于爐體2左壁之外，T型爐管4右端是出料口 5，并位于爐體2右壁之外，在爐體2內(nèi)與T型爐管4之間設(shè)有方型金屬殼的微波防泄漏罩6，微波防泄漏罩6與爐體2之間有微波發(fā)生器7，微波發(fā)生器7在微波防泄漏罩6的上下兩面各有兩個微波發(fā)生器，作為石墨烯膨脹的熱源。出料口 5通過管道與右側(cè)布袋收集器8中部相連，布袋收集器8底部為收料罐11，頂部與右側(cè)引風(fēng)機(jī)10進(jìn)風(fēng)口相連，排氣管9位于引風(fēng)機(jī)10出風(fēng)口頂部。
[0018]本實(shí)用新型是將氧化石墨粉末通過進(jìn)料口 3加入到T型爐管4中，從保護(hù)氣進(jìn)口1通入保護(hù)氣，然后開啟電源，微波發(fā)生器7產(chǎn)生微波，被爐管4中的氧化石墨粉末吸收，然后氧化石墨發(fā)生膨脹，得到石墨烯粉末充滿T型爐管4，然后停止產(chǎn)生微波，開啟引風(fēng)機(jī)10，將T型爐管4內(nèi)的石墨烯粉末吸入到布袋收集器8中，然后落入收集罐11內(nèi)，廢氣通過排氣管9排出。
[0019]本實(shí)用新型是集自動進(jìn)料、連續(xù)膨脹、自動收料等多功能一體的石墨烯制備設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、能量利用率高、生產(chǎn)效率高、使用壽命長、操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。對于推動石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重大意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯快速膨脹爐，它包括爐體(2)，微波發(fā)生器(7)，進(jìn)料口(3)，出料口(5)，保護(hù)氣入口(1)，其特征在于爐體(2)內(nèi)有T型爐管(4)，T型爐管(4)上端為進(jìn)料口(3)，并位于爐體(2)的頂端之上，T型爐管(4)的左端是保護(hù)氣入口(1)，并位于爐體(2)左壁之外，T型爐管(4)右端是出料口(5)，并位于爐體(2)右壁之外，在爐體(2)內(nèi)與T型爐管(4)之間設(shè)有微波防泄漏罩(6)，微波防泄漏罩(6)與爐體(2)之間有微波發(fā)生器(7)。2.如權(quán)利要求1所述的一種石墨烯快速膨脹爐，共特征在于所述的微波防泄漏罩(6)是方型金屬殼。3.如權(quán)利要求1所述的一種石墨烯快速膨脹爐，共特征在于所述的微波發(fā)生器(7)在微波防泄漏罩(6)的上下兩面各有兩個微波發(fā)生器。
【專利摘要】一種石墨烯快速膨脹爐，它包括爐體（2），微波發(fā)生器（7），進(jìn)料口（3），出料口（5），保護(hù)氣入口（1），其特征在于爐體（2）內(nèi)有T型爐管（4），T型爐管（4）上端為進(jìn)料口（3），并位于爐體（2）的頂端之上，T型爐管（4）的左端是保護(hù)氣入口（1），并位于爐體（2）左壁之外，T型爐管（4）右端是出料口（5），并位于爐體（2）右壁之外，在爐體（2）內(nèi)與T型爐管（4）之間設(shè)有微波防泄漏罩（6），微波防泄漏罩（6）與爐體（2）之間有微波發(fā)生器（7）。本實(shí)用新型具有膨化速度快、能量利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C01B31/04
【公開號】CN204999615
【申請?zhí)枴緾N201520557220
【發(fā)明人】陳成猛, 孔慶強(qiáng), 王大力, 石久龍, 劉卓, 李曉明, 王煒, 蘇小威
【申請人】中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所, 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年7月29日