高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及石墨稀合金领域，尤其涉及高错粉煤灰制石墨稀合金材料的生产 装置。
【背景技术】
[0002] 作为迄今为止强度最大、导电性能最好的新型材料，石墨烯一直是中国、美欧等多 国科学家竞相研究的课题。石墨烯属于纳米级材料，因此它本身就具有纳米粒子所应有的 表面活性状态，容易与其他材料粒子结合。目前纳米粒子最主要的应用是作为其他非纳米 材料改性时的填充材料，在保留了石墨烯良好特性的同时，其强度显著提高。
[0003] 石墨烯生产成本昂贵，价格比黄金高很多倍，严重影响石墨烯产业化推广应用。
[0004] 中国每年产生几千万吨高铝粉煤灰，目前绝大部分不经任何处理废弃堆放，在占 用大量土地的同时还形成第二次污染，尤其是污染环境（如地下水、扬尘），而高铝粉煤灰 中富含的铝、硅、铁、钛、锂等氧化物没有得到有效利用，形成资源浪费。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于利用高铝粉煤灰制取石墨烯合金材 料，减少环境污染，降低石墨烯合金生产成本。
[0006] 本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的 生产装置，包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧 化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监 控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧 化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、 氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程 防爆监控中心岛实行在线防爆监控。
[0007] 作为优选，水洗岛包括高温高铝粉煤灰智能输送器、电动搅拌器I、纯净清水池、 超重力水洗池、电动机I、固液分离器I ;高温高铝粉煤灰智能输送器、纯净清水池与水洗 池连接，水洗池内设有电动搅拌器I，电动搅拌器I与电动机I连接，水洗池底部与固液分 离器I连接，固液分离器I与脱硅岛、氢氧化物岛连接；高温高铝粉煤灰智能输送器将高温 高铝粉煤灰、纯净清水池将清水送入水洗池内，电动机I驱动电动搅拌器I对高温高铝粉 煤灰和清水进行充分搅拌后送入固液分离器I内进行固液分离，溶于水的氢氧化物溶液送 氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱硅岛脱硅。
[0008] 作为优选，脱硅岛包括浓硫酸罐、电动搅拌器II、电动机II、脱硅池、电加热器、固 液分离器II ;所述脱硅池与固液分离器I、浓硫酸罐连接，脱硅池内设有电动搅拌器II，电 动搅拌器II与电动机II连接，脱硅池底部设有电加热器，脱硅池下部与固液分离器II连接， 固液分离器II与脱硫岛、二氧化硅岛连接；固液分离器I分离的不溶于水的固体物质和浓 硫酸罐中的浓硫酸一起送入脱硅池内，电动机II驱动电动搅拌器II对固体物质和浓硫酸进 行充分搅拌后送入固液分离器II内进行固液分离，溶于浓硫酸的溶液送入脱硫岛，不溶于 浓硫酸的固体物质送二氧化硅岛。
[0009] 作为优选，铝合金岛包括三氧化铝智能输送器、碳黑智能输送器、C0罐、等离子体 催化器、催化芯反应室、远程防爆监控器、过滤网、C02捕集系统、0)2分离器；所述三氧化铝 智能输送器、碳黑智能输送器、C0罐与等离子体催化器连接，等离子体催化器与催化芯反应 室连接，催化芯反应室内设有过滤网，催化芯反应室与〇)2捕集系统、铝合金岛连接，0)2捕 集系统与co2分离器连接，〇)2分离器与碳黑智能输送器连接，远程防爆监控器在线监测催 化芯反应室。
[0010] 本实用新型的有益效果在于：一是有效利用高铝粉煤灰资源，减少高铝粉煤灰堆 积引起的水污染、土地污染，有效利用高铝粉煤灰中富含的铝、硅、铁、钛、锂等氧化物，避免 资源浪费；二是浓硫酸循环利用，减少生产成本；三是制取石墨烯合金材料较目前国内外 其它技术降低成本60%以上，使石墨烯合金材料能够实现推广应用。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型装置的结构示意图；
[0012] 图2是本实用新型的水洗岛的结构示意图；
[0013] 图3是本实用新型的脱硅岛的结构示意图；
[0014] 图4是本实用新型的铝合金岛的结构示意图；
[0015] 图5是本实用新型实施例2的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并 不仅限于此：
[0017] 实施例1 :如图1所不，尚错粉煤灰制石墨稀合金材料的生广装置，包括：尚温尚错 粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化 钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰 岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧 化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝 合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线 防爆监控。
[0018] 高温高铝粉煤灰岛，包括热电的燃高铝煤锅炉，燃高铝煤锅炉的燃烧温度为900- 1600。。。
[0019] 如图2所示，水洗岛包括高温高铝粉煤灰智能输送器、电动搅拌器I、纯净清水 池、超重力水洗池、电动机I、固液分离器I ;高温高铝粉煤灰智能输送器、纯净清水池与水 洗池连接，水洗池内设有电动搅拌器I，电动搅拌器I与电动机I连接，水洗池底部与固液 分离器I连接，固液分离器I与脱硅岛、氢氧化物岛连接；高温高铝粉煤灰智能输送器将高 温高铝粉煤灰、纯净清水池将清水送入水洗池内，电动机I驱动电动搅拌器I对高温高铝 粉煤灰和清水进行充分搅拌后送入固液分离器I内进行固液分离，溶于水的氢氧化物溶液 送氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱硅岛脱硅。此装置将900- 1600°C的高温高铝粉 煤灰送入水洗池，脱去高铝粉煤灰溶于水的氧化物，如氧化纳、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧 化锂。将溶于水的氧化物送入氢氧化物岛提取氢氧化物，如氢氧化纳、氢氧化钾、氢氧化镁、 氢氧化钙、氢氧化锂。不溶于水的高铝粉煤灰送入脱硅岛脱硅。
[0020] 如图3所示，脱硅岛包括浓硫酸罐、电动搅拌器II、电动机II、脱硅池、电加热器、 固液分离器II ;所述脱硅池与固液分离器I、浓硫酸罐连接，脱硅池内设有电动搅拌器II， 电动搅拌器II与电动机II连接，脱硅池底部设有电加热器，脱硅池下部与固液分离器II连 接，固液分离器II与脱硫岛、二氧化硅岛连接；固液分离器I分离的不溶于水的固体物质和 浓硫酸罐中的浓硫酸一起送入脱硅池内，电动机II驱动电动搅拌器II对固体物质和浓硫酸 进行充分搅拌后送入固液分离器II内进行固液分离，溶于浓硫酸的溶液送入脱硫岛，不溶 于浓硫酸的固体物质送二氧化硅岛。此装置采用氧化硅不溶于浓硫酸，而氧化铝、氧化铁、 氧化钛溶于浓硫酸的原理进行分离脱硅。将脱硅后溶于浓硫酸的高铝粉煤灰产生的硫酸化 物送入脱硫岛。
[0021] 表1是氧化物与浓硫酸的溶解情况表：
[0024] 表 1
[0025] 脱硫岛，包括电热熔炉。脱硫岛电热熔炉的温度为650- 2300°C脱硫，产生氧化 铁、二氧化钛、三氧化二铝；氧化铁送氧化铁岛、二氧化钛送二氧化钛岛，三氧化二铝送铝合 金岛，脱硫岛产生的硫氧化物收聚制浓硫酸循环使用。其中，氧化铁的分离温度为650- 900°C，氧化钛的分离温度为1550- 1600°C，三氧化二铝的分离温度为2000- 2400°C。
[0026] 如图4所示，铝合金岛包括三氧化铝智能输送器、碳黑智能输送器、C0罐、等离子 体催化器、催化芯反应室、远程防爆监控器、过滤网、C02捕集系统、0)2分离器；所述三氧化 铝智能输送器、碳黑智能输送器、C0罐与等离子体催化器连接，等离子体催化器与催化芯反 应室连接，催化芯反应室内设有过滤网，催化芯反应室与〇)2捕集系统、铝合金岛连接，C〇2 捕集系统与C02分离器连接，CO 2分离器与碳黑智能输送器连接，远程防爆监控器在线监测 催化芯反应室。
[0027] 石墨烯粉岛，包括石墨烯粉智能输送系统。
[0028] 辅助原料岛，包括辅助原料智能输送系统，将如银、锡、铜、锌、碳黑、或活性炭，以 及塑料有机物质，如烯烃、聚酰亚胺中的一种或多种送入石墨烯合金合成岛。
[0029] 石墨稀合金合成岛，根据不同原料配方生产石墨稀合金产品，如：石墨稀错合金、 石墨稀钛合金、石墨稀锂合金、石墨稀钛娃合金、石墨稀银碳合金、石墨稀错铜铁合金、石墨 烯铝塑合金。
[0030] 远程防爆监控中心岛，包括对全系统各环节实行在线防爆监控，以及实时监控温 度、压力，以及对周边环境监控。
[0031] 基于上述装置的高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
[0032] 1)打开各系统电源开关，远程防爆监控中心岛对全系统各环节实行在线防爆监 控，以及实时监控温度、压力，以及对周边环境监控；
[0033] 2)将高温高铝粉煤灰岛内900- 1600°C高温的高铝粉煤灰送入水洗池，脱去高铝 粉煤灰溶于水的氧化物，溶于水的氢氧化物溶液送氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱 娃岛脱娃；
[0034] 3)脱硅岛将上一步的不溶于水的固体物质与浓硫酸反应，溶于浓硫酸的溶液送入 脱硫岛，不溶于浓硫酸的固体物质送二氧化娃岛；
[0035] 脱硅岛完成主反应：
[0036] Al2〇3+3H2S04--Al 2 (S04) 3+3H20 (1)
[0037] Fe2〇3+3H2S〇4--Fe2