一种连续式石墨烯预膨化装置的制作方法

本实用新型涉及膨化电阻炉设备领域，具体是指一种连续式石墨烯预膨化装置。

背景技术：

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。一直以来，石墨烯被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼切斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在试验中首次通过微机械剥离的方法成功得到了石墨烯，并因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。Hummers法是能够实现石墨烯低成本、规模化生产的方法之一，采用低温氧化插层、高温热还原处理的方法制备含不同类型、不同含量官能团的还原氧化石墨烯及还原氧化石墨烯。现有生产工艺中对氧化石墨烯的预膨化处理主要包括高温电阻炉或者微波膨化设备，对于这两种现有设备均存在价格昂贵，能耗高，不能连续生产，处理量小等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：克服现有技术上述缺陷，提供一种连续式石墨烯预膨化装置。本实用新型制作成本价格低，可连续式生产，生产过程中能耗低且处理量大。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种连续式石墨烯预膨化装置，包括膨化炉体和炉膛管，所述膨化炉体内设有加热器，所述炉膛管穿过膨化炉体并倾斜设置于膨化炉体中，所述炉膛管内设有吹气管，所述炉膛管两端中位置较高的一端为进料端，另一端为出料端，所述炉膛管外设有可使炉膛管转动的传动装置。

本实用新型在使用时，进料端与加料器连接，出料端与集料器连接。加料器不断添加物料，加热器进行加热使氧化石墨烯膨化。吹气管通过惰性气体，惰性气体位于炉膛管上方，由于出料端处于炉膛管两端中较低的一端，因此惰性气体将会形成正压使膨化后的氧化石墨烯及时排出进入集料器中，从而实现连续式生产。在氧化石墨烯预膨化过程中使用的温度较低，约为300℃，设备功率并不高，能耗低。本实用新型是在传统回转炉的成熟基础上进行的改进，相比其他类型设备，制作成本成倍降低。氧化石墨烯在300℃下的预膨化时间为30秒左右，采用惰性气体辅助出料，大大增加了氧化石墨烯的处理量，传统预膨化设备一天只有处理几百克，而本实用新型一天的处理量可达300kg。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体由外至内依次为炉壳、炉衬、加热器、炉膛管和吹气管。

作为一种优选的方式，所述炉膛管为玻璃管，所述吹气管为钛合金管。通过炉膛管为玻璃管，玻璃管为高纯石英管，吹气管为钛合金管，可显著提升耐腐蚀性能，耐腐蚀性能优良。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体上设有窥视孔，所述窥视孔端口处通过玻璃盖密封。通过膨化炉体上设有窥视孔，所述窥视孔端口处通过玻璃盖密封，可直观观测膨化炉体内内部膨化情况，便于日常操作。

作为一种优选的方式，所述传动装置为滚轮系统，所述滚轮系统通过顶紧滚轮与炉膛管接触。滚轮系统为常见的传动装置，便于设计和制作，便于带动炉膛管稳定的转动。

作为一种优选的方式，所述传动装置的数量为两个，分别设置于炉膛管的两端，且其中至少有一个与电机驱动连接。通过传动装置的数量为两个，分别设置于炉膛管的两端，且其中至少有一个与电机驱动连接，可减少力矩，保障炉膛管能够快速便捷的转动。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体上设有用于测试膨化炉体内部温度的热电偶。通过膨化炉体上设有用于测试膨化炉体内部温度的热电偶，可对膨化炉体内部温度进行测试，继而调节加热器功率，使膨化炉体内温度处于一个稳定的范围内，保障氧化石墨烯正常膨化。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体外部和传动装置外部设有外包板。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型制作成本价格低，可连续式生产，生产过程中能耗低且处理量大；

(2)本实用新型通过炉膛管为玻璃管，玻璃管为高纯石英管，吹气管为钛合金管，可显著提升耐腐蚀性能，耐腐蚀性能优良；

(3)本实用新型通过膨化炉体上设有窥视孔，所述窥视孔端口处通过玻璃盖密封，可直观观测膨化炉体内内部膨化情况，便于日常操作。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例1的立体图。

图3为实施例1中膨化炉体的剖面示意图。

其中：1—炉膛管，2—吹气管，3—炉壳，4—炉衬，5—滚轮系统，6—外包板，7—玻璃盖，8—热电偶，9—加热器。

具体实施方式

下面结合附图进行进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此：

实施例1：

参见图1、图2和图3，一种连续式石墨烯预膨化装置，包括膨化炉体和炉膛管1，所述膨化炉体内设有加热器9，所述炉膛管1穿过膨化炉体并倾斜设置于膨化炉体中，所述炉膛管1内设有吹气管2，所述炉膛管1两端中位置较高的一端为进料端，另一端为出料端，所述炉膛管1外设有可使炉膛管1转动的传动装置。

本实用新型在使用时，进料端与加料器连接，出料端与集料器连接。加料器不断添加物料，加热器9进行加热使氧化石墨烯膨化。吹气管2通过惰性气体，惰性气体位于炉膛管1上方，由于出料端处于炉膛管1两端中较低的一端，因此惰性气体将会形成正压使膨化后的氧化石墨烯及时排出进入集料器中，从而实现连续式生产。在氧化石墨烯预膨化过程中使用的温度较低，约为300℃，设备功率并不高，能耗低。本实用新型是在传统回转炉的成熟基础上进行的改进，相比其他类型设备，制作成本成倍降低。氧化石墨烯在300℃下的预膨化时间为30秒左右，采用惰性气体辅助出料，大大增加了氧化石墨烯的处理量，传统预膨化设备一天只有处理几百克，而本实用新型一天的处理量可达300kg。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体由外至内依次为炉壳3、炉衬4、加热器9、炉膛管1和吹气管2。

作为一种优选的方式，所述炉膛管1为玻璃管，所述吹气管2为钛合金管。通过炉膛管1为玻璃管，玻璃管为高纯石英管，吹气管2为钛合金管，可显著提升耐腐蚀性能，耐腐蚀性能优良。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体上设有窥视孔，所述窥视孔端口处通过玻璃盖7密封。通过膨化炉体上设有窥视孔，所述窥视孔端口处通过玻璃盖7密封，可直观观测膨化炉体内内部膨化情况，便于日常操作。

作为一种优选的方式，所述传动装置为滚轮系统5，所述滚轮系统5通过顶紧滚轮与炉膛管1接触。滚轮系统5为常见的传动装置，便于设计和制作，便于带动炉膛管1稳定的转动。

作为一种优选的方式，所述传动装置的数量为两个，分别设置于炉膛管1的两端，且其中至少有一个与电机驱动连接。通过传动装置的数量为两个，分别设置于炉膛管1的两端，且其中至少有一个与电机驱动连接，可减少力矩，保障炉膛管1能够快速便捷的转动。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体上设有用于测试膨化炉体内部温度的热电偶8。通过膨化炉体上设有用于测试膨化炉体内部温度的热电偶8，可对膨化炉体内部温度进行测试，继而调节加热器9功率，使膨化炉体内温度处于一个稳定的范围内，保障氧化石墨烯正常膨化。

作为一种优选的方式，所述膨化炉体外部和传动装置外部设有外包板6。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围。