常压下微波加热制备煤基炭泡沫的装置及方法与流程

文档序号:12340952阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种常压下微波加热制备煤基炭泡沫的装置,其特征在于:包括微波防护箱,设置在微波防护箱内的支架和置于支架上的石英模具,在所述的石英模具的外侧设有保温层,在保温层上设有与石英模具连通的排气孔,在所述的微波防护箱的顶部设有排气管和测温热电偶安装孔,在所述的支架的下部开有微波导入通道,微波发生器置于微波导入通道的下部,在所述的微波防护箱的上部设有测温热电偶,该测温热电偶的测温端位于石英模具中的前驱体内,所述的测温热电偶信号输出端与智能控温仪的信号输入端相连,该智能控温仪的信号输出端与微波功率调节器相连,微波功率调节器与微波发生器相连,用于根据测温热电偶测得值实时调控微波发生器的功率。

2.根据权利要求1所述的常压下微波加热制备煤基炭泡沫的装置,其特征在于:所述的微波防护箱和支架采用304不锈钢板板制作而成。

3.根据权利要求1所述的常压微波加热制备煤基炭泡沫的装置,其特征在于:所述的保温层选用硅酸铝纤维毡作为保温层。

4.一种常压下微波加热制备煤基炭泡沫的方法,该方法包括:制备煤基炭泡沫的前驱体、制备煤基炭泡沫体初生体及对煤基炭泡沫体初生体进行炭化处理,其特征在于:包括以下操作步骤:

(1)制备煤基炭泡沫的前驱体:

将干燥无灰基挥发分为20.00%~45.00%的烟煤粉碎至60~200目,作为制备煤基炭泡沫粉状前驱体,备用;

或将制备完的煤基炭泡沫粉状前驱体,再经过富集分离得到的镜质组富集物,将其作为制备煤基炭泡沫粉的状前驱体,备用;

或将煤基炭泡沫粉状前驱体加入到金属模具中,用压力机对煤基炭泡沫粉状前驱体进行加压至5~20MPa,制成煤基炭泡沫型状前驱体,备用;

(2)加热制备煤基炭泡沫体初生体:

将所述的煤基炭泡沫粉状前驱体或煤基炭泡沫型状前驱体加入到石英模具中,利用硅酸铝纤维毡包裹石英模具,再将石英模具放在支架上,将测温热电偶的测温端插入石英模具中的煤基炭泡沫粉状前驱体或煤基炭泡沫型状前驱体内,然后将智能控温仪设置在400℃~500℃,微波功率调节器根据智能控温仪测得的温度信号,自动调节微波发生器的功率,以5℃/min~50℃/min升温至400℃~500℃,恒温30~60分钟,恒温结束后,关闭微波电源,自然冷却至室温后,便得到煤基炭泡沫体初生体。

(3)对煤基炭泡沫体初生体进行炭化处理:

将步骤(2)得到的炭泡沫初生体放入炭化炉内,在惰性气体的保护下,以1℃/min~5℃/min升温至950℃~1050℃,保持恒温30分钟~60分钟,自然冷却至室温,得到煤基炭泡沫,所述煤基炭泡沫的体积密度和抗压强度分别在0.10g/cm3~1.00g/cm3和10MPa~40MPa之间。

5.根据权利要求4所述的常压下微波加热制备煤基炭泡沫的方法,其特征在于:还包括石墨化处理:所述的石墨化处理是将步骤(3)得到的煤基炭泡沫放入石墨化炉内,在惰性气体氮气的保护下,在以5℃/min~10℃/min升温至2500℃~3000℃,保持恒温30分钟~180分钟,自然冷却至室温,或控制降温速率将炉温将至室温,得到石墨化煤基炭泡沫。

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