一种石墨烯膨化装置的制作方法

本实用新型涉及一种石墨烯生产装置，特别涉及一种石墨烯膨化装置。

（二）

背景技术：

目前，石墨烯主要的制备方法为物理法和化学法。其中，氧化-热还原法制备石墨烯为目前主流工艺。市场上热还原设备多为开放式设备，膨化过程中产生的大量气体以及粉体的巨大体积变化，导致收集效率较低，甚至可能会出现粉尘泄露，造成严重的环境污染和职业病危害，影响人的身体健康。

中国发明专利CN103935991A公开了一种规模化连续制备高品质石墨烯的方法。该方法中涉及到的在线收集系统，利用旋风分离器或者布袋收集器进行收集，在实际应用中无法实现。原因主要在于，膨化后的产物密度极低，2-5g/L，物料不能下落，无法实现在线收集；而且随着生产线的放大，设备的放大，收集系统的气流增大多倍，更加增加了在线分离的难度，最终导致绝大部分膨化产物随着旋风分离器排到室外，产率极低，而且造成了巨大的环境污染，或者堵塞在布袋收集器滤袋，无法下落，阻碍生产的进行。另一方面，布袋收集器无法耐高温；许多企业高效的膨化温度高达600-1000℃，布袋收集器无法工作。

（三）

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种高产率、低粉尘污染的石墨烯膨化装置。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯膨化装置，包括依次连接的进料系统、膨化系统和离线收集系统，其特征在于：所述进料系统包括顶端连接进料仓的螺旋进料器；膨化系统包括安装在炉体支架上的炉体，炉体内贯穿有回转炉管，炉体内设置有包覆回转炉管的加热系统；离线收集系统包括收集器；螺旋进料器的出口连通回转炉管的进口；回转炉管的出口连接收集器的进口。

本实用新型通过进料系统、膨化系统、离线收集系统三部分组成，且三部分紧密连接，离线收集系统利用离线清灰式原理，实现了气固分离，解决了石墨烯材料无法在线收集及跑料的问题；同时，本实用新型巧妙的利用离线收集系统产生的负压，将膨化过程中产生的大量的二氧化碳和水蒸气带走，避免了物料粘附炉壁而造成的不利影响。

本实用新型的更优技术方案为：

所述进料仓通过气动阀连接螺旋进料器，实现了进料的自动化控制。

所述收集器为并联的两组，且收集器上连接有引风机和送风机，实现了收集器的控制，而收集器可实现离线清灰，即通过控制阀对收集器进行切换，当其中一组收集器工作时，另外一组收集器进行离线清灰。

所述进料仓和螺旋进料器的连接接口、回转炉管与收集器的连接接口上均连通有密封保护气，实现了装置与装置之间接口处的密封。

所述收集器为陶瓷膜收集器或布袋收集器；针对不同的氧化温度，选择合适的收集器运作。

本实用新型结构简单，运行稳定，设计合理，不仅解决了膨化过程中物料收集问题，收集效率高，而且适用于高温度工艺，适合大规模生产。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型收集器为陶瓷膜收集器的结构示意图；

图2为本实用新型收集器为布袋收集器的结构示意图。

图中，1进料仓，2气动阀，3螺旋进料器，4密封保护气，5炉体，6加热系统，7回转炉管，8炉体支架，9收集器。

（五）具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括依次连接的进料系统、膨化系统和离线收集系统，所述进料系统包括顶端连接进料仓1的螺旋进料器3；膨化系统包括安装在炉体支架8上的炉体5，炉体5内贯穿有回转炉管7，炉体5内设置有包覆回转炉管7的加热系统6；离线收集系统包括收集器9；螺旋进料器3的出口连通回转炉管7的进口；回转炉管7的出口连接收集器7的进口；所述进料仓1通过气动阀2连接螺旋进料器3；所述收集器9为并联的两组，且收集器9上连接有引风机和送风机；所述进料仓1和螺旋进料器3的连接接口、回转炉管7与收集器9的连接接口上均连通有密封保护气4。

实施例1：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如400℃，600℃，800℃，1000℃，1000℃，1000℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过陶瓷膜收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有2个陶瓷膜收集器9，通过控制阀对收集器进行切换，当其中一个收集器工作时，另外一个收集器进行离线清灰。

实施例2：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如300℃，300℃，300℃，300℃，200℃，150℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过陶瓷膜收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有1个陶瓷膜收集器9。收集器内分为A/B收集室，各占一半。通过控制阀对收集器进行切换，当其中A收集室工作时，B收集室进行离线清灰。

实施例3：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如400℃，600℃，800℃，800℃，800℃，600℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过陶瓷膜收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有2组陶瓷膜收集器9。通过控制阀对收集器进行切换，当其中一组收集器工作时，另外一组收集器进行离线清灰。

实施例4：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如300℃，300℃，300℃，300℃，200℃，150℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过布袋收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有2个布袋收集器9。通过控制阀对布袋收集器进行切换，当其中一个布袋收集器工作时，另外一个布袋收集器进行离线清灰。

实施例5：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如400℃，400℃，400℃，300℃，200℃，150℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过布袋收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有1个布袋收集器9。收集器内分为A/B收集室，各占一半。通过控制阀对布袋收集器进行切换，当其中A收集室工作时，B收集室进行离线清灰。

实施例6：

将一定量的氧化石墨粉末将入进料仓1，从密封保护气4中通入高纯氮气，螺旋进料器3将氧化石墨粉末带入回转炉管7。加热系统6将炉管温度升到工艺温度（如200℃，200℃，200℃，200℃，150℃，100℃），氧化石墨粉末受热发生膨化剥离。膨化产物通过布袋收集器9进行离线清灰收集，尾气被引风机排至室外。

本实施例中，具有2组布袋收集器9。通过控制阀对布袋收集器进行切换，当其中一组布袋收集器工作时，另外一组布袋收集器进行离线清灰。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。