一种石墨烯快速膨胀炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种膨胀炉，具体涉及一种石墨烯快速膨胀炉。
【背景技术】
[0002]石墨烯自2004年发现以来，因其优异的力、热、光、电等性能，迅速成为各行业研究和关注的热点。石墨烯的产业化更是成为人们关心的重点。通过氧化插层法制备氧化石墨，然后再经热膨胀还原得到石墨烯是目前主流的石墨烯制备工艺。然而，由于石墨烯自身的特殊性及新颖性，例如氧化过程中强腐蚀性、纯化过程中的难分离性、膨化过程中的批次稳定性等。因此，目前还没有定型的石墨烯专用的装置。合成、纯化和干燥等工段尚可借鉴成熟的化工设备经改进后使用，粉体的连续膨化炉没有现成的经验可借鉴。
[0003]目前，市场上使用的大多数加热炉根据加热方式可分为电阻丝加热、红外加热和微波加热。
[0004]电阻丝加热炉缺点比较明显:(1)加热速度慢；(2)间接加热。先加热炉管，再通过辐射加热炉管内的物料，能量利用率低；(3)炉管与炉体中间有保温层，加热过程中蓄热严重，不利于快速升温，同时热冲击较大，控温精度较低，降温速度慢。因此不适合石墨烯的快速连续膨胀。
[0005]红外加热炉虽然加热速度快，但在加热物料的同时，也把炉体和保温层加热，能量利用率低。虽然加热速度快，但温度控制更难。而且，降温速度也很慢，不适合石墨烯的快速连续膨胀。
[0006]微波加热炉通过微波发生器产生的微波将直接被物料吸收，整个加热过程中，仅物料因吸收微波而被加热。炉体等其他部件不会吸收微波。因此能量利用率高。现有微波加热炉一般为箱式炉，微波场分布不均匀，而且由于结构限制，进料和收料必须打开炉门，容易产生粉尘污染，无法实现石墨烯的连续膨胀。
【发明内容】
[0007]为实现石墨烯的快速连续膨化，解决生产效率低、能量利用率低等技术问题，本实用新型的目的是提供一种膨化速度快、能量利用率高的石墨烯快速膨化炉。
[0008]为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是:
[0009]—种石墨烯快速膨胀炉，它包括炉体，微波发生器，进料口，出料口，保护气入口，其特征在于炉体内有T型炉管，T型炉管上端为进料口，并位于炉体的顶端之上，T型炉管的左端是保护气入口，并位于炉体左壁之外，T型炉管右端是出料口，并位于炉体右壁之外，在炉体内与T型炉管之间设有微波防泄漏罩，微波防泄漏罩与炉体之间有微波发生器。
[0010]所述的微波防泄漏罩是方型金属壳，防止微波泄漏。
[0011]所述的微波发生器在微波防泄漏罩的上下两面各有两个微波发生器，作为石墨烯膨胀的热源。
[0012]本实用新型的技术效果在于，利用氧化石墨对微波的强吸收性，以微波作为热源，直接加热氧化石墨，使其膨胀剥离，然后经收料系统收集起来，进行下一批次的膨胀，每批次从投料、膨胀到收料只需几十秒。由于产生的微波都被氧化石墨吸收了，炉体其他部分不吸收微波，因此不会被加热，不存在炉体的升温和降温过程，能量利用效率极高。本实用新型具有结构独特、能量利用率高、生产效率高、使用寿命长、操作简单、自动化程度高等优点。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型的使用流程图。
[0015]如图所示，1为保护气入口，2为炉体，3为进料口，4为T型炉管，5出料口，6为微波防泄漏罩，7为微波发生器，8为布袋收集器，9为排气管，10为引风机，11收料罐。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0017]—种石墨烯快速膨胀炉，它包括炉体2，微波发生器7，进料口 3，出料口 5，保护气入口 1，其特征在于炉体2内有T型炉管4，T型炉管4上端为进料口 3，并位于炉体2的顶端之上，T型炉管4的左端是保护气入口 1，并位于炉体2左壁之外，T型炉管4右端是出料口 5，并位于炉体2右壁之外，在炉体2内与T型炉管4之间设有方型金属壳的微波防泄漏罩6，微波防泄漏罩6与炉体2之间有微波发生器7，微波发生器7在微波防泄漏罩6的上下两面各有两个微波发生器，作为石墨烯膨胀的热源。出料口 5通过管道与右侧布袋收集器8中部相连，布袋收集器8底部为收料罐11，顶部与右侧引风机10进风口相连，排气管9位于引风机10出风口顶部。
[0018]本实用新型是将氧化石墨粉末通过进料口 3加入到T型炉管4中，从保护气进口1通入保护气，然后开启电源，微波发生器7产生微波，被炉管4中的氧化石墨粉末吸收，然后氧化石墨发生膨胀，得到石墨烯粉末充满T型炉管4，然后停止产生微波，开启引风机10，将T型炉管4内的石墨烯粉末吸入到布袋收集器8中，然后落入收集罐11内，废气通过排气管9排出。
[0019]本实用新型是集自动进料、连续膨胀、自动收料等多功能一体的石墨烯制备设备，具有结构独特、能量利用率高、生产效率高、使用寿命长、操作简单、自动化程度高等优点。对于推动石墨烯的产业化进程具有重大意义。
【主权项】
1.一种石墨烯快速膨胀炉，它包括炉体(2)，微波发生器(7)，进料口(3)，出料口(5)，保护气入口(1)，其特征在于炉体(2)内有T型炉管(4)，T型炉管(4)上端为进料口(3)，并位于炉体(2)的顶端之上，T型炉管(4)的左端是保护气入口(1)，并位于炉体(2)左壁之外，T型炉管(4)右端是出料口(5)，并位于炉体(2)右壁之外，在炉体(2)内与T型炉管(4)之间设有微波防泄漏罩(6)，微波防泄漏罩(6)与炉体(2)之间有微波发生器(7)。2.如权利要求1所述的一种石墨烯快速膨胀炉，共特征在于所述的微波防泄漏罩(6)是方型金属壳。3.如权利要求1所述的一种石墨烯快速膨胀炉，共特征在于所述的微波发生器(7)在微波防泄漏罩(6)的上下两面各有两个微波发生器。
【专利摘要】一种石墨烯快速膨胀炉，它包括炉体（2），微波发生器（7），进料口（3），出料口（5），保护气入口（1），其特征在于炉体（2）内有T型炉管（4），T型炉管（4）上端为进料口（3），并位于炉体（2）的顶端之上，T型炉管（4）的左端是保护气入口（1），并位于炉体（2）左壁之外，T型炉管（4）右端是出料口（5），并位于炉体（2）右壁之外，在炉体（2）内与T型炉管（4）之间设有微波防泄漏罩（6），微波防泄漏罩（6）与炉体（2）之间有微波发生器（7）。本实用新型具有膨化速度快、能量利用率高的优点。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN204999615
【申请号】CN201520557220
【发明人】陈成猛, 孔庆强, 王大力, 石久龙, 刘卓, 李晓明, 王炜, 苏小威
【申请人】中国科学院山西煤炭化学研究所, 山西煤炭运销集团有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年7月29日