高鋁粉煤灰制石墨烯合金材料的生產(chǎn)裝置及其工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石墨烯合金領(lǐng)域，尤其涉及高鋁粉煤灰制石墨烯合金材料的生產(chǎn)裝置 及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為迄今為止強(qiáng)度最大、導(dǎo)電性能最好的新型材料，石墨烯一直是中國(guó)、美歐等多 國(guó)科學(xué)家競(jìng)相研究的課題。石墨烯屬于納米級(jí)材料，因此它本身就具有納米粒子所應(yīng)有的 表面活性狀態(tài)，容易與其他材料粒子結(jié)合。目前納米粒子最主要的應(yīng)用是作為其他非納米 材料改性時(shí)的填充材料，在保留了石墨烯良好特性的同時(shí)，其強(qiáng)度顯著提高。
[0003] 石墨烯生產(chǎn)成本昂貴，價(jià)格比黃金高很多倍，嚴(yán)重影響石墨烯產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
[0004] 中國(guó)每年產(chǎn)生幾千萬噸高鋁粉煤灰，目前絕大部分不經(jīng)任何處理廢棄堆放，在占 用大量土地的同時(shí)還形成第二次污染，尤其是污染環(huán)境（如地下水、揚(yáng)塵），而高鋁粉煤灰 中富含的鋁、硅、鐵、鈦、鋰等氧化物沒有得到有效利用，形成資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于利用高鋁粉煤灰制取石墨烯合金材料， 減少環(huán)境污染，降低石墨烯合金生產(chǎn)成本。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：高鋁粉煤灰制石墨烯合金材料的生產(chǎn) 裝置，包括：高溫高鋁粉煤灰島、水洗島、脫硅島、脫硫島、鋁合金島、氫氧化物島、二氧化硅 島、氧化鐵島、二氧化鈦島、石墨烯粉島、輔助原料島、石墨烯合金合成島、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控中 心島，高溫高鋁粉煤灰島、水洗島、脫硅島、脫硫島、鋁合金島依次連接，水洗島與氫氧化物 島連接，脫硅島與二氧化硅島連接，脫硫島與氧化鐵島、二氧化鈦島連接，二氧化硅島、氧化 鐵島、二氧化鈦島、鋁合金島、石墨烯粉島、輔助原料島與石墨烯合金合成島連接；遠(yuǎn)程防爆 監(jiān)控中心島實(shí)行在線防爆監(jiān)控。
[0007] 作為優(yōu)選，水洗島包括高溫高鋁粉煤灰智能輸送器、電動(dòng)攪拌器I、純凈清水池、 水洗池、電動(dòng)機(jī)I、固液分離器I ;高溫高鋁粉煤灰智能輸送器、純凈清水池與水洗池連接， 水洗池內(nèi)設(shè)有電動(dòng)攪拌器I，電動(dòng)攪拌器I與電動(dòng)機(jī)I連接，水洗池底部與固液分離器I 連接，固液分離器I與脫硅島、氫氧化物島連接；高溫高鋁粉煤灰智能輸送器將高溫高鋁粉 煤灰、純凈清水池將清水送入水洗池內(nèi)，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)電動(dòng)攪拌器I對(duì)高溫高鋁粉煤灰和 清水進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬笏腿牍桃悍蛛x器I內(nèi)進(jìn)行固液分離，溶于水的氫氧化物溶液送氫氧化 物島，不溶于水的固體物質(zhì)送脫硅島脫硅。
[0008] 作為優(yōu)選，脫硅島包括濃硫酸罐、電動(dòng)攪拌器II、電動(dòng)機(jī)II、脫硅池、電加熱器、固 液分離器II ;所述脫硅池與固液分離器I、濃硫酸罐連接，脫硅池內(nèi)設(shè)有電動(dòng)攪拌器II，電 動(dòng)攪拌器II與電動(dòng)機(jī)II連接，脫硅池底部設(shè)有電加熱器，脫硅池下部與固液分離器II連接， 固液分離器II與脫硫島、二氧化硅島連接；固液分離器I分離的不溶于水的固體物質(zhì)和濃 硫酸罐中的濃硫酸一起送入脫硅池內(nèi)，電動(dòng)機(jī)II驅(qū)動(dòng)電動(dòng)攪拌器II對(duì)固體物質(zhì)和濃硫酸進(jìn) 行充分?jǐn)嚢韬笏腿牍桃悍蛛x器II內(nèi)進(jìn)行固液分離，溶于濃硫酸的溶液送入脫硫島，不溶于 濃硫酸的固體物質(zhì)送二氧化硅島。
[0009] 作為優(yōu)選，鋁合金島包括三氧化鋁智能輸送器、碳黑智能輸送器、C0罐、等離子體 催化器、催化芯反應(yīng)室、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器、過濾網(wǎng)、co 2捕集系統(tǒng)、〇)2分離器；所述三氧化鋁 智能輸送器、碳黑智能輸送器、C0罐與等離子體催化器連接，等離子體催化器與催化芯反應(yīng) 室連接，催化芯反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)，催化芯反應(yīng)室與〇) 2捕集系統(tǒng)、鋁合金島連接，0)2捕 集系統(tǒng)與co2分離器連接，〇) 2分離器與碳黑智能輸送器連接，遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控器在線監(jiān)測(cè)催 化芯反應(yīng)室。
[0010] 高鋁粉煤灰制石墨烯合金材料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
[0011] 1)打開各系統(tǒng)電源開關(guān)，遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控中心島對(duì)全系統(tǒng)各環(huán)節(jié)實(shí)行在線防爆監(jiān) 控，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、壓力，以及對(duì)周邊環(huán)境監(jiān)控；
[0012] 2)將高溫高鋁粉煤灰島內(nèi)900- 1600°C高溫的高鋁粉煤灰送入超重力水洗池，脫 去高鋁粉煤灰溶于水的氧化物，溶于水的氫氧化物溶液送氫氧化物島，不溶于水的固體物 質(zhì)送脫硅島脫硅；
[0013] 3)脫硅島將上一步的不溶于水的固體物質(zhì)與濃硫酸反應(yīng)，溶于濃硫酸的溶液送入 脫硫島，不溶于濃硫酸的固體物質(zhì)送二氧化娃島；
[0014] 脫硅島完成主反應(yīng)：
[0015] Al2〇3+3H2S04--Al 2 (S04) 3+3H20 (1)
[0016] Fe2〇3+3H2S〇4--Fe2 (S04) 3+3H20 (2)
[0017] Ti02+H2S04--Ti0S0 4+H20 (3)
[0018] 4)脫硫島的電熱熔爐在650- 2300°C的環(huán)境下脫硫，產(chǎn)生氧化鐵、二氧化鈦、三氧 化二鋁；氧化鐵送氧化鐵島、二氧化鈦送二氧化鈦島，三氧化二鋁送鋁合金島，脫硫島產(chǎn)生 的硫氧化物收聚制濃硫酸循環(huán)使用；
[0019] 脫硫島完成主反應(yīng)：
[0020] Fe2 (S04) 3--Fe2〇3+2S02+S03+〇2 (4)
[0021] 2Ti0S04--Ti20+S03 (5)
[0022] AL2 (S04) 3--AL2〇3+3S03 (6)
[0023] 5)鋁合金島將上一步輸送的三氧化二鋁在等離子體環(huán)境下，與碳、一氧化碳還原 反應(yīng)，產(chǎn)生高純度鋁合金；反應(yīng)溫度為2000- 2300°C ;
[0024] 鋁合金島完成主反應(yīng)：
[0025] 2A1203+3C--4A1+3C02 (7)
[0026] A1203+3C0--2A1+3C02 (8)
[0027] 6)將二氧化硅島的二氧化硅、氧化鐵島的氧化鐵、二氧化鈦島的二氧化鈦、鋁合金 島的鋁合金、石墨烯粉島的石墨烯粉、輔助原料島的輔助原料，按比例智能輸送到石墨烯合 金合成島制取石墨稀合金材料產(chǎn)品。
[0028] 作為優(yōu)選，脫硫島產(chǎn)生的氧化鐵、二氧化鈦、三氧化二鋁采用不同的分離溫度進(jìn)行 分離，氧化鐵的分離溫度為650- 900°C，氧化鈦的分離溫度為1550-1600°C，三氧化二鋁 的分離溫度為2000- 2400°C。
[0029] 本發(fā)明的有益效果在于：一是有效利用高鋁粉煤灰資源，減少高鋁粉煤灰堆積引 起的水污染、土地污染，有效利用高鋁粉煤灰中富含的鋁、硅、鐵、鈦、鋰等氧化物，避免資源 浪費(fèi)；二是濃硫酸循環(huán)利用，減少生產(chǎn)成本；三是制取石墨烯合金材料較目前國(guó)內(nèi)外其它 技術(shù)降低成本60%以上，使石墨稀合金材料能夠?qū)崿F(xiàn)推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明的水洗島的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明的脫硅島的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明的鋁合金島的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于 此：
[0036] 實(shí)施例1 :如圖1所不，尚錯(cuò)粉煤灰制石墨稀合金材料的生廣裝置，包括：尚溫尚錯(cuò) 粉煤灰島、水洗島、脫硅島、脫硫島、鋁合金島、氫氧化物島、二氧化硅島、氧化鐵島、二氧化 鈦島、石墨烯粉島、輔助原料島、石墨烯合金合成島、遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控中心島，高溫高鋁粉煤灰 島、水洗島、脫硅島、脫硫島、鋁合金島依次連接，水洗島與氫氧化物島連接，脫硅島與二氧 化硅島連接，脫硫島與氧化鐵島、二氧化鈦島連接，二氧化硅島、氧化鐵島、二氧化鈦島、鋁 合金島、石墨烯粉島、輔助原料島與石墨烯合金合成島連接；遠(yuǎn)程防爆監(jiān)控中心島實(shí)行在線 防爆監(jiān)控。
[0037] 高溫高鋁粉煤灰島，包括熱電的燃高鋁煤鍋爐，燃高鋁煤鍋爐的燃燒溫度為900- 1600。。。
[0038]如圖2所示，水洗島包括高溫高鋁粉煤灰智能輸送器、電動(dòng)攪拌器I、純凈清水 池、超重力水洗池、電動(dòng)機(jī)I、固液分離器I;高溫高鋁粉煤灰智能輸送