一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，主要包括電氣控制系統(tǒng)、進(jìn)料裝置、傳動(dòng)裝置、爐體加熱裝置、冷卻裝置和出料裝置；所述進(jìn)料裝置包括進(jìn)料口、攪拌器、料倉(cāng)減速機(jī)、料倉(cāng)、進(jìn)料管，所述料倉(cāng)與進(jìn)料管間設(shè)置有氣動(dòng)球閥；所述爐體加熱裝置主要包括加熱管、電加熱器、保溫棉、殼體、護(hù)管；所述出料裝置主要包括出料管、出料減速機(jī)、除塵器、出料口和排氣口；所述冷卻裝置為安裝在進(jìn)料管和出料管上的冷卻套管；所述傳動(dòng)裝置為設(shè)置于進(jìn)料管、加熱管、出料管內(nèi)部的水平螺旋桿；本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程爐體不降溫，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯的連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)效率高，且能耗低，節(jié)約生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制備設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐。

【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯(即單層石墨)是一種由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)新材料，其理論厚度只有0.335 nm,是目如已知的最薄的物質(zhì)。石墨稀具有很聞的導(dǎo)電性，其內(nèi)部電子遷移速率約為傳統(tǒng)硅材料的十倍。石墨烯在高性能的納米電子器件(特別是高場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、單分子傳感器、透明導(dǎo)電薄膜、高強(qiáng)度薄膜、鋰離子電池/超級(jí)電容器的電極材料以及復(fù)合材料等方面有巨大的潛在應(yīng)用前景。
[0003]石墨烯的制備方法有多種，如:機(jī)械剝離、CVD法、溶劑熱法、化學(xué)剝離法等。機(jī)械剝離能得到優(yōu)質(zhì)單層石墨烯，但效率極低僅適用于學(xué)術(shù)研究；CVD法能制得大面積石墨烯但生產(chǎn)效率底,成本高；溶劑熱法產(chǎn)量低；化學(xué)剝離法能夠大規(guī)模生產(chǎn)，制備成本低,但生產(chǎn)的石墨烯缺陷比較多。
[0004]目前石墨烯高溫還原設(shè)備是間歇式的爐子，該設(shè)備生產(chǎn)效率低，產(chǎn)能小，能耗大，每還原一批石墨烯后，爐子降溫過(guò)程較長(zhǎng)。本發(fā)明主要針對(duì)化學(xué)剝離法制備石墨烯存在的缺陷，如電導(dǎo)率降低等問(wèn)題，提出了新的解決方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明通過(guò)還原氣氛高溫還原石墨烯，得到高純度石墨烯產(chǎn)品。本發(fā)明提供一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，生產(chǎn)過(guò)程爐體不降溫，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯的連續(xù)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒆詣?dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率大大提高，且能耗低，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0006]一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，主要包括電氣控制系統(tǒng)、進(jìn)料裝置、傳動(dòng)裝置、爐體加熱裝置、冷卻裝置和出料裝置。所述進(jìn)料裝置包括進(jìn)料口、攪拌器、料倉(cāng)減速機(jī)、料倉(cāng)、進(jìn)料管，所述料倉(cāng)與進(jìn)料管間設(shè)置有氣動(dòng)球閥。所述爐體加熱裝置主要包括加熱管、電加熱器、保溫棉、殼體、護(hù)管。所述出料裝置主要包括出料管、出料減速機(jī)、除塵器、出料口和排氣口。所述冷卻裝置為安裝在進(jìn)料管和出料管上的冷卻套管。所述傳動(dòng)裝置為設(shè)置于進(jìn)料管、加熱管、出料管內(nèi)部的水平螺旋桿。
[0007]所述加熱管為耐高溫石英玻璃材料、耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料，所述電加熱器為耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料，其加熱部件為電阻絲、硅碳棒或硅鑰棒。
[0008]所述除塵器為布袋除塵器，采用耐150-300°C高溫的布袋制作而成，亦可采用旋風(fēng)除塵、水膜除塵等方式。
[0009]所述電氣控制系統(tǒng)主要用來(lái)控制電加熱器的溫度、脈沖氣體電磁閥和水平螺旋桿的轉(zhuǎn)速。
[0010]所述爐體加熱裝置其兩端均設(shè)有護(hù)管，護(hù)管通過(guò)法蘭與所述進(jìn)料管和所述出料管相連接，所述進(jìn)料管的另一端通過(guò)法蘭與脈沖氣體電磁閥連接，所述出料管的另一端通過(guò)法蘭與出料減速機(jī)連接。
[0011]所述進(jìn)料管上設(shè)有進(jìn)氣口，用于通入氮?dú)?、氫氣、氬氣等惰性氣體。
本發(fā)明的連續(xù)式還原爐操作步驟如下:
(1)首先由進(jìn)氣口往爐體內(nèi)通入氮?dú)狻錃?、氬氣等惰性氣體中的一種氣體或者多種氣體的混合氣體，常溫通氣時(shí)間10min-60min ；
(2)往冷卻套管內(nèi)通入冷卻水；
(3)通過(guò)電氣控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)爐體電加熱器溫度，至溫度升為500-1800°C。
[0012](4)將氧化石墨烯粉體物料(輕質(zhì)粉體)加入到料倉(cāng)，打開(kāi)氣動(dòng)球閥，開(kāi)動(dòng)料倉(cāng)內(nèi)的攪拌器，物料進(jìn)入進(jìn)料管，通當(dāng)進(jìn)料管內(nèi)物料達(dá)到一定量時(shí)，關(guān)閉氣動(dòng)球閥；
(5)通過(guò)電氣控制系統(tǒng)，打開(kāi)脈沖氣體電磁閥,高壓惰性氣體噴吹物料,使其進(jìn)入加熱管內(nèi)，可在短時(shí)間內(nèi)被迅速加熱，實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的高溫煺火或高溫還原；
(6)待物料在加熱管內(nèi)積累一定數(shù)量后，通過(guò)電氣控制系統(tǒng)，開(kāi)動(dòng)螺旋出料器，物料進(jìn)入除塵出料裝置，氣體則通過(guò)排氣口排出，粉體物料通過(guò)出料口排出。
[0013]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為:
(1)粉體物料在爐內(nèi)運(yùn)行的時(shí)間完全由水平螺旋桿轉(zhuǎn)速控制，時(shí)間準(zhǔn)確；
(2)密封結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全的氣氛保護(hù)和氣氛控制，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的還原，石墨稀粉末聞溫腿火，石墨聞溫除雜；
(3)還原爐爐體不降溫，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料。
[0014]本發(fā)明涉及的連續(xù)式還原爐，先通入還原性氣氛保護(hù)，當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定溫度后，開(kāi)始連續(xù)加入石墨烯粉末，通過(guò)氣氛保護(hù)高溫還原，爐體不降溫可實(shí)現(xiàn)石墨烯的連續(xù)生產(chǎn)。本發(fā)明屬于快速連續(xù)式還原石墨烯，石墨烯粉末高溫煺火，石墨高溫除雜的生產(chǎn)設(shè)備，也可以用于碳納米管、導(dǎo)電碳黑、石墨粉體、硅粉等輕質(zhì)粉體瞬間高溫煺火。
[0015]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了石墨烯的連續(xù)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率大大提高,且能耗低,節(jié)約生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明連續(xù)式還原爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、進(jìn)料口 ；2、攪拌器；3、料倉(cāng)減速機(jī)；4、料倉(cāng)；5、氣動(dòng)球閥；6、進(jìn)氣口 ；7、電器控制柜；8、脈沖氣體電磁閥；9、法蘭；10、進(jìn)料管；11、冷卻套管；12、護(hù)管；13、殼體；14、底架；15電加熱器；16、加熱管；17、不銹鋼扎帶；18、保溫棉；19、調(diào)平地腳；20、出料管；21、水平螺旋桿；22、出料減速機(jī)；23、落料管；24、布袋除塵器；25、出料口 ；26、排氣口。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，主要包括電氣控制系統(tǒng)、進(jìn)料裝置、傳動(dòng)裝置、爐體加熱裝置、冷卻裝置和出料裝置。
[0019]所述進(jìn)料裝置包括進(jìn)料口 1、攪拌器2、料倉(cāng)減速機(jī)3、料倉(cāng)4、進(jìn)料管10，所述料倉(cāng)4與進(jìn)料管10間設(shè)置有氣動(dòng)球閥5。所述爐體加熱裝置主要包括加熱管16、電加熱器15、保溫棉18、殼體13、護(hù)管12。所述出料裝置主要包括出料管20、出料減速機(jī)22、布袋除塵器24、出料口 25和排氣口 26。所述冷卻裝置為安裝在進(jìn)料管10和出料管20上的冷卻套管11。所述傳動(dòng)裝置為設(shè)置于進(jìn)料管10、加熱管16、出料管20內(nèi)部的水平螺旋桿21。
[0020]所述電氣控制系統(tǒng)主要用于控制電加熱器15的溫度、脈沖氣體電磁閥8和水平螺旋桿21的轉(zhuǎn)速，用來(lái)調(diào)節(jié)還原爐工作的連續(xù)性和進(jìn)出料的速度。
[0021]所述爐體加熱裝置其兩端均設(shè)有護(hù)管12，護(hù)管12通過(guò)法蘭9與所述進(jìn)料管10和所述出料管20相連接，所述進(jìn)料管10的另一端通過(guò)法蘭9與脈沖氣體電磁閥8連接，所述出料管20的另一端通過(guò)法蘭9與出料減速機(jī)22連接。
[0022]所述進(jìn)料管10上設(shè)有進(jìn)氣口 6，用于通入氮?dú)狻錃?、氬氣等惰性氣體；
所述爐體加熱裝置的加熱管、電加熱器為。
[0023]所述加熱管16為耐高溫石英玻璃材料、耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料，所述電加熱器15為耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料，其加熱部件為電阻絲、硅碳棒或硅鑰棒。
[0024]所述除塵器為布袋除塵器，采用耐150-300°C高溫的布袋制作而成，亦可采用旋風(fēng)除塵器或水膜除塵器等方式。
[0025]此外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，基于相同手段所達(dá)到的技術(shù)效果，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，例如:用于碳納米管、導(dǎo)電碳黑、石墨粉體、硅粉等輕質(zhì)粉體瞬間高溫煺火。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，其特征在于:主要包括電氣控制系統(tǒng)、進(jìn)料裝置、傳動(dòng)裝置、爐體加熱裝置、冷卻裝置和出料裝置；所述進(jìn)料裝置包括進(jìn)料口、攪拌器、料倉(cāng)減速機(jī)、料倉(cāng)、進(jìn)料管，所述料倉(cāng)與進(jìn)料管間設(shè)置有氣動(dòng)球閥；所述爐體加熱裝置主要包括加熱管、電加熱器、保溫棉、殼體、護(hù)管；所述出料裝置主要包括出料管、出料減速機(jī)、除塵器、出料口和排氣口 ；所述冷卻裝置為安裝在進(jìn)料管和出料管上的冷卻套管；所述傳動(dòng)裝置為設(shè)置于進(jìn)料管、加熱管、出料管內(nèi)部的水平螺旋桿；所述爐體加熱裝置其兩端均設(shè)有護(hù)管，護(hù)管通過(guò)法蘭與所述進(jìn)料管和所述出料管相連接，所述進(jìn)料管的另一端通過(guò)法蘭與脈沖氣體電磁閥連接，所述出料管的另一端通過(guò)法蘭與出料減速機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，其特征在于:所述進(jìn)料管上設(shè)有進(jìn)氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，其特征在于:所述電氣控制系統(tǒng)主要用來(lái)控制電加熱器的溫度、脈沖氣體電磁閥和水平螺旋桿的轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，其特征在于:所述加熱管為耐高溫石英玻璃材料、耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料,所述電加熱器為耐高溫金屬材料或耐高溫陶瓷材料，其加熱部件為電阻絲、硅碳棒或硅鑰棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯氣氛保護(hù)連續(xù)式還原爐，其特征在于:所述除塵器為布袋除塵器，采用耐150-30(TC高溫的布袋制作而成，亦可采用旋風(fēng)除塵器或水膜除塵器等方式除塵。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK104291322SQ201410408298
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】劉蘭燕 申請(qǐng)人:青島金墨自動(dòng)化科技有限公司