一種層間插層石墨制取設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工技術領域，涉及一種層間插層石墨制取設備。
【背景技術】
[0002] 層間插層石墨是將一些化合物插入原始石墨晶體的產物，是制取熱膨脹石墨工藝 中及利用其制品的中間材料。在工業中通常采用液相化學氧化法制取層間插層石墨，該方 法用強氧化劑和層間物處理石墨。
[0003] 化學氧化法使用的氧化劑一般有固體氧化劑有固體氧化劑和液體氧化劑兩類。固 體氧化劑有 KMn04、KC104、NaC103、（NH4) 2S2O7等，液體氧化劑有 H 2S04、HN03、HCI04、H2O 2等。 固體氧化劑一般反應劇烈，有危險性，價格高，產品灰分大，且污染環境。液體氧化劑H2S0 4、 1^03等惡化操作環境、污染水質；H2O2反應溫和，污染小。插層物物質選取硫酸、硝酸、高氯 酸、磷酸、某些有機酸及有機酸酐類，此種方法雖然簡單，但耗酸量大，不利于酸液的循環使 用。制備過程中某化學因素難以控制插入物在層間分布不均勻，產品質量穩定性差且生產 過程中有有害氣體或重金屬離子的污染。更經濟有效的方法是電化學氧化法制取層間插層 石墨，電化學氧化法具有一系列優點，在可控工況下實現合成層間插層石墨、獲得指定性能 的產物[阿波斯托洛夫.C. n.、克拉斯諾夫.B. B.、菲南耶諾夫.A. M.恒電位電化學 氧化法合成石墨硫酸氫鹽//應用化學（烏）]-1997. - T . 70. 4. - C . 602-607卷]。根據法拉 第定律，發明人計算氧化石墨基體所須的理論電量，制取層間插層石墨階段1時為93A ? h/ kg，制取階段2時為46. 5A ? h/kg，制取階段1+階段2時平均為69. 75A ? h/kg，。這樣，理 論制取階段1層間插層石墨，電壓4-8 (V)時，每Ikg石墨消耗電量0. 372 - 0. 744千瓦時。 但是，現有制取層間插層石墨電化學氧化法及其制取層間插層石墨設備效率低，并且電量 消耗要遠遠超出理論計算值（超過200A ? h/kg)。還有類似方法缺點是：要使用大量有毒 并具有爆炸危險的反應劑，耗能高，電能消耗為是200 A ? h/kg石墨。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種層間插層石墨制取設備，解決了現有的制備方法使用 硫酸時，電解液消耗大，并且電能消耗大的問題。
[0005] 本發明所采用的技術方案是包括對石墨混合物進行攪拌和平整厚度的連接管；能 夠接通直流電正極的組合式陽極和能夠接通直流電負極的多孔陰極；組合式陽極和多孔陰 極之間，承載和移動石墨混合物及懸濁液，并使懸濁液接觸組合式陽極的移動式分離器。
[0006] 進一步，所述組合式陽極是葉片式電極，由若干刀式電極組成，刀式電極彼此間距 離為 1 Q-25mm ；
[0007] 進一步，所述連接管安裝在框架上，連接管底部開口，連接管內安裝有水平調整輥 筒，石墨和硫酸溶液的混合物進入連接管內，水平調整輥筒對混合物厚度進行調整并且使 混合物平整，組合式陽極安裝在框架上，組合式陽極與框架絕緣，多孔陰極水平安裝在框架 上、并位于組合式陽極下方，組合式陽極和多孔陰極之間由移動式分離器隔離開，組合式陽 極距離移動式分離器距離為4-14mm，移動式分離器是帶有瓦邊緣和橫斷面的封閉式傳送 帶，連接管的底部開口位于移動式分離器的橫斷面上方，移動式分離器兩端分別裝配有主 動滾筒和拉緊滾筒，拉緊滾筒配有拉緊裝置，用來拉緊傳送帶，主動滾筒配有主動滾筒傳動 裝置，移動式分離器上方的傳送帶位于多孔陰極表面，洗滌機安裝在框架上、位于移動式分 離器下方的傳送帶兩側，用來清洗移動式分離器，洗滌機下方安裝有收料槽，收料槽側邊為 限制側壁。
[0008] 進一步，所述收料槽傾斜安裝在框架上，水流從洗滌機流出，水流沿著傾斜式收料 槽將層間石墨沖入外部的吸濾器中。
[0009] 進一步，所述移動式分離器速度是l_18cm/min。
[0010] 進一步，所述橫斷面上設有若干均勻的凸起，將橫斷面分成若干槽，當移動式分離 器移動時，從連接管中流下的混合物和石墨懸浮液分別位于若干槽內。
[0011] 本發明的有益效果是制造效率高，能耗低。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明石墨混合物的制備方法示意圖；
[0013] 圖2是本發明層間插層石墨制取使用的設備側面示意圖；
[0014] 圖3是本發明層間插層石墨制取使用的設備俯視圖。
[0015] 圖中，1-框架；2-連接管；3-水平調整輥筒；4-組合式陽極；5-多孔陰極；6-主動 滾筒；7-主動滾筒傳動裝置；8-拉緊滾筒；9-拉緊裝置；10-洗滌機；11-收料槽；12-限制 側壁；13-移動式分離器；14-瓦楞邊；15-橫斷面；16-凸起。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0017] 本發明的層間插層石墨制取方法，將石墨與濃度為30% -94%的硫酸按照 (0.5-1.0 cm3) :lg進行攪拌，制成混合物。如圖1所示，為優選的混合物制備方法：采用 501^-1001^的98%濃度硫酸與501^-1001^去離子水攪拌，生成20%-50%濃度的硫酸溶 液，取50-100L，和含碳量99 %的鱗片石墨80-100kg攪拌，制成密度為I. 72g/cm3的漿狀 的混合物，將混合物放入承載用的連接管2內，進入到移動式分離器13的橫斷面上，用水平 調整輥筒3弄平和調整混合物的厚度，在連接管2內添加石墨懸浮液，隨著移動式分離器13 移動，混合物層移動到組合式陽極4下方，將石墨懸浮液層碰到組合式陽極4,接通直流電， 電流密度25 - 42mA/cm2,電流通過石墨和硫酸溶液混合物層，隨著石墨懸浮液的消耗，要往 連接管2內補充新的石墨懸浮液，保證制取層間石墨的流程不間斷運行。當移動式分離器 13在組合式陽極4和多孔陰極之間運動時，石墨懸浮液和混合物在直流電作用下轉變成層 間石墨。
[0018] 本發明方法將強酸電解液中石墨懸浮液送到陽極和陰極之間反應區，隨后放電通 過懸浮液，陽極氧化石墨生成層間插層石墨。電化學過程要消耗懸浮液，在無過多電解液情 況下進行陽極氧化，無需將石墨擠壓到陽極。
[0019] 本發明制取方法使用的設備如圖2和圖3所示，包括框架1，框架1上安裝有底部 開口的連接管2,連接管2內安裝有水平調整輥筒3,石墨和硫酸溶液的混合物進入