一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，用于石墨提纯技术领域。包括气瓶、等离子体发生器、石墨反应罐、离心分离机、杂质罐、组合剂溶解罐、石墨前驱体罐、石墨储罐、石墨料斗、第一进料阀、输料泵进料阀，其中等离子体发生器包括进气口、出气口、接地装置，石墨反应罐包括加热管、气体分布器、溶剂入口、搅拌器、底板，气体分布器为U型管，包括横管、两根竖管、气口、气孔，气口在横管上。该发明专利技术针对等离子体石墨提纯中存在的问题，利用等离子体技术进行石墨提纯的工艺，易于操作，设备简单，容易制造，成本低，降低成本，保护环境，使等离子体法制备的高纯石墨产品质量好、生产能耗有效降低。

A plasma injection purification device for high purity graphite

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置
本专利技术属于石墨提纯
，具体为一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置。
技术介绍
石墨资源在我国的资源中，产量和储量均具有十分重要的地位，作为工业原料，具有十分重要的应用。在应用中，由于其在石墨矿中含量低，杂质含量高，严重影响了其在各种行业中的应用。为此，人们将经过浮选后的石墨原料进行人工提纯，出现了物理法和化学法提纯技术。两类方法从设备和原料、试剂角度看，各有优势，从得到的石墨品位来看，物理法中的高温法可以得到更高的固定碳含量的石墨。但是其制备装置由于工艺的需要，需隔绝空气，要耐受2600℃以上的高温，在提纯过程中产生大量的杂质挥发物，对设备炉膛的抗污染能力要求高，而且目前应用艾奇逊炉的生产工艺，都是间歇式生产，很难实现连续化作业。气体放电等离子体可以实现化学变化并且产生高温气氛，利用电弧等离子体的这一性质，人们将其利用到石墨提纯
中，但是设备复杂，成本高，很难工业化生产。实际上气体放电等离子体有很多放电模式，不同放电模式产生的高能粒子不同，具有的化学活性也不一样。介质阻挡放电等离子体具有可以在大气压下放电的优势，设备制造简单，易于操作，但是产生的粒子化学效能小于辉光放电，尤其在大尺度放电的过程中，对放电结构、激励电源等都提出了很高的要求。人们将这种介质阻挡放电等离子体应用到石墨提纯的
中，选择多针-板式放电结构，采用分区激励法可以产生大尺度的规模效应，产生微流注携辉光放电等离子体模式，但是气体放电间隙越小，产生的活性粒子能量和浓度越高，越具有应用的优势，窄的放电间隙极大地限制了处理固体物料的能力。而石墨在常温下就是固体原料，因此处理物料量有限，很难将其应用到工业上，很难改善物理法石墨提纯存在的问题。因此，针对等离子体在石墨提纯
中的应用问题，研究一种易于制造，在石墨提纯
中提纯效果好、成本低的等离子体注入式石墨提纯装置，解决现有技术问题具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置。本专利技术通过如下技术方案解决技术问题。所述的一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，包括：气瓶、等离子体发生器、石墨反应罐、离心分离机、杂质罐、组合剂溶解罐、石墨前驱体罐、石墨储罐、石墨料斗、第一进料阀、输料泵、第二进料阀、第三进料阀、第四进料阀、第五进料阀、第六进料阀。等离子体发生器包括进气口、出气口、接地装置。石墨反应罐包括加热管、气体分布器、溶剂入口、搅拌器、底板；气体分布器为U型管，包括横管、两根竖管、气口、气孔，气口在横管上，通过第六进料阀与等离子体发生器的出气口相连，在竖管上布满交错的气孔；为了使等离子体与石墨充分接触，气体分布器根据石墨反应罐、等离子体发生器处理物料量的多少，可以设置多个，由此设计气体分布器的另一种结构是，气体分布器的个数≥1，这些U型管的横管交叉连接在一起，交叉点连接处为气口，从同一个气口进来的气体到达不同的U型管的竖管，从竖管的气孔进入石墨反应罐中；加热管在石墨反应罐外部缠绕，搅拌器在石墨反应罐中间，气体分布器U型管的两根竖管分布在搅拌器两侧，长度小于石墨反应罐高度，横管位于搅拌叶底端和底板之间，溶剂入口在石墨反应罐上部。等离子体发生器放电结构为多针-板式放电结构，采用分区激励式大气压非平衡等离子体产生模式，等离子体发生器一侧设置进气口，另一侧设置出气口，下部设置接地装置；气瓶与进气口相连，出气口与第六进料阀相连，第六进料阀另一端与石墨反应罐相连，石墨反应罐内，底部设置气体分布器，石墨反应罐外设置加热管，上部设置溶剂入口；石墨料斗直接连接在石墨反应罐上部另一侧，将石墨直接通过石墨料斗注入到石墨反应罐中；石墨反应罐下方设置第一进料阀，第一进料阀与输料泵相连，输料泵连接到离心分离机上；离心分离机下面分别设置第二进料阀、第三进料阀，第二进料阀与杂质罐相连，第三进料阀与石墨前驱体罐相连；组合剂溶解罐与第四进料阀相连，第四进料阀另一侧连接到石墨前驱体罐上，组合剂通过第四进料阀打入到石墨前驱体罐中；石墨前驱体罐下方与第五进料阀相连，第五进料阀另一侧与石墨储罐相连。等离子体石墨提纯技术，最大的难点是放电等离子体如何与石墨很好的接触，同时，为了提高反应速率，传质过程非常重要，为此，在上述设计的基础上，石墨反应罐中的气体分布器的作用十分重要，特做如下优化设计：不改变气体分布器的结构，设置多个气体分布器，造成结构复杂，操作和维修难度大，在气体分布器气口处设置旋转装置，使气体分布器在石墨反应罐中按照与搅拌器相反的方向旋转，从而实现石墨物料与等离子体充分接触，保证传质速率，提高反应速度。本专利技术的石墨提纯装置在工作时，首先将石墨反应罐预热到制定温度，再将石墨粉料通过石墨料斗注入到石墨反应罐中，在搅拌下将溶剂从溶剂入口注入到石墨反应罐中，石墨反应罐一直处于不同搅拌速度的搅拌过程中；石墨粉料加入到石墨反应罐后，加入溶剂，石墨粉料在石墨反应罐中形成石墨悬浮液。其次，将气瓶与等离子体发生器的进气口相连，启动等离子体发生器，打开第六进料阀，将等离子体发生器放电产生的活性粒子直接注入到石墨反应罐中，通过气体分布器均匀地分布在石墨反应罐中，随着搅拌器的搅动，使等离子体活性粒子与石墨悬浮液在石墨反应罐中发生化学反应。第三，将石墨反应罐中反应后的物料通过输料泵注入到离心分离机中，在离心分离中先通过低转速分离，分离后打开第二进料阀，将离心固体注入到杂质罐中，注入后关闭第二进料阀；然后进行高转速分离作用，分离后打开第三进料阀将离心固体注入到石墨前驱体罐中，注入后关闭第三进料阀。第四，这时打开第四进料阀，将组合剂溶液注入到石墨前驱体罐中，进行一定时间的反应。反应结束后打开第五进料阀，将产物排放到石墨储罐中。放电等离子体产生的活性粒子与石墨作用后，引入羧基、环氧基等基团，使石墨层间域增大，石墨集合体被解理，在不同转速的离心下，利用等离子体处理后的石墨，即石墨前驱体，与杂质比重不同分离出杂质，得到纯净的石墨前驱体，它与组合剂作用后，去除羧基、环氧基等基团，恢复石墨结构，从而达到去除杂质的目的。利用此装置，可以通过如下步骤进行石墨提纯：A．等离子体活性粒子的制备过程，将氧气注入到介质阻挡放电等离子体发生器中，启动高压电源进行放电，产生等离子体活性粒子。B．将石墨粉料和溶剂分别加入到石墨反应罐中，充分搅拌，逐渐升高温度，达到一定温度后，停止加热，保温，得到石墨悬浮液。C．将步骤A得到的等离子体活性粒子通入到步骤B中的石墨反应罐中，使等离子体活性粒子与石墨悬浮液充分反应，反应一定时间，得到反应产物。D．将步骤C得到的反应产物注入到离心分离机中，在低于200r/min的转速下进行离心分离，将离心残渣分离出去，分离出去的离心残渣为石墨中的杂质成分，保留离心液。E．将步骤D中的分离出去残渣后剩余的离心液在高于7000r/min的转速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，其特征在于：包括气瓶、等离子体发生器、石墨反应罐、离心分离机、杂质罐、组合剂溶解罐、石墨前驱体罐、石墨储罐、石墨料斗、第一进料阀、输料泵、第二进料阀、第三进料阀、第四进料阀、第五进料阀、第六进料阀，其中等离子体发生器包括进气口、出气口、接地装置，石墨反应罐包括加热管、气体分布器、溶剂入口、搅拌器、底板，气体分布器为U型管，包括横管、两根竖管、气口、气孔，气口在横管上，通过第六进料阀与等离子体发生器的出气口相连，在竖管上布满交错的气孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，其特征在于：包括气瓶、等离子体发生器、石墨反应罐、离心分离机、杂质罐、组合剂溶解罐、石墨前驱体罐、石墨储罐、石墨料斗、第一进料阀、输料泵、第二进料阀、第三进料阀、第四进料阀、第五进料阀、第六进料阀，其中等离子体发生器包括进气口、出气口、接地装置，石墨反应罐包括加热管、气体分布器、溶剂入口、搅拌器、底板，气体分布器为U型管，包括横管、两根竖管、气口、气孔，气口在横管上，通过第六进料阀与等离子体发生器的出气口相连，在竖管上布满交错的气孔。


2.根据权利要求1所述的一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，其特征在于：气体分布器的个数≥1，这些U型管的横管交叉连接在一起，交叉点连接处为气口，从同一个气口进来的气体到达不同U型管的竖管，从竖管的气孔进入石墨反应罐中。


3.根据权利要求1所述的一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，其特征在于：加热管在石墨反应罐外部缠绕，搅拌器在石墨反应罐中间，气体分布器U型管的两根竖管分布在搅拌器两侧，长度小于石墨反应罐高度，横管位于搅拌叶底端和底板之间，溶剂入口在石墨反应罐上部。


4.根据权利要求1所述的一种等离子体注入式高纯石墨提纯装置，其特征在于：等离子体发生器一侧设置进气口，另一侧设置出气口，下部设置接地装置；气瓶与进气口相连，出气口与第六进料阀相连，第六...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春莲，徐元成，段辉，秦立达，路丹丹，
申请(专利权)人：黑龙江工业学院，鸡西市普晨石墨有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23