一种制备石墨纸的选料装置及选料方法

技术领域

本发明新型属于石墨纸制备技术领域，具体为一种制备石墨纸的选料装置及选料方法。

背景技术

石墨纸是制造各种石墨密封件的基础材料，广泛应用于笔记本电脑、平板显示器、数码摄像机、移动电话等设备。石墨纸是由可膨胀石墨经过压制而成的。可膨胀石墨是天然鳞片石墨通过氧化插层反应, 在石墨片层间插入化合物，而形成的具有层间插层物的石墨。石墨在膨化过程中，需要在高温下，使层间插层物受高热迅速汽化，形成的气体将对石墨片层产生巨大的撑张力，而使可膨胀石墨膨胀，膨胀倍数高达数十倍到数百倍甚至上千倍, 膨胀后的表观容积达250-300mL/g或更大。膨胀后的石墨呈现蠕虫状，大小在零点几毫米到几毫米之间, 在内部具有大量独特的网络状微孔结构，被称为膨胀石墨或石墨蠕虫。

石墨在加热膨化炉中膨化，在膨化过程中膨化好的石墨称为蠕虫，有些石墨膨化不完全或者不能膨化成为蠕虫，称之为死虫。在石墨纸制备过程中，需要利用膨化好的石墨蠕虫来压制石墨纸，如果将没有膨化好的石墨或者死虫混进蠕虫中，将影响压制的石墨纸的质量。因此，在石墨纸制备工艺中，需要将可膨化石墨中的杂质、不能膨化的石墨、死虫分离出去。

加热膨化炉是一种膨化加热炉，石墨从进料口下来后，通过可调燃烧器火焰加热下，迅速膨化，在可调燃烧器热风及风机作用下被送到膨化炉继续膨化，因风力较大，膨化好的石墨直接被输送走，死虫或未膨化的石墨以及杂质降到可调燃烧器火焰前端继续膨化或风力破碎，这样在膨化过程中，只有很少量石墨杂质从膨化加热炉排渣口排出。膨化石墨经过一次除尘后，又将大部分石墨蠕虫分离出去，造成原料的很大浪费，膨化石墨的利用率大大降低。

因此，传统工艺中从膨化炉排出的可膨化石墨中可能会掺杂没有膨化好的石墨、死虫或者杂质，通过膨化炉排渣口简单除尘进入石墨纸机中压制石墨纸，除杂不完全，石墨粉尘也达不到排放标准，造成工艺设备环境被石墨粉尘覆盖，很多没有膨化好的石墨和死虫进入到石墨纸机中，蠕虫和死虫、杂质得不到充分的分离，制备的石墨纸质量得不到保证。

为了解决这一问题，研究一种结构简单、易于操作、能够很好地将蠕虫和死虫分离的装置以及选料方法，选出优质的石墨纸原料的装置具有重要的意义。

发明内容

本发明通过如下技术方案解决技术问题。所述的一种制备石墨纸选料装置，包括膨化炉、燃烧器、集渣箱、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、三级旋风除尘器、四级旋风除尘器、风机、石墨纸机、烟筒、一级进料管、一级出料管、布料器、二级进料管、二级出料管、三级出料管。

膨化炉包括进料口、燃气口、燃气管、排渣口、出料口、膨化炉进料管。燃气管设置在膨化炉的下端，燃烧器通过燃气口与燃气管相连；膨化炉进料管通过膨化炉侧壁斜插进燃气管中，膨化炉进料管上端为进料口；膨化炉下端设置排渣口，在膨化炉进料管所在的侧面的对侧设置出料口。

集渣箱是长方形箱体，包括第一渣灰口、第二渣灰口、第三渣灰口、第四渣灰口、二级除尘器下料口、三级除尘器下料口、四级除尘器下料口、集渣箱出口；第一渣灰口与二级除尘器下料口相对，第二渣灰口与三级除尘器下料口相对，第三渣灰口与四级除尘器下料口相对，集渣箱出料口在集渣箱的尾端，第四渣灰口与集渣箱出料口相对；集渣箱出料口上连接一级进料管。

一级旋风除尘器包括一级除尘器进料口和一级除尘器排出口，一级除尘器进料口在侧面，一级除尘器排出口在上面。一级除尘器进料口与一级进料管相连接，一级除尘器排出口与一级出料管相连接，一级出料管下端连接风机，风机出口连接二级进料管，二级进料管和二级出料管连接在二级旋风除尘器上，二级出料管与三级旋分除尘器相连接，三级旋风除尘器上端连接三级出料管，三级出料管与四级旋风除尘器的烟筒相连接。

布料器连接在一级旋风除尘器的下端，石墨纸机在布料器下端，膨胀石墨通过布料器均匀分布在石墨纸机中。

优化地，一级进料管的横截面小于集渣箱的横截面，由于横截面减小，使其中物料流通的速度增加，可以有效地出去杂质和死虫。

该发明的选料方法如下：

第一，可膨石墨从膨化炉的进料口加入，进入到燃气管内；

第二，燃烧器产生燃气，通过燃气口注入到燃气管内；

第三，加入进来的可膨石墨原料与从燃气口进来的燃气相遇，通过燃烧器的燃气加热，可膨石墨迅速膨化；在燃烧器热风作用下可膨石墨被送到膨化炉内膨化；

因风力较大，较轻的膨化石墨直接被输送走，较重石墨（死虫或未膨化）降到燃烧器火焰前端继续膨化或风力破碎，这样在膨化过程中，只有很少量石墨杂质从膨化炉排渣口排出。

第四，膨化石墨通过膨化炉的出料口排出，进入集渣箱内，石墨杂质、死虫、未膨化好的石墨从膨化炉的排渣口排出。这时大部分石墨通过集渣箱出料口被送入到一级旋风除尘器中。

第五，膨化石墨从膨化炉出来后，进入到集渣箱中，当气体流速降低、输送风速减小时，膨化石墨中颗粒的运动速度逐渐减小，从而产生不均匀流动和不规则脉动。

通过风速变化控制将膨化石墨中较重杂质沉到集渣箱中，因大颗粒杂质的质量远远大于膨化石墨，较轻的膨化石墨以及较小的死虫等通过气力输送进入到一级进料管，因一级进料管截面积变小，流速加快，通过一级除尘器进料口进入一级旋风除尘器中。大颗粒杂质在集渣箱中沉积下来，渣箱定期清理。

第六，物料进入到一级旋风除尘器后，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积底部，通过星型卸料器，定量地向石墨纸机输送膨胀石墨。

第七，一级旋风除尘器效率可达85%，仍然有15%的物料不能进入石墨纸机而被浪费掉，因此，石墨纸选料可以实现可膨胀石墨全部利用和回收，不产生原料浪费。

第八，从一级旋风除尘器出来的尾气在风机的作用下，通过一级出料管、二级进料管进入到二级旋风除尘器，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱，又同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器。

第九，从二级旋风除尘器出来尾气通过二级出料管进入到三级旋风除尘器，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱，再同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器。

第十，从三级旋风除尘器出来尾气通过三级出料管进入到四级旋风除尘器，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱，再次同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器。

第十一，从四级旋风除尘器出来尾气通过烟筒排放，四级旋风除尘器内部的物料借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱，和膨化炉出来物料进入到一级旋风除尘器。

这样在输送过程中，通过膨化炉排渣和四级旋风除尘器后的物料，进入到系统中形成输送浓度增加、压力损失增大、脱尘效率增加的除尘、选料系统。旋风除尘器脱尘效率80%-85%，膨化炉排渣和四级旋风除尘器除尘器效率可达到0.032%--0.0076%，国家规定尾气含尘量≤50mg/m³，即气力输送石墨瞬时浓度≤156.25克/m³即可达到要求，

该装置在试用阶段，生产产量为每天2.5吨，每天生产20小时，折合每小时125千克，风机风量按照1688-3517立方米/小时计算，取最小值1688立方米/小时，波动系数2，这样每立方米可输送148克物料。148克/m³≤156..25克/m³。通过理论计算及实际检测，烟筒排放掉的尾气符合国标要求。

该发明结构简单、易于制造、选料效果好，经实际推广应用以及有关部门检测、评定表明，该装置技术先进、运行稳定，环保可达国际标准，技术方法可行。

附图说明

附图1为本发明选料装置结构示意图。

图示：

1膨化炉、2燃烧器、3集渣箱、4一级旋风除尘器、5二级旋风除尘器、6三级旋风除尘器、7四级旋风除尘器、8风机、9石墨纸机、10烟筒、11一级进料管、12一级出料管、13布料器、14二级进料管、15二级出料管、16三级出料管；

1-1进料口、1-2燃气口、1-3燃气管、1-4排渣口、1-5出料口、1-6膨化炉进料管；

3-1第一渣灰口、3-2第二渣灰口、3-3第三渣灰口、3-4第四渣灰口、3-5二级除尘器下料口、3-6三级除尘器下料口、3-7四级除尘器下料口、3-8集渣箱出口；

4-1一级除尘器进料口、4-2一级除尘器排出口。

具体实施方式

如附图1所示，所述的一种制备石墨纸选料装置，包括膨化炉1、燃烧器2、集渣箱3、一级旋风除尘器4、二级旋风除尘器5、三级旋风除尘器6、四级旋风除尘器7、风机8、石墨纸机9、烟筒10、一级进料管11、一级出料管12、布料器13、二级进料管14、二级出料管15、三级出料管16。

膨化炉1包括进料口1-1、燃气口1-2、燃气管1-3、排渣口1-4、出料口1-5、膨化炉进料管1-6。燃气管1-3设置在膨化炉1的下端，燃烧器2通过燃气口1-2与燃气管1-3相连；膨化炉进料管1-6通过膨化炉1侧壁斜插进燃气管1-3中，膨化炉进料管1-6上端为进料口1-1；膨化炉1下端设置排渣口1-4，在膨化炉进料管1-6所在的侧面的对侧设置出料口1-5。

集渣箱3是长方形箱体，包括第一渣灰口3-1、第二渣灰口3-2、第三渣灰口3-3、第四渣灰口3-4、二级除尘器下料口3-5、三级除尘器下料口3-6、四级除尘器下料口3-7、集渣箱出口3-8；第一渣灰口3-1与二级除尘器下料口3-5相对，第二渣灰口3-2与三级除尘器下料口3-6相对，第三渣灰口3-3与四级除尘器下料口3-7相对，集渣箱出料口3-8在集渣箱3的尾端，第四渣灰口3-4与集渣箱出料口3-8相对；集渣箱出料口3-8上连接一级进料管11。

一级旋风除尘器4包括一级除尘器进料口4-1和一级除尘器排出口4-2，一级除尘器进料口4-1在侧面，一级除尘器排出口4-2在上面。一级除尘器进料口4-1与一级进料管11相连接，一级除尘器排出口4-2与一级出料管12相连接，一级出料管12下端连接风机8，风机8出口连接二级进料管14，二级进料管14和二级出料管15连接在二级旋风除尘器5上，二级出料管15与三级旋分除尘器6相连接，三级旋风除尘器6上端连接三级出料管16，三级出料管16与四级旋风除尘器7的烟筒10相连接。

布料器13连接在一级旋风除尘器4的下端，石墨纸机9在布料器13下端，膨胀石墨通过布料器13均匀分布在石墨纸机9中。

优化地，一级进料管11的横截面小于集渣箱3的横截面，由于横截面减小，使其中物料流通的速度增加，可以有效地出去杂质和死虫。

该发明在工作时，可膨石墨从膨化炉1的进料口1-1加入，首先进入到燃气管内，燃烧器2产生的燃气，通过燃气口1-2注入到燃气管1-3内，加入进来的可膨石墨原料与从燃气口1-2进来的燃气相遇，通过燃烧器2的燃气加热，可膨石墨迅速膨化，在燃烧器2热风作用下被送到膨化炉1内继续膨化，因风力较大，较轻的膨化石墨直接被输送走，较重石墨（死虫或未膨化）降到燃烧器2火焰前端继续膨化或风力破碎，这样在膨化过程中，只有很少量石墨杂质从膨化炉1排渣口1-4排出，膨化石墨通过膨化炉1的出料口1-5排出，进入集渣箱3内，石墨杂质、死虫、未膨化好的石墨从膨化炉1的排渣口1-4排出。这时大部分石墨通过集渣箱出料口3-8被送入到一级旋风除尘器4中。

膨化石墨从膨化炉1出来后，进入到集渣箱3中，当气体流速降低、输送风速减小时，膨化石墨中颗粒的运动速度逐渐减小，从而产生不均匀流动和不规则脉动。通过风速变化控制将膨化石墨中较重杂质沉到集渣箱中，因大颗粒杂质的质量远远大于膨化石墨，较轻的膨化石墨以及较小的死虫等通过气力输送进入到一级进料管11，因一级进料管11截面积变小，流速加快，通过一级除尘器进料口4-1进入一级旋风除尘器4中。大颗粒杂质在集渣箱3中沉积下来，渣箱定期清理。

物料进入到一级旋风除尘器4后，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积底部，通过星型卸料器，定量地向石墨纸机9输送。一级旋风除尘器4效率可达85%，仍然有15%的物料不能进入石墨纸机而被浪费掉，因此，石墨纸选料可以实现可膨胀石墨全部利用和回收，不产生原料浪费。

从一级旋风除尘器4出来的尾气在风机8的作用下，通过一级出料管12、二级进料管14进入到二级旋风除尘器5，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱3，又同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器4。

从二级旋风除尘器5出来尾气通过二级出料管15进入到三级旋风除尘器6，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱3，再同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器4。

从三级旋风除尘器6出来尾气通过三级出料管16进入到四级旋风除尘器7，借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱3，再次同膨化炉出来的物料一同进入到一级旋风除尘器4。

从四级旋风除尘器7出来尾气通过烟筒10排放，四级旋风除尘器7内部的物料借助于离心力将颗粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒沉积进入到集渣箱3，和膨化炉出来物料进入到一级旋风除尘器4。

这样在输送过程中，通过膨化炉1排渣和四级旋风除尘器后的物料，进入到系统中形成输送浓度增加、压力损失增大、脱尘效率增加的除尘、选料系统。旋风除尘器脱尘效率80%-85%，膨化炉排渣和四级旋风除尘器除尘器效率可达到0.032%--0.0076%，国家规定尾气含尘量≤50mg/m³，即气力输送石墨瞬时浓度≤156.25克/m³即可达到要求，

该装置在试用阶段，每天生产膨胀石墨2.5吨，每天生产20小时，折合每小时125千克，风机风量按照1688-3517立方米/小时计算，取最小值1688立方米/小时，波动系数2，这样每立方米可输送148克物料。148克/m³≤156..25克/m³。通过理论计算及实际检测，烟筒排放掉的尾气符合国标要求。

该发明结构简单、易于制造、选料效果好，经实际推广应用以及有关部门检测、评定表明，该装置技术先进、运行稳定，环保可达国际标准，技术方法可行。