高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置及其工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石墨烯合金领域，尤其涉及高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置及其工艺，装置包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线防爆监控；本发明专利技术有益效果在于：利用高铝粉煤灰资源；浓硫酸循环利用；制取石墨烯合金材料成本低。

【技术实现步骤摘要】
高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置及其工艺
本专利技术涉及石墨烯合金领域，尤其涉及高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置及其工艺。
技术介绍
作为迄今为止强度最大、导电性能最好的新型材料，石墨烯一直是中国、美欧等多国科学家竞相研究的课题。石墨烯属于纳米级材料，因此它本身就具有纳米粒子所应有的表面活性状态，容易与其他材料粒子结合。目前纳米粒子最主要的应用是作为其他非纳米材料改性时的填充材料，在保留了石墨烯良好特性的同时，其强度显著提高。石墨烯生产成本昂贵，价格比黄金高很多倍，严重影响石墨烯产业化推广应用。中国每年产生几千万吨高铝粉煤灰，目前绝大部分不经任何处理废弃堆放，在占用大量土地的同时还形成第二次污染，尤其是污染环境(如地下水、扬尘)，而高铝粉煤灰中富含的铝、硅、铁、钛、锂等氧化物没有得到有效利用，形成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术为克服上述的不足之处，目的在于利用高铝粉煤灰制取石墨烯合金材料，减少环境污染，降低石墨烯合金生产成本。本专利技术是通过以下技术方案达到上述目的：高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线防爆监控。作为优选，水洗岛包括高温高铝粉煤灰智能输送器、电动搅拌器Ⅰ、纯净清水池、水洗池、电动机Ⅰ、固液分离器Ⅰ；高温高铝粉煤灰智能输送器、纯净清水池与水洗池连接，水洗池内设有电动搅拌器Ⅰ，电动搅拌器Ⅰ与电动机Ⅰ连接，水洗池底部与固液分离器Ⅰ连接，固液分离器Ⅰ与脱硅岛、氢氧化物岛连接；高温高铝粉煤灰智能输送器将高温高铝粉煤灰、纯净清水池将清水送入水洗池内，电动机Ⅰ驱动电动搅拌器Ⅰ对高温高铝粉煤灰和清水进行充分搅拌后送入固液分离器Ⅰ内进行固液分离，溶于水的氢氧化物溶液送氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱硅岛脱硅。作为优选，脱硅岛包括浓硫酸罐、电动搅拌器Ⅱ、电动机Ⅱ、脱硅池、电加热器、固液分离器Ⅱ；所述脱硅池与固液分离器Ⅰ、浓硫酸罐连接，脱硅池内设有电动搅拌器Ⅱ，电动搅拌器Ⅱ与电动机Ⅱ连接，脱硅池底部设有电加热器，脱硅池下部与固液分离器Ⅱ连接，固液分离器Ⅱ与脱硫岛、二氧化硅岛连接；固液分离器Ⅰ分离的不溶于水的固体物质和浓硫酸罐中的浓硫酸一起送入脱硅池内，电动机Ⅱ驱动电动搅拌器Ⅱ对固体物质和浓硫酸进行充分搅拌后送入固液分离器Ⅱ内进行固液分离，溶于浓硫酸的溶液送入脱硫岛，不溶于浓硫酸的固体物质送二氧化硅岛。作为优选，铝合金岛包括三氧化铝智能输送器、碳黑智能输送器、CO罐、等离子体催化器、催化芯反应室、远程防爆监控器、过滤网、CO2捕集系统、CO2分离器；所述三氧化铝智能输送器、碳黑智能输送器、CO罐与等离子体催化器连接，等离子体催化器与催化芯反应室连接，催化芯反应室内设有过滤网，催化芯反应室与CO2捕集系统、铝合金岛连接，CO2捕集系统与CO2分离器连接，CO2分离器与碳黑智能输送器连接，远程防爆监控器在线监测催化芯反应室。高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产工艺，包括以下步骤：1)打开各系统电源开关，远程防爆监控中心岛对全系统各环节实行在线防爆监控，以及实时监控温度、压力，以及对周边环境监控；2)将高温高铝粉煤灰岛内900—1600℃高温的高铝粉煤灰送入超重力水洗池，脱去高铝粉煤灰溶于水的氧化物，溶于水的氢氧化物溶液送氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱硅岛脱硅；3)脱硅岛将上一步的不溶于水的固体物质与浓硫酸反应，溶于浓硫酸的溶液送入脱硫岛，不溶于浓硫酸的固体物质送二氧化硅岛；脱硅岛完成主反应：Al2O3+3H2SO4——Al2(SO4)3+3H2O(1)Fe2O3+3H2SO4——Fe2(SO4)3+3H2O(2)TiO2+H2SO4——TiOSO4+H2O(3)4)脱硫岛的电热熔炉在650—2300℃的环境下脱硫，产生氧化铁、二氧化钛、三氧化二铝；氧化铁送氧化铁岛、二氧化钛送二氧化钛岛，三氧化二铝送铝合金岛，脱硫岛产生的硫氧化物收聚制浓硫酸循环使用；脱硫岛完成主反应：Fe2(SO4)3——Fe2O3+2SO2+SO3+O2(4)TiOSO4——TiO2+SO3(5)AL2(SO4)3——AL2O3+3SO3(6)5)铝合金岛将上一步输送的三氧化二铝在等离子体环境下，与碳、一氧化碳还原反应，产生高纯度铝合金；反应温度为2000—2300℃；铝合金岛完成主反应：2Al2O3+3C——4Al+3CO2(7)Al2O3+3CO——2Al+3CO2(8)6)将二氧化硅岛的二氧化硅、氧化铁岛的氧化铁、二氧化钛岛的二氧化钛、铝合金岛的铝合金、石墨烯粉岛的石墨烯粉、辅助原料岛的辅助原料，按比例智能输送到石墨烯合金合成岛制取石墨烯合金材料产品。作为优选，脱硫岛产生的氧化铁、二氧化钛、三氧化二铝采用不同的分离温度进行分离，氧化铁的分离温度为650—900℃，二氧化钛的分离温度为1550—1600℃，三氧化二铝的分离温度为2000—2400℃。本专利技术的有益效果在于：一是有效利用高铝粉煤灰资源，减少高铝粉煤灰堆积引起的水污染、土地污染，有效利用高铝粉煤灰中富含的铝、硅、铁、钛、锂等氧化物，避免资源浪费；二是浓硫酸循环利用，减少生产成本；三是制取石墨烯合金材料较目前国内外其它技术降低成本60％以上，使石墨烯合金材料能够实现推广应用。附图说明图1是本专利技术装置的结构示意图；图2是本专利技术的水洗岛的结构示意图；图3是本专利技术的脱硅岛的结构示意图；图4是本专利技术的铝合金岛的结构示意图；图5是本专利技术实施例2的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例1：如图1所示，高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线防爆监控。高温高铝粉煤灰岛，包括热电的燃高铝煤锅炉，燃高铝煤锅炉的燃烧温度为900—1600℃。如图2所示，水洗岛包括高温高铝粉煤灰智能输送器、电动搅拌器Ⅰ、纯净清水池、超重力水洗池、电动机Ⅰ、固液分离器Ⅰ；高温高铝粉煤灰智能输送器、纯净清水池与水洗池连接，水洗池内设有电动搅拌器Ⅰ，电动搅拌器Ⅰ与电动机Ⅰ连接，水洗池底部与固液分离器Ⅰ连接，固液分离器Ⅰ与脱硅岛、氢氧化物岛连接；高温高铝粉煤灰智能输送器将高温高铝粉煤灰、纯净清水池将清水送入水洗池内，电动机Ⅰ驱动电动搅拌器Ⅰ对高温高铝粉煤灰和清水进行充分搅拌后送入固液分离器Ⅰ内进行固液分离，溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，其特征在于包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线防爆监控。

【技术特征摘要】
1.高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，其特征在于包括：高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛、氢氧化物岛、二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛、石墨烯合金合成岛、远程防爆监控中心岛，高温高铝粉煤灰岛、水洗岛、脱硅岛、脱硫岛、铝合金岛依次连接，水洗岛与氢氧化物岛连接，脱硅岛与二氧化硅岛连接，脱硫岛与氧化铁岛、二氧化钛岛连接，二氧化硅岛、氧化铁岛、二氧化钛岛、铝合金岛、石墨烯粉岛、辅助原料岛与石墨烯合金合成岛连接；远程防爆监控中心岛实行在线防爆监控。2.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，其特征在于，水洗岛包括高温高铝粉煤灰智能输送器、电动搅拌器Ⅰ、纯净清水池、超重力水洗池、电动机Ⅰ、固液分离器Ⅰ；高温高铝粉煤灰智能输送器、纯净清水池与水洗池连接，水洗池内设有电动搅拌器Ⅰ，电动搅拌器Ⅰ与电动机Ⅰ连接，水洗池底部与固液分离器Ⅰ连接，固液分离器Ⅰ与脱硅岛、氢氧化物岛连接；高温高铝粉煤灰智能输送器将高温高铝粉煤灰、纯净清水池将清水送入水洗池内，电动机Ⅰ驱动电动搅拌器Ⅰ对高温高铝粉煤灰和清水进行充分搅拌后送入固液分离器Ⅰ内进行固液分离，溶于水的氢氧化物溶液送氢氧化物岛，不溶于水的固体物质送脱硅岛脱硅。3.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，其特征在于，脱硅岛包括浓硫酸罐、电动搅拌器Ⅱ、电动机Ⅱ、脱硅池、电加热器、固液分离器Ⅱ；所述脱硅池与固液分离器Ⅰ、浓硫酸罐连接，脱硅池内设有电动搅拌器Ⅱ，电动搅拌器Ⅱ与电动机Ⅱ连接，脱硅池底部设有电加热器，脱硅池下部与固液分离器Ⅱ连接，固液分离器Ⅱ与脱硫岛、二氧化硅岛连接；固液分离器Ⅰ分离的不溶于水的固体物质和浓硫酸罐中的浓硫酸一起送入脱硅池内，电动机Ⅱ驱动电动搅拌器Ⅱ对固体物质和浓硫酸进行充分搅拌后送入固液分离器Ⅱ内进行固液分离，溶于浓硫酸的溶液送入脱硫岛，不溶于浓硫酸的固体物质送二氧化硅岛。4.根据权利要求1所述的高铝粉煤灰制石墨烯合金材料的生产装置，其特征在于，铝合金岛包括三氧化二铝智能输送器、碳黑智能输送器、CO罐、等离子体催化器、催化芯反应室、远程防爆监控器、过滤网、CO2捕集系统、CO2分离器；所述三氧化二铝智能输送器、碳黑智能输送器、CO罐与等离子体催化器连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：程礼华，程皓，
申请(专利权)人：程礼华，
类型：发明
国别省市：浙江;33