柔性石墨纸连续生产方法技术

本发明专利技术属于石墨的化学处理，具体涉及一种柔性石墨纸的连续生产方法，它包括四个化工单元操作，一是先将浓硫酸和氧化剂过氧化氢的混合物预冷后进行反应的石墨的水洗插层反应干燥单元，二是先压滤除去浓酸液后，再进行插层反应的单元，三是采用倾斜４０－７０°的加热炉的加热膨胀单元，四是采用矩形通道式布料器的加压成型单元。该方法实现了全过程的连续生产操作，全过程操作控制简便，设备投资少，无废液排放，产品质量高。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石墨的化学处理，更具体地说涉及一种柔性石墨纸的连续生产方法。关于柔性石墨纸的制备方法，专利文献上有不少报导。涉及制备方法全过程的如欧洲专利EP-406008，该方法包括四步1.天然石墨用氧化剂进行插层反应，2.水洗干燥，3.加热膨胀，4.加压成型。涉及第一步插层反应的有CN85107225，它是将石墨粒子分散在浓硫酸中形成泥浆，在温度低于5℃时使该泥浆与浓度为20-30％(W)的过氧化氢反应。涉及第二步水洗干燥的专利如CN104942，它是在水洗前从石墨浸渍浆液中回收酸，然后添加新的液态氧化介质，再用作石墨的浸渍液。涉及第三、四步加热膨胀与加压成型的有“柔性石墨板材压延机”(中国“碳素”杂志，1992，NO1，P39-44)，该文综述了国外主要厂家的石墨板材压延机及其加热膨胀炉的概况，其中包括美国联合碳化物公司(UCC)、德国西格利(SIGRI)公司、日本东洋炭素株式会社和美国福来特(FLEXITFALIC)公司等的设备。它们采用的加热炉是井式或卧式的，加热方式是电加热或燃气加热。压延设备包括带式的予压机和辊式的压光机，在二者之间设有加热炉，一般采用振动给料器。未见到柔性石墨连续生产方法的报导，上述专利的插层反应都是间歇的浸渍操作，插层后的石墨浆液直接水洗，酸耗量大，废水排放量大。井式或卧式加热膨胀炉的排烟和排料都在较低的温度下进行，造成了蠕虫石墨对有害气体(如SO2)的吸附，从而增加了其硫含量，而燃料在高温段熔融结渣造成清炉不便。加压成型前的振动布料器结构复杂、制造成本高、操作控制困难。本专利技术的目的在于开发一种酸耗少、无废水、产品含硫少、加压成型布料简单而均匀的。本专利技术的包括四个操作单元1.插层反应单元，2.水洗干燥单元，3.加热膨胀单元，4.加压成型单元。所述的插层反应单元包括98％的浓硫酸与20-30％的过氧化氢分别用计量泵计量按100∶(2.5-5)的重量比连续进料到带有冷却夹套的混合器中，二者混合均匀，并将其冷却到5-25℃，粒度为100-16目的天然石墨与上述混合液按重量比1∶(2.5-4)连续加入卧式反应器，反应温度30-60℃，反应停留时间为10-30分钟。所述的水洗干燥单元由袋式连续压滤器、逆流水洗塔、窑式干燥器及废液处理设备构成。通过压滤回收约60％的浓酸液，块状的石墨层间化合物落入变径列管水洗塔的上部，塔顶设搅拌布料器，将其打碎并分散均匀，石墨粒子由塔内列管下沉，洗涤水由塔底进入后逆流而上，塔底石墨粉经连续离心甩干后进入通用的连续窑式干燥器。废酸液与废水混合加磷矿粉作成磷肥。此种水洗操作的用水量仅有直接冲洗或漂洗水用量的十分之一。所述的加热膨胀单元主要由倾斜的电加热炉构成，加热炉轴线与水平面的夹角40-70°。从炉顶部靠压缩空气把可膨胀石墨(石墨层间化合物)带入炉内，在炉子的中部设置排烟口，膨胀后的蠕虫石墨靠压缩空气带出并与其杂质分离，所得蠕虫石墨的膨胀率为260ml/g，灰份为0.4-0.8％，含硫量为1100PPm，加热温度为950-1000℃。所述的加压成型单元主要由矩形通道布料器、带式予压机、加热炉、辊式压光机等构成。矩形通道布料器结构简单、布料均匀、操作控制方便、制造成本低，可以在线监测。该方法的流程结合附图说明如下图1为本专利技术的流程示意图。如图所示，1为氧化剂罐，2为硫酸罐，3为硫酸计量泵，4为氧化剂计量泵，5为混合器，6为反应器，7为石墨贮罐，8为程序给压机，9为对称挤压板，10为软质压滤袋，11为废酸收集器，12为炉顶压缩空气，13为加热膨胀炉，14为废气排出口，15为集料箱，16为矩形通道布料器，17为渣粒受器，18为炉底压缩空气，19为带辊，20为钢带，21为案辊，22为压辊，23为中间加热炉，24为精压辊，25为精压底辊，26为卷挠辊，27为柔性石墨纸卷，28为过磷酸钙槽，29为磷肥反应器，30为磷矿粉槽，31为干燥器，32为废液混合器，33为离心脱水器，34为自来水，35为浆料水洗塔。如图所示，浓硫酸与氧化剂计量后入混合器5，混合冷却后与石墨粉进入反应器6，反应后生成的石墨层间化合物(可膨胀石墨)连续压滤后落入水洗塔35，废浓酸与废水混合后入磷肥反应器29。块状可膨胀石墨在水洗塔顶搅拌分散后与水逆流接触洗涤，离心脱水干燥后进入加热膨胀炉13，所得蠕虫石墨经矩形通道布料器16布料，带辊19予压，中间加热炉23加热，压光辊25、26压光后收卷。本专利技术柔性石墨纸的连续生产方法的优点是显而易见的。1.实现了全过程的连续化生产操作。2.柔性石墨纸达到了国优标准，密度0.95克/cm3，抗强度4.9MPa，压缩率35-55％，回弹率29％，含硫量800-1000PPm，氯含量23PPm，表面光滑。3.设备投资少，如年产100吨柔性石墨纸装置的全部投资300-350万，仅相当于同等进口设备的1/5-1/6。4.水耗量少，无废液排放。5.全过程操作控制简单，能实现全过程的自动化操作控制。6.斜式加热膨胀炉降低了蠕虫石墨的硫含量。低温下排渣，易清炉。7.矩形通道布料器保证了柔性石墨纸纵向和横向的均匀性，而且制造成本低、操作控制简便。实施例年产100吨柔性石墨纸的操作工艺指示如下粒度80目，含碳99％，石墨用量20公斤/时，98％浓硫酸60公斤/小时，30％的过氧化氢2公斤/小时。混合液冷却至10℃，插层反应温度40℃，反应停留时间15分钟，加热膨胀温度980℃，二次加热温度800℃。所得柔性石墨纸的测试指标如下厚度0.3mm，宽度1000mm，长度100m/卷，密度1.0克/cm3，抗粒强度4.5MPa，压缩率40％，回弹率20％，硫含量1000PPm，氯含量25PPM。权利要求1.一种柔性石墨纸的连续生产方法，由石墨插层反应单元、水洗干燥单元、加热膨胀单元和加压成型单元所构成，其特征在于所述的插层反应单元是将浓硫酸与氧化剂过氧化氢混合的同时，将该混合液冷却到5-25℃，然后进行连续插层反应。2.如权利要求1所述的连续生产方法，其特征在于所述的水洗干燥单元是先将浓酸液用袋式连续压滤器压滤后，再进行逆流变径的塔式水洗的方法。3.如权利要求1所述的连续生产方法，其特征是所述的加热膨胀单元采用倾斜40-70°，而且在中部排烟的加热膨胀炉。4.如权利要求1所述的连续生产方法，其特征是所述的加压成型单元采用矩形通道布料器。5.如权利要求1、2或3所述的连续生产方法，其特征在于所述的加压成型单元采用矩形通道布料器。全文摘要本专利技术属于石墨的化学处理，具体涉及一种柔性石墨纸的连续生产方法，它包括四个化工单元操作，一是先将浓硫酸和氧化剂过氧化氢的混合物预冷后进行反应的石墨的水洗插层反应干燥单元，二是先压滤除去浓酸液后，再进行插层反应的单元，三是采用倾斜40-70°的加热炉的加热膨胀单元，四是采用矩形通道式布料器的加压成型单元。该方法实现了全过程的连续生产操作，全过程操作控制简便，设备投资少，无废液排放，产品质量高。文档编号C04B35/52GK1122788SQ9411775公开日1996年5月22日 申请日期1994年11月9日 优先权日1994年11月9日专利技术者要立中, 付建新, 牛志立, 张金喜, 王常孝, 仇龙生 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性石墨纸的连续生产方法，由石墨插层反应单元、水洗干燥单元、加热膨胀单元和加压成型单元所构成，其特征在于所述的插层反应单元是将浓硫酸与氧化剂过氧化氢混合的同时，将该混合液冷却到５－２５℃，然后进行连续插层反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：要立中，付建新，牛志立，张金喜，王常孝，仇龙生，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，山西壶关化工集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]