[发明专利]一种水泥材料用石墨烯添加液制备装置

权利要求书

1.一种水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，主体结构包括计重料斗、加料泵、搅拌釜、螺杆泵和循环箱；计重料斗与加料泵连接，加料泵与搅拌釜连接，搅拌釜与螺杆泵连接，螺杆泵与循环箱连接；计重料斗用以承装膨胀石墨，通过计量控制物料添加量；加料泵用以驳运膨胀石墨；搅拌釜用以剪切搅拌物料，通过加热提高物料分散共混效果并进行杀菌；螺杆泵用以研磨物料并制造射流压力；循环箱用以保证物料循环和研磨的射流释压。

2.根据权利要求1所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，计重料斗与加料泵之间设置有加料泵吸入阀，加料泵与搅拌釜之间设置有加料泵排出阀，搅拌釜与螺杆泵之间设置有搅拌釜排出阀，螺杆泵的首端和尾端均与循环箱连接，螺杆泵的首端与循环箱之间设置有螺杆泵吸入阀，螺杆泵的尾端与循环箱之间设置有高压射流阀，加料泵吸入阀与加料泵排出阀之间、搅拌釜的顶部和螺杆泵与排出阀之间均设置有压力表。

3.根据权利要求2所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，搅拌釜的侧壁上由上至下依次设置有通气阀、充水阀、充液阀和观察窗，螺杆泵的尾端还设置有排出阀，循环箱的顶部设置有通气管，底部设置有取样阀。

4.根据权利要求1或3所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，加料泵由加料泵电机驱动，搅拌釜由搅拌釜电机驱动，螺杆泵由螺杆泵电机驱动。

5.根据权利要求4所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，加料泵为螺旋泵；搅拌釜为电加热式搅拌釜；螺杆泵为高压泵；高压射流阀能够产生高压。

6.根据权利要求5所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，制备石墨烯添加液的具体工艺过程如下：

第一步、充填物料：将2-6质量份膨胀石墨，装入计重料斗，通过充水阀向搅拌釜内充注93-97质量份淡水，通过充液阀向搅拌釜内充注0.3-1质量份调整剂，搅拌釜内的空气通过通气阀排出，当搅拌釜加热到95-98℃时启动搅拌釜并以3000r/min的速度运转；

第二步、剪切共混：启动加料泵，膨胀石墨经加料泵吸入阀进入加料泵后经加料泵排出阀进入搅拌釜，搅拌釜内的空气经通气阀排出，膨胀石墨全部进入搅拌釜后，停止加料泵，搅拌釜继续搅拌15-18min，完成对淡水/调整剂/膨胀石墨的剪切搅拌共混，停止搅拌；

第三步、驳运射流：打开搅拌釜排出阀，启动螺杆泵，将转速设定为1200r/min，搅拌釜内的共混液经搅拌釜排出阀进入螺杆泵，螺杆泵对共混液进行研磨，当螺杆泵出口压力达到120kg/cm²时，高压射流阀自动开启并将共混液射流到循环箱内，循环箱内的压力由通气管平衡，当螺杆泵与排出阀之间的压力表显示为0时，通过观察窗确认搅拌釜内的物料排空后，停止螺杆泵，此时，搅拌釜内的共混液已全部射流驳运到循环箱内，完成驳运射流；

第四步、循环射流：开启螺杆泵吸入阀，再次启动螺杆泵，将转速设定为1200r/min，循环箱内的共混液经螺杆泵吸入阀进入螺杆泵，螺杆泵对共混液再次进行研磨，当螺杆泵出口压力达到120kg/cm²时，高压射流阀自动开启并将共混液射流到循环箱内；连续循环射流6-8min，经循环研磨和射流，膨胀石墨分子层片被充分打开，由石墨生成为石墨烯，并与淡水均匀分散，通过取样阀取样检测，当循环箱内共混液达到设定指标后，将螺杆泵的转速下降到300r/min，螺杆泵出口压力下降到0.5kg/cm²，高压射流阀自动关闭，完成循环射流；

第五步、收装成品：打开排出阀，循环箱内的共混液经排出阀排出，得到石墨烯分散液，即石墨烯添加液。

7.根据权利要求6所述的水泥材料用石墨烯添加液制备装置，其特征在于，第一步涉及的淡水的pH值为6.5-7；膨胀石墨已引入了羧基、环氧基、羟基含氧官能团，粒度为80目、膨胀倍数≥400、碳含量为99.9％、灰分＜0.1％、pH值为4-7、SO₄^2-≤1000ppm、Fe≤100ppm、Cr≤100ppm；调整剂为水分≤5％、Fe≤10ppm的聚乙烯吡咯烷酮PVP-K300。