[发明专利]可膨胀石墨制造方法及其装置

说明书

本发明涉及可膨胀石墨的制造方法及其装置。

天然石墨为碳原子六角网状平面重叠结构。用人工方法在石墨层间加入异类分子，使之与碳原子结合形成化合物，即成为可膨胀石墨。可膨胀石墨经高温处理，其层间化合物即迅速分解出气体，沿石墨晶片C轴方向上膨胀而成为蠕虫状石墨，进而可加工成各种密封元件或用于其它领域。

可膨胀石墨的制造方法，迄今为止有化学法和电化学法。化学法是采用浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂与石墨一起浸泡，然后经水洗、脱水、干燥而成。因存在操作条件差、污染严重和质量不易控制等缺点，已开始被电化学法所取代。

电化学法的基本原理是：在盛有电化学溶液的槽内装入电极板，待处理的石墨放入电极中间，两个电极通电，对石墨进行氧化处理。再经水洗、干燥，得到可膨胀石墨。

目前，已有日本、美国等国家和我国的一些科研单位对电化学法进行了研究，有些已用于生产。

在这些装置中，普通存在以下缺点：

1、装置较小，一般为一台直流电源控制一个或一组反应槽，且单槽产量低，产量稍大时即需要设置多台生产装置。由于装置的限制，反应是逐槽进行的。即在每一个反应槽内加入石墨原料和电化学溶液，安装好极板及连线，通电。处理一定时间后断电，取出极板，再取出石墨，经水洗、干燥得到可膨胀石墨，然后冲洗反应槽，准备下一个生产过程。显然工艺复杂，不能形成连续生产，生产效率低。同时在各反应槽之间，原料及溶液的加入量及其比例，电化学溶液的成分、浓度、反应过程中的温度，以及电流、电压等均有差异，使产品质量难以控制。

2、溶液处于静止状态，槽内各个部分的溶液成分、浓度、温度也存在差异，有时甚至出现局部高温现象。影响产品质量。

3、因为装置较小，难以形成较大范围的均匀电化学场，因此对槽内不同位置的石墨粒子的层间化合物的插入量不同，故产物的性能不同，影响产品质量。

4、为克服2、3条的缺点，有些装置加了搅拌机构，这又使装置复杂化。

5、有些装置的一个极板或多个极板插入原料中，极板反复拆、装，不仅麻烦，而且极板容易钝化。影响产品质量。

本发明的目的在于提供一种可膨胀石墨的制造方法及其装置，使生产过程形成连续化生产，提高生产效率，同时提高产品质量。

为此，本发明针对现有生产装置的缺点采取了以下方法：

1、加大反应槽的长度，同时也加大了极板的长度，从而在两块极板间可以放入较多（至少三个以上）的料箱，每一个料箱即为一个反应单元。可以在不断电的情况下取出处理完毕的料箱和放入新的料箱，形成连续生产。极板固定安装在反应槽的两侧，不再插入原料中，避免了反复拆、装，简化了工艺。极板面积增大，可以形成较大范围的均匀电化学场，有利于提高产品质量。

2、对电化学溶液进行集中处理，并使其处于流动状态。为此设置了集液池、进液池、泵、过滤器等及相应管路，在进液池内对溶液进行调配、补充，并不断地向反应槽内供应充足的溶液，可以使反应槽内溶液的成分、浓度、温度等参数保持稳定、均匀，有利于提高产品质量。

3、由于上述1、2条的措施，使多个分散的生产装置组合成大的生产装置，从而可以采用大的直流电源，使电参数易于监控。

为实现以上方法，本发明设计了以下的生产装置：装置的外围是一个长方形的反应槽，槽的长度应保证在极板之间能够装入三个以上的料箱，实际应用中料箱的数量可以在10个以上。槽内装入电化学溶液。槽的两端分别设置一个容积较大的集液池和进液池，进行溶液的调配、补充、控制与过滤，两池均和反应槽相通。通过一个泵把溶液从集液池抽到进液池中进行循环。槽的两侧靠近槽壁的位置上各装入一块极板，极板的上边伸出槽外并用螺钉压紧在铜排上，铜排再通过导线和直流电源相连。料箱用可透过溶液的非导电材料制成，装入待处理的石墨。料箱放在两块极板之间，并使石墨完全浸入溶液中。

下面结合附图作进一步说明：

附图1为可膨胀石墨制造装置的俯视图，附图2为A-A剖面的剖视图。

该装置包括溶液输送管（1）、泵（2）、过滤器（3）、直流电源（4）、导线（5）、集液池（6），反应槽（7）、铜排（8），料箱（9），石墨（10），极板（11）、进液池（12）等部分。