Способ получения расширенного графита и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области получения расширенного графита, применяемого при изготовлении гибких элементов для машиностроения, теплоизоляции для высокотемпературных печей и в других отраслях техники. Цель изобретения состоит в повышении производительности процесса. Для достижения цели порошок окисленного графита подают в подогретый до 100 - 200С поток газа-носителя (воздуха или азота), расширяют поток в 10 - 25 раз с одновременной термообработкой до 600 - 1000С. Устройство для осуществления способа, содержащее обогреваемую цилиндрическую камеру, средства для подачи окисленного графита и удаления расширенного, дополнительно снабжено последовательно установленными и соединенными подогревателем газа-носителя, емкостью для смешения окисленного графита с подогретым газом-носителем и трубкой для подачи смеси окисленного графита с газом-носителем в цилиндрическую камеру. Нижний торец трубки установлен на расстоянии от нижнего торца камеры, равном 0,3 - 0,5 ее высоты, при отношении внутреннего диаметра камеры к внутреннему диаметру трубки 3,16 - 5. Производительность процесса 2,8 - 8 кг/ч, плотность расширенного графита 0,002 - 0,01 г/см3. 2 с. п. ф-лы, 1 з. п. ф-лы, 1 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к области получения расширенного графита, применяемого при изготовлении гибких элементов для машиностроения, теплоизоляции для электротехники и других отраслей. Цель изобретения заключается в повышении производительности. На чертеже представлена схема устройства для получения расширенного графита. Устройство содержит цилиндрическую камеру 1 с электронагревателем 2, последовательно установленные и соединенные источник сжатого газа 3 с расходомером газа 4, подогреватель газа-носителя 5, смеситель 6 газа-носителя с окисленным графитом с установленным на нем питателем 7 окисленного графита и трубку 8 для подачи смеси окисленного графита с подогретым газом-носителем в цилиндрическую камеру, приемник-накопитель 9 для расширенного графита, снабженный газопроницаемой мембраной 10. Устройство работает следующим образом. Высушенный окисленный графит загружают в шнековый питатель 7. Газ-носитель подают от источника сжатого газа - компрессор или баллон (3) через подогреватель газа 5 в смеситель 6, где окисленный графит смешивается с подогретым до 100-200оС газом-носителем. Из смесителя смесь окисленного графита с подогретым газом-носителем подают в трубку 8, установленную по оси цилиндрической камеры 1, нагреваемую до 600-1000оС. Окисленный графит, распыленный в потоке газа-носителя, нагревается с высокой скоростью, вспенивается и выбрасывается из трубки в цилиндрическую камеру. На этой стадии термообработки происходит резкое расширение потока газа-носителя с графитом, обеспечивающее дополнительный эффект вспенивания графита. Далее вспененный материал выносится расширенным потоком газа-носителя из цилиндрической камеры и попадает в приемник-накопитель 9, снабженный газопроницаемой мембраной 10 для отделения газа-носителя и дымовых газов. П р и м е р 1. 1 кг графита марки ГСМ (ГОСТ 18191-78) дисперсностью более 50 мкм загружают в кислотостойкий реактор и обрабатывают 2 л концентрированной Н2SO4 (d = 1,83 г/см3) и 150 г К2Cr2O7 в течение 30 мин при перемешивании. Затем добавляют 10 л холодной воды, перемешивают и отфильтровывают окисленный графит с одновременным промыванием горячей воды до нейтральной реакции фильтрата и высушивают. Окисленный графит, содержащий ионы SO42-, HSO4- и поверхностные гидроксильные и карбоксильные группы, загружают в шнековый питатель и подают со скоростью 3 кг/ч в емкость-смеситель, где окисленный графит смешивают с подогретым до 200оС газом-носителем (воздухом, расход 0,6 л/с) при отношении расхода окисленного графита к расходу газа, равном 1. Смесь окисленного графита и газа-носителя подают в трубку диаметром (dт) 10 мм, установленную нижним торцом на расстоянии 0,3 высоты камеры от нижнего торца камеры диаметром (dк) 50 мм. Высота камеры hк 900 мм, температура камеры 600оС. Окисленный графит, распыленный в потоке газа, нагревается до 600оС, вспенивается и выносится из трубки в камеру. В момент выброса материала из трубки в камеру происходит расширение потока газа с материалом в 25 раз. Материал, попав в рабочее пространство камеры, дополнительно расширяется за счет расширения потока и перепада давления в нем и выносится в приемник-накопитель, где расширенный графит освобождается от газа-носителя и дымовых газов, выделяющихся при термообработке. Время термообработки 20 мин. Плотность расширенного графита 0,01 г/см3. Производительность процесса 3 кг/ч. П р и м е р 2. 1 кг графита марки ГСМ дисперсностью 50 мкм загружают в реактор и обрабатывают смесью концентрированной Н2SO4 (2 л) и (NH4)2S2O8 (200 г) в течение 20 мин при перемешивании. Затем разбавляют 10 л холодной воды, отфильтровывают окисленный графит и высушивают. Далее загружают в питатель, смешивают с подогретым до 150oС газом-носителем (азотом) при расходе окисленного графита 6 кг/ч и расходе газа 0,6 л/с. Отношение расхода окисленного графита к газу 2. Смесь подают в трубку диаметром 15,8 мм и термообрабатывают при 1000оС. Диаметр камеры 50 мм, высота камеры 1000 мм, расстояние от нижнего торца трубки до нижнего торца камеры составляет 0,5 высоты камеры. Окисленный графит нагревается до 1000оС, вспенивается и выбрасывается из трубки в камеру (при этом происходит расширение потока в 10 раз), дополнительно вспенивается в рабочей зоне камеры, выносится из камеры и накапливается в приемнике-накопителе. Время термообработки 10 мин. Плотность расширенного графита 0,003 г/см3. Степень расширения 330. Производительность 6 кг/ч. П р и м е р 3. 1 кг графита марки ГСМ обрабатывают, как в примере 1, за исключением того, что газ-носитель (воздух) подогревают до 100оС, смешивают с окисленным графитом при расходе окисленного графита 2,5 кг/ч, расходе газа 0,19 л/с (отношение 1,5), подают смесь в трубку (dт - 11,2, dк - 50, hк - 600 мм), нижний торец трубки находится на расстоянии 0,4 высоты камеры, и термообрабатывают при температуре 800оС. На конечной стадии термообработки получают расширенный графит с плотностью 0,006 г/см3. Степень расширения графита 165. Производительность 2,5 кг/ч. Время термообработки 1 кг графита 2,4 мин. П р и м е р 4. 1 кг графита марки ГСМ обрабатывают, как в примере 1, за исключением того, что расход окисленного графита составляет 8 кг/ч, расход газа-носителя (азота) - 0,8 л/с (отношение 2: 1), температура газа - 200оС. Смесь подают в трубку (dт 15,8 мм, dк - 50 мм, hк - 900 мм, расстояние от торца трубки до торца камеры 0,35) и термообрабатывают при 900оС (расширение потока на конечной стадии термообработки 10 раз). Время термообработки 7,5 мин. Получают 1 кг расширенного графита с плотностью 0,004 г/см3. Степень расширения 250. Производительность 8 кг/ч. П р и м е р 5. Проводят всю обработку 1 кг графита ГСМ, как в примере 1, за исключением того, что отношение расхода окисленного графита к расходу газа-носителя (азоту) составляет 2. Окисленный графит подают со скоростью 5 кг/ч, а термообработку ведут при 1000оС при расширении потока газа-носителя с графитом 20 раз. Получают расширенный графит плотностью 0,002 г/см3, степень расширения 500. Время термообработки 1 кг графита - 12 мин. Производительность 5 кг/ч. Потери графита при термообработке на воздухе составляют 2-5% в зависимости от температуры обработки. Использование в качестве газа-носителя азота снижает потери графита при термообработке до 1-1,2% . В таблице представлены результаты опытов при обработке по предложенному способу (1-5), при отклонении от предельных значений предложенного способа (6-9) и по прототипу (10). Как видно из таблицы, отклонение параметров процесса от предложенного способа (примеры 7-9) приводит либо к получению расширенного графита с повышенной плотностью, причем степень расширения уменьшается в 2,5-12,5 раз, либо к снижению производительности процесса в 2,5-8 раз. По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет увеличить производительность процесса в 2-5 раз. Таким образом, использование предложенного способа и устройства обеспечивает повышение производительности процесса, устройство может работать непрерывно в автоматическом режиме, состоит из простых узлов и не требует дорогостоящих материалов на изготовление. Реализуемый устройством принцип расширения потока газа-носителя со вспениваемым материалом обеспечивает достаточную степень расширения графита при сравнительно низких температурах и малых временах термообработки. При необходимости легко можно регулировать газовую среду, в которой осуществляется термообработка. Замена воздуха азотом или другим некислородсодержащим газом уменьшает потери расширенного графита, возникающие за счет его окисления при высоких температурах на воздухе. (56) Фиалков А. С. , Малей Л. С. Некоторые аспекты технологии изготовления расширенного графита. Электроугольные и металлокерамические изделия для электротехники. М. : Энергоатомиздат, 1985, с. 65-72. Патент Франции N 1585066, кл. С 01 В, 1970.

Формула изобретения

1. Способ получения расширенного графита термообработкой порошка окисленного графита в газовой среде, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, порошок окисленного графита предварительно распыляют в потоке газа-носителя, нагретого до 100 - 200oС с последующей термообработкой распыленной смеси при 600 - 1000oС и расширением ее в 10 - 25 раз. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют воздух или азот при массовом отношении расхода его и графита 1 : 1 - 2. 3. Устройство для получения расширенного графита, содержащее обогреваемую цилиндрическую камеру, средство для подачи порошка окисленного графита и удаления расширенного графита, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности процесса, оно дополнительно снабжено последовательно установленными и соединенными подогревателем газа-носителя, емкостью для смешения окисленного графита с подогретым газом-носителем и трубкой для подачи смеси окисленного графита с подогретым газом-носителем в цилиндрическую камеру, нижний торец трубки установлен на расстоянии от нижнего торца камеры, равном 0,3 - 0,5 ее высоты, при отношении внутреннего диаметра камеры к внутреннему диаметру трубки 3,16 - 5.

РИСУНКИ

Рисунок 1