RU2118942C1 - Method of manufacturing heat-cleavable graphite - Google Patents

Abstract

FIELD: CARBON MATERIALS. SUBSTANCE: invention is designed for metallurgy, combustion engineering, chemistry, and electric engineering and can be used in manufacturing flexible products, composites, catalysts, insertions, antifriction and heat-resistant materials. Fuel gas is mixed with air, blown in into reactor 5 through burners 1, and fired. Torches of at least two burners are combined at angle 15-100 deg. to each other. Oxidized graphite is fed into central part of inter-torch zone through pipe 4. Temperature in inter-torch zone exceeds 1000 C. Heat-cleaved graphite is discharged from top part of reactor 5. Loose density of heat-expanded graphite is 2-4 g/cu. m, ash content below 2 wt.%, and pH of water extract 6.7-6.9. EFFECT: enhanced process efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к способам для получения расширенного графита, применяемого при изготовлении высокопроводящих гибких изделий, композитов с высокой удельной поверхностью, катализаторов, прокладок, уплотнений и покрытий в химических аппаратах, антифрикционных и теплозащитных материалов для различных отраслей техники - металлургии, теплотехники, химического машиностроения, электротехники и др. The invention relates to the technology of carbon-graphite materials, in particular to methods for producing expanded graphite used in the manufacture of highly conductive flexible products, composites with a high specific surface, catalysts, gaskets, seals and coatings in chemical devices, antifriction and heat-protective materials for various industries - metallurgy , heat engineering, chemical engineering, electrical engineering, etc.

Аналогом заявляемого изобретения является способ получения терморасширенного графита, включающий термообработку окисленного графита при 850 - 950^oC в слое псевдоожиженного инертного теплоносителя и прокаливание при 950 - 1050^oC (а.с. СССР N 01761667, кл. С 01 B 31/04, 1992).An analogue of the claimed invention is a method for producing thermally expanded graphite, including heat treatment of oxidized graphite at 850 - 950 ^o C in a bed of a fluidized inert coolant and calcination at 950 - 1050 ^o C (A.S. USSR N 01761667, class 01 B 31/04, 1992).

Существенный признак аналога "термообработка окисленного графита при высоких температурах" совпадает с существенным признаком заявляемого изобретения. The essential feature of the analogue "heat treatment of oxidized graphite at high temperatures" coincides with the essential feature of the claimed invention.

Стабильная температура во всем объеме псевдоожиженного инертного теплоносителя обеспечивает при прокаливании равномерное расширение полупродукта, однако при интенсивном псевдоожижении происходит травмирование частиц расширенного графита, не снижается зольность продукта при использовании природного графита с большим содержанием золы и создается дополнительная зольность за счет инертного теплоносителя. The stable temperature in the entire volume of the fluidized inert heat carrier ensures an even expansion of the intermediate product upon calcination, however, with intensive fluidization, expanded graphite particles are injured, the ash content of the product is not reduced when using natural graphite with a high ash content, and additional ash content is created due to the inert heat carrier.

Наиболее близкий аналог заявляемого изобретения - способ получения терморасщепленного графита термообработкой порошка окисленного графита в факеле пламени газовой горелки или паяльной лампы при температуре не ниже 1000^oC (патент Франции N 1585066, кл. C 01 B, 1970).The closest analogue of the claimed invention is a method for producing thermally split graphite by heat treatment of oxidized graphite powder in a flame of a gas burner or blowtorch at a temperature not lower than 1000 ^o C (French patent N 1585066, class C 01 B, 1970).

Существенный признак наиболее близкого аналога "термообработка порошка окисленного графита в факеле газового пламени" совпадает с существенным признаком заявляемого решения. The essential feature of the closest analogue, "heat treatment of oxidized graphite powder in a gas flame torch," coincides with the essential feature of the proposed solution.

Этим способом получают вспученный графит высокого качества, червеобразные частицы которого очень длинные. Объемная плотность графита равна 3,1 г/л, pH водной вытяжки 3,9. Но производительность процесса низкая, так как при увеличении подачи графита каждая частица подвергается разной скорости нагрева и находится в зоне повышенной температуры разное время, что приводит к снижению качества продукта. In this way, high-quality expanded graphite is obtained, the worm-shaped particles of which are very long. The bulk density of graphite is 3.1 g / l; the pH of the aqueous extract is 3.9. But the productivity of the process is low, since with an increase in the supply of graphite each particle undergoes a different heating rate and is in the elevated temperature zone for different times, which leads to a decrease in the quality of the product.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретения, является повышение производительности процесса за счет равномерной термообработки и, следовательно, стабилизации степени расширения порошка во всем объеме. Другой вид технического результата, получение которого может обеспечить заявляемое изобретение по сравнению с прототипом, заключается в уменьшении степени загрязнения продукта соединениями серы и золой. The task to which the invention is directed is to increase the productivity of the process due to uniform heat treatment and, therefore, stabilization of the degree of expansion of the powder in the entire volume. Another type of technical result, the receipt of which can be achieved by the claimed invention in comparison with the prototype, is to reduce the degree of contamination of the product with sulfur compounds and ash.

Для достижения указанного технического результата термообработку порошка окисленного графита проводят в двух и более факелах газового пламени, направленных для совмещения под углом от 15 до 100^o друг к другу, а порошок подают в центральную межфакельную зону.To achieve the specified technical result, the heat treatment of oxidized graphite powder is carried out in two or more gas flame flames aimed at combining at an angle of 15 to 100 ^{o to} each other, and the powder is fed into the central interflat zone.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для термообработки порошка окисленного графита двумя факелами газового пламени, вертикальный разрез; на фиг. 2 - схематический разрез по А-А на фиг. 1, показывающий два независимых потока высокотемпературной смеси сгорания; на фиг. 3 - три потока; на фиг. 4 - четыре потока. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a device for heat treatment of oxidized graphite powder with two flames of a gas flame, a vertical section; in FIG. 2 is a schematic section along AA in FIG. 1, showing two independent streams of a high temperature combustion mixture; in FIG. 3 - three threads; in FIG. 4 - four threads.

Способ получения терморасщепленного графита термообработкой порошка окисленного графита осуществляется следующим образом. Топливный газ смешивают с воздухом, вдувают через горелки 1 и поджигают в соплах последних. По крайней мере два факела 2 газового пламени направляют для совмещения под углом α от 15 до 100^o друг к другу. В качестве газового топлива могут быть использованы углеводороды, окись углерода, метан, природный газ, угольный или нефтяной газ. Пересекающиеся факелы 2 образуют межфакельную зону, в центральную часть 3 которой с помощью сжатого воздуха подают высушенный окисленный графит через патрубок 4. Графитовый полупродукт попадает в область слияния факелов 2, температура которой 1000^oC и выше. Здесь он нагревается с высокой скоростью до температуры теплоносителя, вспенивается и выбрасывается в верхнюю часть реактора 5. При этом из него выделяется вода, серная кислота и продукты ее разложения. Чешуйки графита, расширяясь, приобретают форму "червячков", их подхватывает восходящий газовоздушный поток. В нижней части реактора 5 происходит осаждение золы. Чешуйки терморасщепленного графита выносятся в бункер-накопитель (не показано).A method of producing thermally split graphite by heat treatment of oxidized graphite powder is as follows. Fuel gas is mixed with air, blown through burners 1 and set on fire in the nozzles of the latter. At least two torches 2 of a gas flame are directed to align at an angle α from 15 to 100 ^{o to} each other. As gas fuel, hydrocarbons, carbon monoxide, methane, natural gas, coal or petroleum gas can be used. Intersecting torches 2 form an interfacial zone, into the central part 3 of which dried oxidized graphite is fed with compressed air through the nozzle 4. The graphite intermediate passes into the confluence of the torches 2, the temperature of which is 1000 ^o C and higher. Here it is heated at high speed to the temperature of the coolant, foams and is thrown into the upper part of the reactor 5. At the same time, water, sulfuric acid and its decomposition products are released from it. The flakes of graphite, expanding, take the form of "worms", they are picked up by the ascending gas flow. At the bottom of reactor 5, ash is deposited. Thermally split graphite flakes are carried into a storage hopper (not shown).

При нагревании факелов газового пламени для совмещения друг с другом под углом α от 15 до 100^o графитовый полупродукт подвергается равномерной термообработке, а при угле α меньше 15^o снижается стабильность насыпного веса конечного продукта, при угле α более 100^o возникает встречное подаче порошка окисленного графита движение газа, что приводит к режиму термообработки одной горелкой, а следовательно, к снижению показателей терморасщепленного графита и производительности процесса.When heating gas flame torches to combine with each other at an angle α from 15 to 100 ^{°, the} graphite intermediate undergoes uniform heat treatment, and when the angle α is less than 15 ^{°, the} bulk density of the final product decreases, when the angle α is more than 100 ^° , a counter flow of oxidized graphite powder occurs the movement of gas, which leads to a heat treatment mode with a single burner, and therefore, to a decrease in the indices of thermally split graphite and the productivity of the process.

Таким образом, заявленный способ позволяет получить терморасщепленный графит с насыпной плотностью 2 - 4 кг/м³, зольностью менее 2 мас.% при исходной зольности полупродукта 7 мас.%, pH водной вытяжки 6,7 - 6,9 и снизить энергоемкость процесса его получения за счет уменьшения расхода топливного газа до 0,2 м³/кг графита.Thus, the claimed method allows to obtain thermally split graphite with a bulk density of 2 - 4 kg / m ³ , an ash content of less than 2 wt.% With the initial ash content of the intermediate 7 wt.%, The pH of the aqueous extract 6.7 - 6.9 and reduce the energy intensity of the process production by reducing fuel gas consumption to 0.2 m ³ / kg of graphite.

Claims (1)

Способ получения терморасщепленного графита термообработкой порошка окисленного графита в факеле газового пламени, отличающийся тем, что термообработку осуществляют по крайней мере в двух факелах, направленных для совмещения под углом от 15 до 100^o друг к другу, при этом порошок подают в центральную межфакельную зону.A method of producing thermally split graphite by heat treatment of oxidized graphite powder in a gas flame, characterized in that the heat treatment is carried out in at least two flares aimed at combining at an angle of 15 to 100 ^{o to} each other, while the powder is fed into the central interflat zone.

Images