СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСЩЕПЛЕННОГО ГРАФИТА Российский патент 1998 года по МПК C01B31/04 

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.

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).

Существенный признак аналога "термообработка окисленного графита при высоких температурах" совпадает с существенным признаком заявляемого изобретения.

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.

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).

Существенный признак наиболее близкого аналога "термообработка порошка окисленного графита в факеле газового пламени" совпадает с существенным признаком заявляемого решения.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

Изобретение предназначено для металлургии, теплотехники, химии, электротехники и может быть использовано при получении гибких изделий, композитов, катализаторов, прокладок, уплотнений, покрытий, антифрикционных и теплозащитных материалов. Топливный газ смешивают с воздухом, вдувают в реактор 5 через горелки 1. Поджигают. Факелы по крайней мере двух горелок 1 совмещают под углом 15 - 100^o друг к другу. В центральную часть межфакельной зоны подают окисленный графит через патрубок 4. Температура в межфакельной зоне выше 1000^oC. Терморасщепленный графит удаляют из верхней части реактора 5. Насыпная плотность терморасширенного графита 2 - 4 г/м³, зольность менее 2 мас.%, pH водной вытяжки 6,7 - 6,9. 4 ил.

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.