一种电弧法制备石墨烯粉体的快速收集装置

技术领域

本发明涉及粉体收集装置技术领域，尤其涉及一种电弧法制备石墨烯粉体的快速收集装置。

背景技术

电弧法制备的石墨烯具有纯度高、产量高、结晶性高等优点，而被广泛用于工业生产。电弧法生产石墨烯需要一个充满保护气的密闭体系，这就要求在电弧法生产的石墨烯达到一定量时，要打破密闭体系收集石墨烯粉体。目前在工业生产中，主要是先在电弧炉内制备石墨烯粉体，制备完毕后打开炉体通过简单的刮、扫、吸等人工操作来收集石墨烯粉体，很容易造成扬尘。扬尘不但会对操作工人的身体造成一定的危害，还会导致一部分石墨烯粉体损失，而且打开炉体来收集石墨烯粉体也会影响其生产的连续性，不利于石墨烯粉体的快速高效生产制备；另外，电弧法制备石墨烯粉体时还会产生一些高密度的大块积碳等杂质，目前工业上主要是采用振动筛来去除这些杂质，但是在振动除杂的过程中也会造成扬尘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种电弧法制备石墨烯粉体的快速收集装置，实现石墨烯粉体收集的自动化作业，解决了石墨烯粉体收集过程中产生扬尘的问题，同时又能实现石墨烯粉体制备的连续性。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种电弧法制备石墨烯粉体的快速收集装置，包括用于制备石墨烯粉体的电弧炉、吹气机构、旋风分离器和气固分离机构，所述电弧炉为圆筒状，在电弧炉顶部设置有电弧炉顶盖，其底部连接有底座，在该底座底部设有电弧炉出料口，所述吹气机构设置于电弧炉的顶盖并与其相连通，该吹气机构通过人工可沿其中轴线旋转并在电弧炉内升降，所述吹气机构包括进气管以及通过进气管与外界相连的惰性气体气源，所述进气管与电弧炉顶盖垂直设置，并且所述进气管的一端置于电弧炉内，另一端置于电弧炉的外部，所述旋风分离器的进料口通过可拆卸的连接管道与电弧炉底座底部的电弧炉出料口相连接，同时所述旋风分离器顶端设置的出气口通过可拆卸的连接管道与气固分离机构连接。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的在所述该电弧炉出料口处设置有第一阀门。

前述的进气管置于电弧炉内部的一端为空心状的圆盘，并在圆盘的圆周面上对称的设置有数个水平方向的出气孔。

前述的电弧炉顶盖的中心位置设有与圆盘相适配的凹槽，圆盘位于该凹槽内。

前述的底座为锥角为90°的圆锥体，有利于石墨烯粉体的出料。

前述的还包括用于收集杂质的收集罐，该收集罐通过出料管道连接旋风分离器底部设置的旋风分离器出料口。

前述的在旋风分离器底部设置的出料口处设置有第二阀门。

本发明的有益效果是：本发明在电弧炉的顶盖设置一吹气机构，电弧炉的出料口连接气固分离机构，收集石墨烯粉体时，吹气机构吹出高压惰性气体，并且该吹气机构还可以进行旋转，从而形成一个环状的高压密闭气流网，该环状的高压密闭气流网随着吹气机构在电弧炉内向底部移动，可以将石墨烯粉体吹入至气固分离机构内，实现石墨烯粉体收集的自动化作业，摒弃了传统的人工开炉操作，有效的解决了扬尘问题的同时，又能实现石墨烯粉体制备的连续性；

同时本发明中在气固分离机构和电弧炉之间还连接有旋风分离器，采用该旋风分离器可以将制备石墨烯时产生的大块积碳等杂质进行除杂，大块积碳等杂质从旋风分离器出料口掉落至收集罐内，使得在除杂的过程中不会产生扬尘，减小了对工人身体造成的伤害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图中：1、进气管；2、电弧炉顶盖；3、凹槽；4、圆盘；5、电弧炉；6、阳极；7、阴极；8、底座；9、电弧炉出料口；10、第一阀门；11、旋风分离器；12、第二阀门；13、收集罐；14、旋风分离器出料口；15、出气口；16、气固分离机构；17、连接管道。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种电弧法制备石墨烯粉体的快速收集装置，结构如图1-2所示，包括用于制备石墨烯粉体的电弧炉5、吹气机构、旋风分离器11、收集罐13和气固分离机构16，电弧炉为圆筒状，在电弧炉的顶部设置有电弧炉顶盖2，底部连接有锥角为90°的圆锥体底座8，在该底座底部设有电弧炉出料口9，该电弧炉出料口处设置有第一阀门10，吹气机构设置于电弧炉的顶盖2并与其相连通，该吹气机构通过人工可沿其中轴线旋转并在电弧炉内升降，吹气机构包括进气管1以及通过进气管与外界相连的惰性气体气源，进气管与电弧炉顶盖垂直设置，并且进气管的一端置于电弧炉内，另一端置于电弧炉的外部，置于电弧炉内部的一端为空心状的圆盘4，并在圆盘的圆周面上对称的设置有数个水平方向的出气孔，该圆盘位于电弧炉顶盖的中心位置设有与其相适配的凹槽3内，旋风分离器11的进料口通过可拆卸的连接管道17与电弧炉底座底部的电弧炉出料口9相连接，同时旋风分离器顶端设置的出气口15通过可拆卸的连接管道与气固分离机构16连接，旋风分离器底部设置的旋风分离器出料口14通过出料管道连接收集罐13，并且在旋风分离器底部的出料口处设置有第二阀门12。

本实施例制备石墨烯时，吹气机构处于关闭状态，且吹气机构的圆盘4放置于电弧炉5顶端的凹槽3内，并保持密封连接，同时保持顶盖2与电弧炉5密封连接，电弧炉出料口9的第一阀门10、旋风分离器11底端的第二阀门12处于关闭状态，电弧炉5内的阳极6和阴极7通电产生电弧对石墨进行放电制备石墨烯。

本实施例收集石墨烯粉体时，打开电弧炉出料口9的第一阀门10和旋风分离器11底端的第二阀门12，进气管1首先缓慢地旋转一圈，外界的惰性气源通过进气管1从圆盘4上的出气孔中高压喷出，吹扫电弧炉顶盖2上的石墨烯粉体，接着进气管1缓慢的旋转着从上到下将电弧炉5侧面的石墨烯粉体吹进旋风分离器11，含有杂质的高压气体沿轴向进入至旋风分离器11中，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的杂质在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落，经旋风分离器出料口14到收集罐13内，密度小的石墨烯粉体随着上升气流从旋风分离器11的出气口15流出经连接管道17进入至气固分离机构16，最终石墨烯粉体存留在气固分离机构16内。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。