本發(fā)明涉及一種石墨處理加工裝置，特別是一種工業(yè)用從石墨中提取碳納米管的量產(chǎn)裝置，屬于新能源材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石墨烯是新興的納米碳材料，自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。他具有獨(dú)特的二維晶體結(jié)構(gòu)和極高的電荷遷移速率，同時(shí)它還具有比表面積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高透光性、高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的材料之一。碳納米管也是一種新型的具有納米尺度的一維碳材料，擁有完整的分子結(jié)構(gòu)，有著和石墨烯相似的 很多優(yōu)越的電學(xué)和機(jī)械性能。將前述兩種材料復(fù)合起來會(huì)產(chǎn)生很多的優(yōu)勢(shì)，如 ：碳納米管可 以改善石墨烯連接之間的電子輸運(yùn)，石墨烯增加了碳管的導(dǎo)電通路，使導(dǎo)電性大幅提高；碳 納米管形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以增大復(fù)合體系透光性；碳管可以填充石墨烯的空隙，增大材料密 度和空間占有率，利于提高鋰電池的體積容量 ；碳納米管可以提高復(fù)合材料的容量，石墨烯 改善循環(huán)穩(wěn)定性 ；合理調(diào)配石墨烯和碳納米管之間的比例，可以直接調(diào)節(jié)復(fù)合體系的性能。例如，2003 年 Weber 等（J Appl Polym Sci.,2003,88,112.）提出將碳纖維和石墨復(fù)合起來 提高材料整體的熱導(dǎo)率，2008 年 Mo Song 等（Adv.Mater.2008,20,1706）將碳納米管和還原 的氧化石墨烯復(fù)合制備透明導(dǎo)電膜提高材料的透明導(dǎo)電特性。

近年來將石墨烯和碳納米管復(fù)合的方法和應(yīng)用的文章和報(bào)道很多，其主要方法包 括直接超聲分散復(fù)合，以及利用化學(xué)氣相沉積（CVD）在石墨烯薄膜基底上生長(zhǎng)碳納米管。但 是其均存在一定的缺陷，比如 ：采用氧化還原石墨烯（rGO）與碳管復(fù)合，由于 rGO 本身結(jié)構(gòu) 受到破壞，導(dǎo)電性差，不利于整個(gè)體系的導(dǎo)電性 ；而采用超聲分散的，對(duì)比例的控制無法精 確，且二者復(fù)合不會(huì)非常緊密 ； 又及，采用 CVD 法生長(zhǎng)，無法得到混合體系的粉末，產(chǎn)量低 且成本高昂，對(duì)推廣這種材料的應(yīng)用有很大的限制。

如201010206466.9的一種用于生產(chǎn)球形石墨的自動(dòng)球化裝置,主要由自動(dòng)供料裝置、粉體系統(tǒng)和球化系統(tǒng)、粉塵回收系統(tǒng)和物料收集系統(tǒng)構(gòu)成,物料從自動(dòng)供料裝置進(jìn)入粉體系統(tǒng),處理后依次進(jìn)入球化系統(tǒng)和物料收集系統(tǒng),全程通過密封管道依序進(jìn)行,由負(fù)壓抽風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力,生產(chǎn)過程中效率高,無污染。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)從供料、粉體、球化、分離、產(chǎn)品回收和粉塵回收的全自動(dòng)控制,制得石墨粉的顆粒為球形,石墨粉的表面具有開口,振實(shí)密度、比表面積及粒度分布均可按照生產(chǎn)前的設(shè)定值生產(chǎn),質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)率可提高3倍以上,節(jié)能40%以上,降低成本60%以上,無粉塵泄漏,噪音小，這種制備方法雖然利用了天然鱗片對(duì)石墨實(shí)施碰撞、剪切、氣流摩擦、卷曲、團(tuán)聚、密實(shí)，但得到的石墨顆粒較大，在中大顆粒石墨上取得的石墨烯和碳納米管含量較小，而且純度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種從石墨中提取碳納米管的連鎖工作裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種工業(yè)用從石墨中提取碳納米管的量產(chǎn)裝置，包括石墨粉塵化裝置和碳納米管制備獲取裝置，所述石墨粉塵化裝置包括上部為開口的筒體結(jié)構(gòu)，所述筒體結(jié)構(gòu)開口處內(nèi)壁上設(shè)置若干滾動(dòng)輪，所述滾動(dòng)輪為多邊形結(jié)構(gòu)，若干所述的滾動(dòng)輪為相同水平高度，若干滾動(dòng)輪上承載設(shè)置有抖動(dòng)盤，所述抖動(dòng)盤上具有粉塵孔，抖動(dòng)盤上與石墨塊接觸的面上還設(shè)置有磨損裝置；所述抖動(dòng)盤下部設(shè)置有過濾部分，所述過濾部分包括一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層，所述一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層上均設(shè)有供石墨粉通過的濾孔，一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層的濾孔由大變小，所述過濾部分上方還設(shè)置有砂水噴淋口，過濾部分下方還設(shè)置有烘干裝置；所述碳納米管制備獲取裝置包括石墨粉塵溶液池，石墨粉塵溶液池位于三級(jí)濾網(wǎng)層下部，所述石墨粉塵溶液池下部設(shè)置有具有控制水流量功能的活動(dòng)管道，所述活動(dòng)管道的管口處設(shè)置冷凝頭，活動(dòng)管道上還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)管道進(jìn)行往復(fù)活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)臂，所述活動(dòng)管道下方設(shè)置有循環(huán)摩擦機(jī)構(gòu)，所述循環(huán)摩擦機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪，圍繞兩個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輪設(shè)置摩擦履帶，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪共同帶動(dòng)摩擦履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，所述摩擦履帶的上表面與冷凝頭接觸，摩擦履帶的下表面處設(shè)置有漿液池，所述漿液池內(nèi)盛有清洗液，摩擦履帶的下表面浸入清洗液，驅(qū)動(dòng)臂帶動(dòng)活動(dòng)管道在不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦履帶上進(jìn)行往復(fù)摩擦，將冷凝頭上帶有石墨粉的冰凍完全涂擦在摩擦履帶上；所述漿液池外還設(shè)置有分離裝置，所述分離裝置包括連通漿液池的分離容器，所述分離容器中心位置設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有攪拌槳，分離容器內(nèi)設(shè)置有吸管,所述吸管沿分離容器的底部和邊壁設(shè)置，吸管位于分離容器底部和邊壁下部位置的部分上設(shè)置有吸孔。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述筒體結(jié)構(gòu)開口處內(nèi)壁上設(shè)置有四個(gè)滾動(dòng)輪，四個(gè)滾動(dòng)輪等距分布，所述滾動(dòng)輪為三角形或五邊形。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層上方分別設(shè)置有一個(gè)砂水噴淋口。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述磨損裝置為分布在抖動(dòng)盤表面的若干個(gè)鋸齒條，若干個(gè)鋸齒條相互交錯(cuò)設(shè)置。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述漿液池內(nèi)設(shè)置有氣泡噴管，所述氣泡噴管朝向摩擦履帶噴射氣泡。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述氣泡噴管的管口處設(shè)置有柔性毛刷，所述柔性毛刷在氣泡噴管噴射的氣泡帶動(dòng)下接觸摩擦履帶。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述冷凝頭間歇性降溫冷凍活動(dòng)管道釋放出的石墨粉塵溶液。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種工業(yè)用從石墨中提取碳納米管的量產(chǎn)裝置，改變了以往對(duì)石墨直接進(jìn)行碾壓擠壓的方式，以磨損的方式對(duì)石墨進(jìn)行粉塵化，并且經(jīng)過多層的過濾，得到的碳粉也更加細(xì)膩，杜絕了以往機(jī)械設(shè)備大力的碾壓對(duì)其中的石墨烯或者碳納米管的物理干擾，減少無定形碳的產(chǎn)生，利用冷凝頭對(duì)活動(dòng)管道控制釋放出的石墨粉塵溶液進(jìn)行快速冷凍，冷凍的石墨粉塵溶液在驅(qū)動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)下不斷摩擦到摩擦履帶，石墨粉塵在摩擦履帶上留下了薄碳粉層，摩擦履帶通過不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶有薄碳粉層的部分帶入漿液池，從而進(jìn)行收集，而分離容器通過內(nèi)部旋轉(zhuǎn)分離，可以將碳納米管或部分石墨烯與其他物質(zhì)區(qū)分，便于利用吸管收集，具體具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 抖動(dòng)盤在滾動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生劇烈振動(dòng)，使抖動(dòng)盤上的石墨塊可以不斷撞擊摩擦磨損裝置，形成的小顆粒石墨和粉塵則可以通過粉塵孔下落。

2.通過一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層的逐步過濾，最后可以得到粒度最小、雜質(zhì)最少的石墨顆粒，這種石墨顆粒是進(jìn)一步加工得到石墨烯和碳納米管的最佳原料。

3. 砂水噴淋口向過濾部分噴射帶有細(xì)砂的水，加強(qiáng)對(duì)每層濾網(wǎng)層上石墨顆粒的沖刷，促進(jìn)過濾，防止石墨粉塵懸浮空氣中而流失，并且可以利用細(xì)砂對(duì)石墨顆粒進(jìn)行二次磨損。

4. 烘干裝置可將殘留在一級(jí)濾網(wǎng)層、二級(jí)濾網(wǎng)層和三級(jí)濾網(wǎng)層上的石墨顆粒和細(xì)砂烘干，便于取出重新放入抖動(dòng)盤進(jìn)行二次加工處理。

5. 冷凝頭將石墨粉塵溶液冷凍成包裹冷凝頭的冰塊，利用液體凝固后成為相對(duì)較硬的冰塊固體，穩(wěn)定住石墨粉塵溶液中的石墨粉塵，在摩擦履帶上摩擦，相比石墨粉塵直接摩擦可以保證每顆石墨顆粒都能全部摩擦完，不會(huì)出現(xiàn)個(gè)別石墨顆粒因?yàn)闆]有有效固定起來或受力不均而沒能得到充分摩擦，從而產(chǎn)生大量小顆粒石墨，而在摩擦履帶形成一層一層的薄碳粉層中含有的石墨烯和碳納米管含量就相對(duì)較高，小顆粒石墨和雜質(zhì)就相對(duì)較少。

6. 漿液池內(nèi)的清洗液可以將一層一層的薄碳粉層納入漿液池，配合氣泡噴管，利用氣泡與摩擦履帶的撞擊產(chǎn)生各個(gè)方向上的推力，進(jìn)一步將薄碳粉層沖入漿液池，氣泡不會(huì)對(duì)薄碳粉層中的石墨烯和碳納米管進(jìn)行過多的物理干擾，保證了石墨烯和碳納米管的物理形態(tài)，而柔性毛刷可以在氣泡的推動(dòng)下進(jìn)一步刷洗摩擦履帶，提高對(duì)薄碳粉層的沖刷效率。

7. 由于碳納米管和部分石墨烯的粒度要大于超細(xì)石墨粒子、碳納米球、無定形碳等雜質(zhì)，因此在離心分離后，碳納米管和部分較大石墨烯會(huì)分離集中在分離容器的下部分邊壁處和底部，使用吸管快速收集可以得到純度較高的碳納米管和石墨烯。

附圖說明

圖1是石墨粉塵化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是碳納米管制備獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-筒體結(jié)構(gòu)，2-滾動(dòng)輪，3-抖動(dòng)盤，4-粉塵孔，5-磨損裝置，6-一級(jí)濾網(wǎng)層，7-二級(jí)濾網(wǎng)層，8-三級(jí)濾網(wǎng)層，9-砂水噴淋口，10-烘干裝置，11-石墨粉塵溶液池，12-活動(dòng)管道，13-冷凝頭，14-驅(qū)動(dòng)臂，15-轉(zhuǎn)動(dòng)輪，16-摩擦履帶，17-漿液池，18-氣泡噴管，19-柔性毛刷，20-分離容器，21-轉(zhuǎn)軸，22-攪拌槳，23-吸管，24-吸孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案。

如圖所示，本發(fā)明的一種工業(yè)用從石墨中提取碳納米管的量產(chǎn)裝置，包括石墨粉塵化裝置和碳納米管制備獲取裝置；

所述石墨粉塵化裝置包括上部為開口的筒體結(jié)構(gòu)1，所述筒體結(jié)構(gòu)1開口處內(nèi)壁上設(shè)置若干滾動(dòng)輪2，所述滾動(dòng)輪2為多邊形結(jié)構(gòu)，若干所述的滾動(dòng)輪2為相同水平高度，若干滾動(dòng)輪2上承載設(shè)置有抖動(dòng)盤3，若干滾動(dòng)輪2通向滾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)抖動(dòng)盤3振動(dòng)，所述抖動(dòng)盤3上具有粉塵孔4，抖動(dòng)盤3上與石墨塊接觸的面上還設(shè)置有磨損裝置5；

所述抖動(dòng)盤3下部設(shè)置有過濾部分，所述過濾部分包括一級(jí)濾網(wǎng)層6、二級(jí)濾網(wǎng)層7和三級(jí)濾網(wǎng)層8，所述一級(jí)濾網(wǎng)層6、二級(jí)濾網(wǎng)層7和三級(jí)濾網(wǎng)層8上均設(shè)有供石墨粉通過的濾孔，一級(jí)濾網(wǎng)層6、二級(jí)濾網(wǎng)層7和三級(jí)濾網(wǎng)層8的濾孔由大變小，三級(jí)濾網(wǎng)層8下部具有石墨粉塵溶液池11，所述過濾部分上方還設(shè)置有砂水噴淋口9，過濾部分下方還設(shè)置有烘干裝置10。

所述筒體結(jié)構(gòu)1開口處內(nèi)壁上設(shè)置有四個(gè)滾動(dòng)輪2，四個(gè)滾動(dòng)輪2等距分布，所述滾動(dòng)輪2為三角形或五邊形。

所述一級(jí)濾網(wǎng)層6、二級(jí)濾網(wǎng)層7和三級(jí)濾網(wǎng)層8上方分別設(shè)置有一個(gè)砂水噴淋口9。

所述磨損裝置5為分布在抖動(dòng)盤3表面的若干個(gè)鋸齒條，若干個(gè)鋸齒條相互交錯(cuò)設(shè)置。

所述粉塵孔4的孔徑為1mm-3mm。

所述碳納米管制備獲取裝置包括石墨粉塵溶液池11，所述石墨粉塵溶液池11下部設(shè)置有具有控制水流量功能的活動(dòng)管道12，活動(dòng)管道12上一般裝有水流控制閥，所述活動(dòng)管道12的管口處設(shè)置冷凝頭13，活動(dòng)管道12上還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)管道12進(jìn)行往復(fù)活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)臂14，所述活動(dòng)管道12下方設(shè)置有循環(huán)摩擦機(jī)構(gòu)，所述循環(huán)摩擦機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪15，圍繞兩個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輪15設(shè)置摩擦履帶16，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪15共同帶動(dòng)摩擦履帶16轉(zhuǎn)動(dòng)，所述摩擦履帶16的上表面與冷凝頭13接觸，摩擦履帶16的下表面處設(shè)置有漿液池17，所述漿液池17內(nèi)盛有清洗液，摩擦履帶16的下表面浸入清洗液，驅(qū)動(dòng)臂14帶動(dòng)活動(dòng)管道12在不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦履帶16上進(jìn)行往復(fù)摩擦，將冷凝頭13上帶有石墨粉的冰凍完全涂擦在摩擦履帶16上；

所述漿液池17外還設(shè)置有分離裝置，所述分離裝置包括連通漿液池17的分離容器20，所述分離容器20中心位置設(shè)置有轉(zhuǎn)軸21，所述轉(zhuǎn)軸21上設(shè)置有攪拌槳22，分離容器20內(nèi)設(shè)置有吸管23,所述吸管23沿分離容器20的底部和邊壁設(shè)置，吸管23位于分離容器20底部和邊壁下部位置的部分上設(shè)置有吸孔24。

所述漿液池17內(nèi)設(shè)置有氣泡噴管18，所述氣泡噴管18朝向摩擦履帶16噴射氣泡。

所述氣泡噴管18的管口處設(shè)置有柔性毛刷19，所述柔性毛刷19在氣泡噴管18噴射的氣泡帶動(dòng)下接觸摩擦履帶16。

所述冷凝頭13間歇性降溫冷凍活動(dòng)管道12釋放出的石墨粉塵溶液。

以上所述，僅為本申請(qǐng)較佳的具體實(shí)施方式，但本申請(qǐng)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。