膨胀石墨材料具有优异的浮油吸附性能,同时具有制备简单、成本低、环保性好等优点,被广泛认为是用于海上溢油清理的新一代绿色浮油吸附材料。微波方法制备膨胀石墨简单、高效、膨化均匀、设备成本低,方便实现工业化连续生产。但微波法制备膨胀石墨技术还不成熟,诸多关键工艺还处在探索阶段,导致石墨膨化设备的产品质量和生产效率不够理想。因此,探索一套较好的膨胀石墨制备工艺并研制一台更高效的新型石墨膨化设备对工业微波法制备膨胀石墨的发展具有重要意义。借助Ansoft HFSS电磁仿真软件,对燕山大学自制石墨膨化设备的膨化箱进行了有限元仿真,计算膨化箱内的微波场分布情况,并通过定性分析方法验证了有限元分析结果的可靠性。考虑到膨化箱内微波场的分布情况和石墨烧蚀现象,对膨化箱内的微波场进行了均匀性优化。对四个影响膨胀石墨膨胀容积的工艺参数进行了分析,以各因素对膨胀容积的影响水平为依据建立正交试验表,采用正交试验方法,得出了一组最优膨胀石墨制备工艺参数。根据最优工艺参数,对现有石墨膨化机进行了重新设计,研制了一台新型石墨膨化机,提高了石墨膨化机的生产效率和膨胀石墨的膨胀容积。新型石墨膨化机主要包括上料系统、膨化系统、履带系统和测控系统四大子系统。增加上料装置,实现了物料自动连续投放;膨化系统采用优化后的工艺重新设计;重新选择履带单元材料,提高了履带系统耐高温、透微波性能。