石墨浸渍工艺高纯石墨提纯工艺有哪些？具体工艺方法是什么？

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2019-06-15 12:02:32 来源：朵拉利品网

1, 高纯石墨提纯工艺有哪些？具体工艺方法是什么？

高纯石墨是指含碳量大于99.99%的石墨。高纯石墨具有耐高温、耐腐蚀、抗热震、热膨胀系数小、自润滑、电阻系数小及易于机械加工等优点。开展高纯石墨生产工艺研究，提高产品质量，对我国高纯石墨产业的发展意义深远。
1 生产高纯石墨的一般工艺流程具体内容可以在中国粉体技术网这个网站上看一看。
1.1 原料
生产高纯石墨的原料包括骨料、黏结剂和浸渍剂。骨料通常是用针状石油焦和沥青焦。这是因为针状石油焦具有灰分低（一般小于1%），在高温下容易石墨化，导电与导热性能好，线膨胀系数小等特性；用沥青焦在同样的石墨化温度下得到的石墨，其电阻率较大，但机械强度较高，所以一般生产石墨化产品时，除石油焦外还采用一定比例的沥青焦，以便提高产品的机械强度。黏结剂通常使用煤沥青，它是煤焦油蒸馏加工过程中的产物，在常温下为黑色固体，无固定熔点。
1.2 煅烧/提纯
煅烧就是将各种固体炭素原料在隔离空气的条件下进行高温加热处理。选好后的骨料，由于它们的成焦温度或成煤的地质年代等不同，在内部结构中不同程度地含有水分、杂质或挥发物，这些物质需预先排除，否则会影响产品质量和使用性能，应对选好的骨料进行煅烧或提纯。
1.3 磨粉
用于石墨生产的固体材料，虽经煅烧或提纯的块度有所减小，但粒度仍比较大，且波动较大，组成不均匀，需要将骨料粒度粉碎到配料要求。
1.4 混捏
磨制好的粉末需与煤沥青黏结剂按一定比例配好后投入到加热式混捏机中进行混捏，使物料分布均匀。
1.5 成型
主要方法有挤压成型（图2a）、模压成型（图2b）、振动成型、等静压成型（图2c）等4 种
1.6 焙烧
成型后的炭素制品，须经焙烧过程，就是将压型后的生坯在隔离空气条件下通过热处理（大约1 000 ℃），使黏结剂炭化为黏结剂焦。
1.7 浸渍
浸渍的目的就是将熔融沥青等浸渍剂，充填到焙烧过程中制品内部形成的微小气孔以及骨料焦炭颗粒中原来存在的开口气孔里，提高制品的体积密度、导电率、机械强度、抗化学腐蚀性等。
1.8 石墨化
石墨化是指使热力学不稳定的非石墨质碳通过热活化作用转变为石墨质碳的高温热处理过程。

2, 高纯石墨生产工艺的特点是什么？

目前，高纯石墨生产工艺的主要流程工艺主要为：煅烧/提纯→混捏→压型→焙烧→浸渍→石墨化。
国内生产工艺为：煅烧/提纯→混捏→压型→一焙→一浸→二焙→二浸→三焙（→三浸→四焙→）石墨化。该工艺上看，国内生产高纯石墨是以石油焦或煤沥青为主要原料，经过提纯等手段，将一些灰分、非金属和金属氧化物杂质除去，除去杂质的原料再与黏结剂按一定比例混捏，得到的粉粒通过冷等静压成型和反复地焙烧与浸渍，所得焙烧品最后石墨化，生成高纯石墨。国内外高纯石墨生产工艺特点对比可以在中国粉体技术网上看一看，搜索我国高纯石墨生产工艺技术现状及展望。
(1)我国的生产工艺流程复杂，焙烧与浸渍需反复进行，才能达到生产目标。这就使生产成本升高且成品率低。
(2)提纯方法不同，提纯石墨的方法主要有浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等。浮选法是利用石墨的可浮性对石墨进行富集提纯，石墨原矿经浮选后最终精矿品位通常为90%左右。碱酸法提纯石墨的原理是石墨中的杂质如硅酸盐、石英等与氢氧化钠发生化学反应，然后水洗达到脱硅的目的；一些如金属的氧化物杂质，用酸浸出，再经过滤、洗涤实现与石墨分离。碱酸法可获得固定碳含量为99%以上的石墨产品。氢氟酸法是利用石墨中的杂质和氢氟酸反应生成溶于水的氟化物及挥发物而达到提纯的目的。
日、法等国专利曾介绍用氟化氢铵或氟化铵与含碳量93%的石墨粉反应，可将石墨的固定碳含量提高到99.95%。

3, 石墨碳砖制作工艺

防腐碳砖、石墨碳板采用优质的石墨碳素材料，添加耐酸性极强的有机复合物。经高压成型、真空浸渍、高温热处理工艺精制而成，具有非凡的耐酸和耐温性能，是化工行业磷酸反应槽、磷酸贮槽等设备的理想内衬材料。
1、优良的耐腐性能：
制品采用了优质的石墨碳素材料，添加耐酸性极强的有机复合物，有效地降低了制品的气孔率，提高了制品的体积密度，因而制品具有优异的防腐蚀性能和较强的耐磨性能。
2、性能稳定，耐久性能强：
该制品采用高强有机胶作结合剂，同时引入高新技术添加剂，因而制品强度大，耐磨性能好，结构极为稳定，随温度变化制品结构不发生改变。
3、外形尺寸精确：
采用模压成型，制品成型质量好，外形尺寸精确，并能按用户要求生产特异制品，能充分满足施工砌筑工艺要求。

4, 用石墨材料加工而成的石墨制品到底有哪些用途

石墨，具有耐高温、导电性强、耐酸碱、耐腐蚀、耐磨等多种工业用途。今天捷诚石墨为您讲解石墨的这些物理特性，所应用的具体
1.导电材料用电弧炉或矿热电炉冶炼各种合金钢、铁合金或生产电石（碳化钙）、黄磷时，强大的电流通过炭素电极（或连续自焙电极——即电极糊）或石墨化电极导入电炉的熔炼区产生电弧，使电能转化成热能，温度升高到2000℃左右，从而达到冶炼或反应的要求。金属镁、铝、钠一般用熔盐电解制取，这时电解槽的阳极导电材料都是采用石墨化电极或连续自焙电极（阳极糊、有时用预焙阳极）。熔盐点解的温度一般在1000℃以下。生产烧碱（氢氧化钠）和氯气的食盐溶液电解槽的阳极导电材料，一般都用石墨化电极。生产金刚砂（碳化硅）使用的电阻炉的炉头导电材料，也是使用石墨化电极。炭和石墨制品作为导电材料广泛用于电极制造工业作为滑环和电刷，此外还用作干电池中的炭棒，探照灯或产生弧光用的弧光炭棒，水银整流器中的阳极等。
2.耐火材料由于炭和石墨制品能耐高温和有较好的高温强度及耐腐蚀性，所以很多冶金炉内衬可用炭块砌筑，如炼铁炉的炉底、炉缸和炉腹，铁合金炉和电石炉的内衬，铝电解槽的底部及侧部。许多贵重金属和稀有金属冶炼用的坩埚、熔化石英玻璃等所用的石墨坩埚，也都是用石墨化坯料加工制成的。作为耐火材料使用的炭和石墨制品，一般不应在氧化性气氛中使用。因为，无论炭或石墨在氧化性气氛的高温下很快烧蚀。
3.耐腐蚀材料经过用有机树脂或无机树脂浸渍过的石墨材料，具有耐腐蚀性好、导热性好、渗透率低等特点，这种浸渍石墨又称为不透性石墨。它大量应用于制作各种热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、过滤器、泵等设备，广泛应用于石油炼制、石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的不锈钢等金属材料。不透性石墨生产已称为炭素工业的一个重要分支。
4.耐磨和润滑材料炭和石墨材料除具有化学稳定性高的特性外，还有较好的润滑性能。在高速、高温、高压的条件下，用润滑油来改善滑动部件的耐磨性往往是不可能的。石墨耐磨材料可以在-200℃到2000℃温度下的腐蚀性介质中并在很高的滑动速度下（可达100米/秒）不用润滑油而工作。因此，许多输送腐蚀性介质的压缩机和泵广泛采用石墨材料制成的活塞环、密封圈和轴承。它们运转时无需加入润滑剂。这种耐磨材料是用普通的炭或石墨材料经过有机树脂或液态金属材料浸渍而成。石墨乳剂也是许多金属加工（拔丝、拉管等）的良好润滑剂。
5.高温冶金及超纯材料生产用结构材料生产单晶硅用的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等，都是用高纯度石墨材料加工而成的。用于真空冶炼中的石墨隔热板和底座，高温电阻炉，高温电阻炉炉管、棒、板、格栅等元件，也使用石墨材料加工制成的。 6.作为铸模、压模使用炭和石墨材料的热膨胀系数小，而且耐急冷急热性好，所以可以用作玻璃器皿的铸模和黑色金属及有色金属或稀有金属的铸模。用石墨铸模得到的铸件，尺寸精确，表面光洁，不加工即可直接使用或只要稍加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金（如碳化钨）等粉末冶金工艺，通常用石墨材料加工压模、烧结用的舟皿。 7.在原子能工业及军事工业中使用石墨因为具有良好的中子减速性能，最早用于原子反应堆中作为减速材料。铀-石墨反应堆是目前较多的一种原子反应堆。原子反应堆用的石墨材料必须具有极高的纯度，杂质含量不应超过几十个ppm，特别是其中硼元素的含量应在0.5ppm以下。为了降低石墨中的杂质含量，在石墨化过程中通入卤素净化气体。一些经过特殊处理的石墨（如在石墨表面渗入耐高温的材料）及再结晶石墨、热解石墨，具有在极高温度下较好的稳定性及较高的强度重量比。所以，它们可以用于制造固体燃料火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇宙航行设备的零部件。
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
1）耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
2）导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键，每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

1, 高纯石墨提纯工艺有哪些？具体工艺方法是什么？

2, 高纯石墨生产工艺的特点是什么？

3, 石墨碳砖制作工艺

4, 用石墨材料加工而成的石墨制品到底有哪些用途

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电极