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人造石墨的簡介與用途

發布日期:2023-08-29 10:22瀏覽次數:

人造石墨,顧名思義就是用人工方法制成的石墨。它是類似于結晶學中的多晶體。人造石墨種類繁多,生產工藝千差萬別。在廣義上,一切通過有機物炭化再經石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統稱為人造石墨,如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常是指以雜質含量較低的炭質原料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結劑,經過配料、混捏、成型、炭化(工業上稱為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體材料,如石墨電極、等靜壓石墨等。

制造人造石墨的方法有很多種,最常見的是,以主要原料是粉狀的優質煅燒石油焦,在其中加瀝青作為粘結劑,再加入少量其他輔料。各種配合好以后,將其壓制成型,然后在2500~3000攝氏度、非氧化性氣體中處理,使之石墨化。

人造石墨的形態較多,既有粉狀,也有纖維狀和塊狀,而狹義的人造石墨通常為塊狀,使用時需要加工成一定形狀。其可看作是一種多相材料,包括石油焦或瀝青焦等炭質顆粒轉化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結劑轉化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結劑經熱處理后形成的氣孔等。一般來說,熱處理溫度越高,其石墨化程度也就越高。工業生產的人造石墨,其石墨化程度通常低于90%。

相較天然石墨,人造石墨的傳熱性能和導電性能、潤滑性和可塑性較弱,但人造石墨同樣具有較天然石墨更好的耐磨、耐腐蝕、滲透率低等優勢。

目前,人造石墨產品主要應用在以下幾個方面:

一、石墨電極類

主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青作結合劑,經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成,是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體,根據其質量指標高低,可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極包括:

(1)普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于17A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。

(2)抗氧化涂層石墨電極。表面涂覆一層抗氧化保護層的石墨電極,形成既能導電又耐高溫氧化的保護層,降低煉鋼時的電極消耗。

(3)高功率石墨電極。允許使用電流密度為18~25A/厘米2的石墨電極,主要用于煉鋼的高功率電弧爐。

(4)超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于25A/厘米2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。

二、石墨陽極類

主要以石油焦為原料,煤瀝青作粘結劑,經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機加工而制成。一般用于電化學工業中電解設備的導電陽極。包括:

(1)各種化工用陽極板;

(2)各種陽極棒。

三、特種石墨類

主要以優質石油焦為原料,煤瀝青或合成樹脂為粘結劑,經原料制備、配料、混捏、壓片、粉碎、再混捏、成型、多次焙燒、多次侵漬、純化及石墨化、機加工而制成。一般用于航天、電子、核工業部門。它包括光譜純石墨,高純、高強、高密以及熱解石墨等。

四、石墨熱交換器

將人造石墨加工成所需要的形狀,再用樹脂浸漬和固化而制成的用于熱交換的不透性石墨制品,它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設備,主要用于化學工業。包括:

(1)塊孔式熱交換器;

(2)徑向式熱交換器;

(3)降膜式熱交換器;

(4)列管式熱交換器。

五、非標準制品類

該產品是指用石墨制品經過進一步加工而改制成的各種異型石墨制品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規格的坩堝、板、棒、塊等異型品。

六、不透性石墨類

該產品是指經樹脂及各種有機物浸漬、加工而制成的各種石墨異型品,包括熱交換器的基體塊。




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