人造石墨的生产过程简介

2019-03-25 20:02:50 天源达 268

石墨晶体是人造石墨的基本构件,是已知最具各向异性的物质之一。人造石墨具有半金属特性,具有很强的抗磁性。与其他耐火材料相比,人造石墨在室温左右具有异常高的导热率,在室温以上,电导热率指数下降至约1500℃。与石墨单晶相比,人造石墨的体积热膨胀(VTE)异常低。鳞片石墨与氧气反应形成CO2CO,金属与碳化物形成碳化物,与氧化物形成金属和CO,与许多物质形成层状化合物。在这些反应中,氧化对于高温下石墨的一般使用是重要的。

人造石墨和鳞片石墨的原材料很大程度上控制了最终产品的最终性能和实际应用。这种依赖性与碳化和石墨化过程的化学和物理性质有关。通过消除杂原子和取代基氢的碳化过程将有机前体转化为碳聚合物。通过持续的热处理,该碳被转化为或多或少有序的三维框架,接近石墨结构。最终材料的差异取决于这些整体化学和物理排序过程的简易程度。填料材料包括石油焦,煤焦沥青焦炭,天然鳞片石墨,炭黑和无烟煤。通过将受控尺寸分布的焦炭填料颗粒与粘合剂(例如煤焦油或石油沥青)混合来制备碳制品。除了主要成分,填料和粘合剂之外,在碳和石墨制造过程的各个步骤中添加少量其他材料。它们可以在确定最终产品的质量方面发挥重要作用。通常将轻质挤出油和润滑剂添加到混合物中以改善挤出产品的挤出速率和结构。引入化学抑制剂以减少高硫焦炭中硫的有害影响。几乎所有人造石墨都是煅烧的。

在人造石墨生产的第一步中,将窑炉焦炭粉碎,筛分和研磨以准备用于随后的加工步骤。最大颗粒的尺寸通常根据应用要求来设定。制造过程从混合操作开始。混合的目的是混合焦炭填料并将沥青粘合剂分布在表面上。晶间键最终决定了石墨的性质和结构完整性。因此,整个填料组分中粘合剂分布越均匀,结构上合理的产品的可能性就越大。在成形操作之后,其目的是压缩混合物以使沥青涂覆的填料颗粒和面粉紧密接触,在下一阶段,烘焙操作中,将产物烧制至800-1000℃。使用各种烘焙炉。石墨化是产品的电热处理至约3000℃。该步骤的目的是使石油焦炭填料和沥青焦炭粘合剂中的碳原子取向成石墨晶格构型,产生具有金属间性质的石墨,可用于许多应用中。在1500-2000℃的温度范围内,大多数石油焦炭和煤焦油沥青焦炭经历不可逆的体积增加,称为膨化,与硫的热去除有关。根据颗粒大小和产品尺寸,必须在膨化范围内调节加热速率,以避免产品分裂。幸运的是,使用膨胀抑制剂缓解了这个问题。

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