石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括
耐火砖、
坩埚、
连续铸造粉、铸模芯、铸模、洗涤剂和
耐高温材料。近年来,耐火材料工业中两个重要的变化是
镁碳砖在
炼钢炉 内衬中被广泛应用,以及
铝碳砖在连续铸造中的应用。使
石墨耐火材料与炼钢业紧密相连,全世界炼钢业约消耗的耐火材料。
简介
由于
石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。可作耐火材料。石墨制品保持了
鳞片石墨原有的化学特性还具有很强的自润滑性能。
石墨粉的特性即高强
耐酸性、抗腐蚀和耐高温3000℃以及耐低温-204℃,同时它的
抗压强度大于800kg/Cm2,并且抗氧化,在450℃空气中失重1%,回弹率为 15-50%(密度1.1-1.5)。因此石墨制品现已被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、
高能物理、航天、电子等方面。
功效及优势
炭的空隙结构使炭具有很好的吸附性,故炭常被用作吸附材料,用于吸附
水分、气味、有毒物质等。我们做过实验,前几天烤肉用过的
石墨烤盘看上去非常干净,但放到
电磁炉上加热,会看到上次烤肉时吸附的油脂和有害物质会慢慢渗出,不过不用担心,用干净的餐纸擦拭干净即可使用了。
二、石墨制品具有很好的
导热性,传热快,受热均匀,节约燃料。
用石墨制成的
烤盘,
锅等加热快,而且烧制的食物受热均匀,从里往外熟,加热时间短,不仅味道纯正,而且能锁住食物本来的养分。我们做过实验,用石墨烤盘烤肉时,刚开始
电磁炉打到大火,仅20-30秒就能预热,开始烤制食物时只要打在小火上即可,有利用节约能源。
石墨在常温下具有很好的化学稳定性,不受任何强酸,强碱及有机溶剂的侵蚀。因此,石墨制品即使长期使用损耗也很少,只要擦拭干净还如新的一样。
制品尤其是
石墨床垫加热后可以产生
负氧离子,使周围的物品活性化,维持人体健康,有效预防衰老,使皮肤充满光泽和弹性。
碳要在2000-3300度高温的环境下经过至少十几个昼夜的
石墨化过程才能成为
石墨,因此,石墨中的
有毒有害物质早已释放殆尽,至少在2000度以内是稳定的。
主要用途
镁碳砖镁碳耐火材料是年代中期,由美国研制成功,年代,日本
炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却
电弧炉炼中。在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢,并已成为
石墨的一种传统用途。年代初,镁碳砖开始用于
氧气顶吹转炉的
炉衬。
铝碳砖铝碳耐火材料主要用于
连续铸造、扁
钢坯自位输管道的堡罩,水下喷管以及油井
爆破筒等。在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的以上。
坩埚及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩埚及其有关制品,例如坩埚、曲 颈瓶、塞头和喷嘴等,具有高耐火性,低的
热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的
热震稳定性和优良的传导性,所以
石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。传统的
石墨粘土坩埚用含碳量大于的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于目(-筛),而国外在坩埚生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性其次是用
碳化硅石墨坩埚替代了传统的粘土石墨坩埚,这是随着
炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技术还可以使小鳞片石墨得到应用,在粘土石墨坩埚中,而在
碳化硅石墨坩埚中,大鳞片成分的含量仅占,石墨的含碳量降为。
炼钢
石墨和其他杂质材料用于
炼钢工业时可作为
增碳剂。
渗碳使用的碳质材料的范围很广,包括
人造石墨、
石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是
土状石墨的主要用途之一。
导电材料
石墨在电气工业中广泛用来作电极、
电刷、
碳棒、碳管、
水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层等等。其中以
石墨电极应用最广,在冶炼各种合金钢、铁合金时,使用石墨电极,这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生
电弧,使电能转化为热能,温度升高到左右,从而达到熔炼或反应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,
电解槽的阳极也用石墨电极。生产刚砂的
电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。如
碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品,要求石墨粒度控制在目目范围内,品位以上,有害杂质(主要是金属铁)要求在以下。电视机显像管所用的石墨,粒度要求在以下。作耐磨和
润滑材料石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨
耐磨材料可以在-温度并在很高的滑动速度下不用润滑油工作。许多输送
腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成
活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,
石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
耐腐蚀材料
石墨具有良好的
化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、
导热性好、
渗透率低等特点,而广泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、
吸收塔、
冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。0作铸造、
翻砂、压模及高温冶金材料由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,
黑色金属得到的铸件尺寸精确,表面光洁,成率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等
粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压耐烧结用的
舟皿。
单晶硅的晶体生长
坩埚、
区域精炼容器、支架、夹具、
感应加热器等,都是用
高纯石墨加工而成的。此外,石墨还可以作真空冶的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。
原子能
石墨具有良好的中子减速性能,最早作为
减速剂用于原子反应堆中,铀—
石墨反应堆是应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的
原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,
石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个(为百万分之一),特别是其中硼的含量应小于。
国防工业
在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,
隔热材料和防
射线材料。
防垢防锈材料
石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的
石墨粉(每吨水大约用),能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐和防锈。
其他用途
随着科学技术的不断发展,人们对
石墨也开发了许多新用途。
柔性石墨制品。柔性石墨又称
膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。美国研究成功柔性石墨
密封材料,解决了
原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求 量逐年增长。
高纯制品用于高纯金属冶炼、电子工业、核工业及模具制造;普通制品用于铝电分解槽、
粉末冶金烧结炉、铁合金炉及其他
矿热炉内砌体材料。
材料优势
石墨制品由于其特殊结构,具有
耐高温性、
抗热震性、导电性、润滑性、
化学稳定性以及可塑性等众多特性,一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源,石墨制品,如
石墨环,
石墨舟应用范围广泛,国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪,21世纪将是碳的世纪”。
作为重要的战略性
非金属矿产品,石墨行业将被实施准入管理。随着准入制度的实施,石墨,石墨制品,将成为继稀土、氟化工、磷化工后的又一个,该领域的龙头公司将进入全新的发展阶段
国内发展状况
石墨制品(包含
石墨棒,石墨制品,
石墨块,石墨板,石墨碳管、
石墨环)是重要的战略资源用途十分广泛。石墨是有机成因的碳质物变质而成,最常见于
大理岩、
片岩或
片麻岩中。
煤层可经热
变质作用部分形成石墨,而少量石墨则是火成岩的
原生矿物。
工业上将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和稳晶质(土状)石墨矿石两大类。晶质石墨矿石又可分为鳞片状和致密状两种。中国石墨矿石以鳞片状晶质类型为主,其次为隐晶质类型,致密状晶质石墨只见于新疆托克布拉等个别矿床中,工业价值不大。