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石墨的特性以及石墨的用途
2014年12月03日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:6902
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石墨的特性以及石墨的用途

石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。 石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素,拉丁语为Carbonium


 

石墨的特性

石墨及其制品具有高强耐酸性、抗腐蚀和耐高温3000℃以及耐低温-204℃等优良特性,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。石墨的具体特性大致有以下几种:

1、超强的耐高温特性

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、石墨制品具有很好的导热性、抗热震性。石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。

3、石墨制品具有化学稳定性和抗侵蚀能力。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。

4、石墨制品环保健康,无放射性污染,耐高温。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度以内是非常稳定的。

5、石墨制品具有很好的吸附性。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。

 

石墨的用途

1、耐火材料包括耐火砖,坩祸,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材料。

镁碳砖镁碳耐火材料是60 年代中期,由美国研制成功;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。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保护罩,水下喷管以及油井爆破筒等。

用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品,例如坩锅,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热传导性,所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。  

2、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。  

3、作导电材料

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,大量使用石墨电极。电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。  

4、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一200 2000 温度并在很高的滑动速度下(loom / s )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。  

5、作耐腐蚀材料    

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。    

6、用于原子能工业和国防工业    

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,"铀一石墨"反应堆是目前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。   

7、作防垢防锈材料。   

石墨能防止锅炉结垢。有试验表明,在水中加入一定量的石墨粉,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。 

8、石墨新用途  

1) 柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是70 年代开发的一种新的石墨制品。1971 年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。  

2) 制作半金属摩擦材料。自70 年代以来,离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料。半金属摩擦材料是将石墨和金属粉,钢纤维,陶土粉用合成树脂粘结而成。这些自动衬主要可用于高速设备,如飞机,卡车以及越野车的制动装置和离合器片。

 

石墨矿产的资源分布情况

关于石墨资源的研究报告显示,全球石墨矿储量丰富,无供应瓶颈。根据USGS(美国地质勘探局)的数据,全球石墨储量13000万吨,年开采矿物量119万吨,储采比达100年以上。丰富的储量保证了石墨下游应用时不会受到原料不足的制约。中国拥有丰富的石墨矿床,石墨矿储量占世界总储量的75%。据国土资源部资料,我国晶质石墨储量5280万吨,隐晶质石墨储量2371万吨。鳞片石墨主要集中在内蒙古、山东和黑龙江,山东与黑龙江是两个最重要生产地区。东北地区主要石墨企业有鸡西柳毛石墨资源公司、黑龙江奥宇石墨集团和鸡西天盛非金属矿业公司。内蒙古地区较有代表性的企业是内蒙兴和县信义石墨有限责任公司。山东省青岛市郊的平度地区,石墨矿点也很丰富,企业有青岛石墨股份有限公司、青岛海达石墨公司(及其子企业黑龙江萝北海达石墨公司)、青岛黑龙石墨等。湖南郴州是土状石墨的集中地,包括鲁塘石墨矿和湖南省郴州市鲁塘微晶石墨炭素有限公司。

 

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