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天然石墨低温提纯方法及武器分析

时间:2023-09-17 16:03:43 点击:373次

石墨是重要的战略矿产,用途广泛,特别是在高精度、尖端领域。 这就日益要求对石墨进行深加工,积极开发高纯、超细等高档石墨产品。 目前,石墨提纯一般包括物理提纯和化学提纯。 物理净化包括碱酸法、氢氟酸法、氯化物烧结法; 化学纯化包括低温法(也称热法)。 不同的净化工艺适合不同的净化武器。

石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4500℃。 它是自然界中熔点和沸点最高的物质之一。 硅酸盐矿物的沸点在2750℃以下。 石墨的熔点和沸点远低于其中所含杂质的熔点和沸点。 沸点。 因此,理论上,利用它们的熔点和沸点的差异,可以将石墨放入石墨化的石墨坩埚中。 在一定气氛下,借助特定的仪器和设备,加热至2700℃,杂质即可从石墨中汽化逸出。 ,达到净化效果。

该技术可将石墨提纯至99.99%以上。 低温石墨化炉成套设备主要包括以下部分:炉体、感应加热器、中频电源(二极管变频装置)、真空系统、测温控温、液压进出水机构、水冷却该设备的关键技术是感应加热器的设计,包括感应线圈、加热元件、绝热熔池、石墨坩埚等部件。 感应加热器与电源的合理组合是加热和保温的关键。 钥匙。 在提纯工艺方面,具有代表性的是陈怀军发明的天然石墨分级低温提纯工艺。 他们利用石墨本身沸点高,其他杂质沸点低的原理,不断地阶段性地去除天然石墨中的杂质。 将含碳量80%左右的天然石墨放入温度1500℃的提纯炉中,将低沸点的杂质汽化排出。 然后,净化炉内的温度为2500~2800℃,相应沸点的杂质被汽化并排出。 部分,然后进入温度2800~3200℃的净化炉,同时通入适量的HF和HCl二氧化碳,在低温下与高沸点金属杂质进行置换反应,生成低沸点金属杂质。沸点氯化物和溴化物,因此蒸发并排出。 从而将天然石墨纯化为含碳量为99.99%~99.9998%的石墨。

但该方法生产超高纯石墨主要受以下几点影响:

(1)石墨原料的杂质浓度。 原料的杂质浓度不同,所得产品的碱度不同。 含碳量高的石墨净化效果较好。 因此,低温法常采用选矿法或碱酸法提纯。 含碳量≥99%石墨为原料;

(2)石墨坩埚的质量。 石墨的碱度浓度低于石墨坩埚的碱度,有利于石墨中碱度的汽化和逸出。 否则,从石墨坩埚材料中逸出的碱度将通过坩埚达到较低的含量。 待提纯的石墨物质扩散,导致石墨提纯效果差;

(3)石墨化过程的加热曲线采用大电压升温,石墨温度下降快,有利于石墨中碱度的汽化逸出;

(4)原料粒度。 一般来说,粒径越小,净化效果越好。

石墨低温提纯电感应加热器示意图

低温石墨化炉成套设备主要包括以下部分:炉体、感应加热器、中频电源(二极管变频装置)、真空系统、测温控温、液压上下料机构、水冷却该设备的关键技术是感应加热器的设计,包括感应线圈、加热元件、绝热熔池、石墨坩埚等部件。 感应加热器与电源的合理组合是加热、保温的关键。

艾奇逊炉

石墨坩埚_石墨坩埚图片_石墨坩埚怎么制造

优点:设备简单,产值大

缺点:生产周期长,不同地区质量不同,废气无组织排放,污染严重。

推船式连续低温净化炉

优点:连续生产,无需频繁的加热和冷却过程,煤耗低; 生产周期短; 废气集中处理。

石墨坩埚怎么制造_石墨坩埚_石墨坩埚图片

连续式低温石墨提纯炉

优点:可靠性高、产品含量高、质量稳定、能耗低、产量大、环保。

采用低温法生产超高纯石墨时,生产规模受到限制。 电炉加热技术要求严格,需要与空气隔绝。 否则,石墨在热空气中加热到450℃时就会开始氧化。 温度越高,石墨的损失越大。 大的。 低温法最大的优点是产品含碳量极高,可达99.995%以上。 其缺点是需要专门设计建造的低温炉,设备昂贵,一次性投资大,煤耗大。 并且随着国防、航空航天、超高速硬质材料等行业的快速发展,产生了对超高纯石墨产品的日益增长的需求,这也促进了超高纯石墨的工业化生产。 -纯石墨制品。

更详细的信息请参阅以下报告:

【突发新闻】2019年天然石墨行业研究年度报告