第一章石墨生产新技术概述
石墨具有良好的中子减速性能,最早在原子反应堆中用作慢化剂。铀石墨反应堆是目前应用最广泛的原子反应堆之一。作为核电反应堆中的减速材料,应具有较高的熔点、稳定性和耐腐蚀性,而石墨完全可以满足上述要求。用作原子反应堆的石墨纯度很高,杂质含量不能超过几十个(百万分之一),特别是硼含量要小于。在国防工业中,石墨还用于制造固体燃料火箭的喷管、导弹的鼻锥、航空航天设备的零件、隔热材料和防辐射材料。
作为防垢和防锈材料
石墨可以防止锅炉结垢。相关机组试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(约一吨水)可以防止锅炉结垢。此外,石墨可以涂在金属烟囱、屋顶、桥梁和管道上,以防止腐蚀和生锈。
石墨的新用途
随着科学技术的不断发展,人们为石墨开发了许多新的用途。灵活性石墨制品。柔性石墨,也称为膨胀石墨,是一种新型的石墨制品开发于。柔性石墨密封材料在美国研究成功,解决了原子能阀门的泄漏问题,随后德国、日本、法国开始研制生产。该产品不仅具有天然石墨的特性,还具有特殊的柔韧性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛应用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求逐年增加。
高纯产品用于高纯金属冶炼、电子工业、核工业和模具制造;普通产品用作铝电解槽、粉末冶金烧结炉、铁合金炉及其他矿热炉的砌筑材料。
作为耐火材料。
石墨的主要用途之一是生产耐火材料,包括耐火砖、坩埚、连铸粉、模芯、铸模、清净剂和耐高温材料。近年来,耐火材料工业的两个重要变化是镁碳砖在炼钢炉炉衬中的广泛应用和铝碳砖在连铸中的应用。石墨耐火材料与炼钢工业密切相关,为世界各地的炼钢工业所消耗。
镁碳砖镁碳耐火材料在20世纪90年代中期由美国开发成功。20世纪90年代,日本钢铁工业开始在水冷电弧炉冶炼中使用镁碳砖。目前,镁碳砖已在世界各地广泛用于炼钢,并成为石墨的传统用途。20世纪90年代初,镁碳砖被用于氧气顶吹转炉炉衬。
铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连铸、扁坯自输送管道、水下喷管、油井爆破桶等。在日本,连铸生产的钢占总产量的比例超过,而在英国是。
坩埚及相关产品由石墨制成的模制和耐火坩埚及相关产品,如坩埚、烧瓶、塞棒和喷嘴,具有高耐火性和低热膨胀性,在金属熔化过程中被金属渗透和洗涤时是稳定的,在高温下具有良好的热震稳定性和优异的导电性,因此石墨坩埚及其相关产品广泛用于直接金属熔化的过程中。传统的石墨粘土坩埚由含碳量较多的片状石墨制成,通常片状石墨应大于筛孔(-筛)。但目前国外坩埚生产技术的重要改进是所用石墨的种类、尺度大小和质量更加灵活。其次,传统的粘土石墨坩埚被碳化硅石墨坩埚取代,碳化硅石墨坩埚是随着炼钢行业恒压技术的引入而产生的。恒压技术的应用也可以制造小片状石墨。在粘土石墨坩埚中,含碳量高的大片状石墨约占/,而在碳化硅石墨坩埚中,大片状组分的含量仅占%,石墨含碳量降低。
炼钢
在炼钢工业中,石墨和其他杂质可用作增碳剂。渗碳用碳质材料的范围
石墨生产的第一项新技术
非常广泛,包括人造石墨、石油焦、冶金焦和天然石墨。石墨作为炼钢增碳剂仍是世界上土状石墨的主要用途之一。
作为导电材料
石墨在电气工业中广泛用作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器阳极、石墨垫圈、电话零件、电视显像管涂层等。其中,石墨电极应用最为广泛。冶炼各种合金钢和铁合金时,使用石墨电极。此时,通过电极向电炉的熔化区引入强电流,产生电弧,使电能转化为热能,温度上升到左右,从而达到熔炼或反应的目的。此外,电解镁、铝、钠时,电解槽的阳极也采用石墨电极。生产硬砂的电阻炉也采用石墨电极作为炉头的导电材料。电气工业用石墨要求粒度和等级高。如碱性电池和一些特殊的电碳产品,要求石墨的粒度控制在目数范围内,品级在以上,有害杂质(主要是金属铁)在以下。电视显像管中使用的石墨应具有以下粒度要求。石墨是一种耐磨和润滑材料,在机械工业中常用作润滑剂。润滑油不能在高速、高温、高压下使用,而石墨耐磨材料可以在-温度、高滑动速度(/)下工作,不需要润滑油。许多输送腐蚀性介质的设备广泛采用石墨材料,如活塞环、密封圈、轴承等。当它们运行时,不需要添加润滑油。石墨乳液也是许多金属加工(拉丝和拔管)的良好润滑剂。
作为耐腐蚀材料
石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊处理的石墨具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低的特点,广泛用于制作换热器、反应罐、冷凝器、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,可节约大量金属材料。0作为铸造、翻砂、压模和高温冶金材料石墨因其膨胀系数小,耐急冷急热,可用作玻璃器皿和石材的模具。
黑色金属制成的铸件上墨后尺寸准确,表面光滑,成品率高,不加工或稍加加工即可使用,节省了大量金属。在诸如硬质合金生产的粉末冶金工艺中,石墨材料通常用于制造耐压烧结的舟皿。晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等。都是由高纯度石墨制成的。此外,石墨还可用作真空熔炼、高温电阻炉管、棒、板、栅等部件的石墨隔热板和底座。
1用于原子能工业和国防工业