Ro-ràdh
Tha graifit na ghoireas mèinnearach cudromach neo-mheatailteach le feartan sònraichte dà-mheatailt agus neo-mheatailteach. Tha e aithnichte mar “goireas ro-innleachdail a tha a’ toirt taic do leasachadh àrd-theicneòlas san 21mh linn" agus tha e air a bhith cliùiteach o chionn fhada mar “òr dubh”. Tha grafait fìor-ghlan - a’ toirt iomradh air grafait le susbaint gualain nas motha na 99.99%. Tha e a’ nochdadh fèin-{9}} lubrication sàr-mhath, neart àrd, deagh ghiùlan dealain, searbhag / alcalan / creimeadh / teas, co-èifeachd leudachaidh ìosal, seasmhachd ceimigeach air leth, coileanadh seulachaidh àrd, agus structar èideadh is teann. Tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an innleadaireachd dealain, Meatailteachd, dìon nàiseanta, aerospace, lùth, gnìomhachas ceimigeach agus roinnean eile. Gu sònraichte, tha pàirt chudromach is deatamach aige ann an gnìomhachasan a tha a’ tighinn am bàrr leithid ullachadh stuthan leth-chonnsair treas ginealach, gnìomhachas niuclasach, agus gnìomhachas photovoltaic, a’ toirt buaidh fad-ruigsinn air eaconamaidh Shìona.
1. Feartan Graphite Ore
Is e mèinnear a th’ ann an graphite air a dhèanamh suas de eileamaidean gualain, dath soilleir dubh le luster miotalach agus anisotropy. Is e an dùmhlachd aige 2.09-2.23 g / cm³, puing leaghaidh 3850 ceum, puing goil 4250 ceum, comas sùghaidh teas 6.9036 × 10⁷ J / kg, a ’sealltainn seasmhachd teirmeach sàr-mhath.
2. Grafait fìor-ghlan
2.1 Grafait Purity Nàdarra Àrd
A rèir stuthan amh agus dòighean ullachaidh, faodar grafait fìor-ghlan àrd a roinn ann an grafait fìor-ghlan nàdarrach agus grafait fìor-ghlan synthetigeach àrd.
Tha grafait fìor-ghlan nàdarrach air a chleachdadh gu farsaing ann an grunn raointean air sgàth a ghiùlan dealain is teirmeach sàr-mhath, leithid stuthan teasairginn, còmhdach an-aghaidh meirge, dealanan gualain, gineadairean, bealaidh, agus stuthan dìon anns a’ ghnìomhachas niùclasach. Tha grafait fìor-ghlan àrd -, le morf-eòlas èideadh agus cuairteachadh meud mìrean, air a chuir an sàs ann an anodan ro-mhìnichte, grafait sònraichte, gnìomhachas niùclasach agus raointean eile. Bidh dòighean ullachaidh grafait fìor-ghlan ag atharrachadh a rèir diofar stuthan amh.
Chan eil grafait fìor-ghlan ann an nàdar. Gu tric bidh neo-chunbhalachd ann am mèinn grafait leithid SiO₂, Al₂O₃, FeO, CaO, P₂O₅, CuO, a bhios mar as trice ann am mèinnirean mar èiteag, pyrite, carbonate, a bharrachd air co-phàirtean gaseous a’ toirt a-steach uisge, asphalt, CO₂, H₂, CH₄, agus N₂. Mar sin, feumaidh mion-sgrùdadh grafait a bhith a’ dearbhadh chan e a-mhàin susbaint gualain stèidhichte ach cuideachd susbaint luaineach agus susbaint luaithre. Tha pròiseasan glanaidh grafait ag amas air na neo-chunbhalaidhean sin a thoirt air falbh gu h-èifeachdach. Mar as àirde purrachd grafait (ie, mar as àirde an susbaint gualain), is ann as àirde a luach agus mar as fharsainge a bhios an tagradh aige.
Mar as trice bidh ullachadh grafait fìor-ghlan bho ghrafait nàdarrach a’ toirt a-steach prìomh ghlanadh mèinn grafait le fleòdradh, tuilleadh purrachadh dùmhlachd fleòdraidh le alkali-dòigh searbhagach no modh searbhag hydrofluoric, agus mu dheireadh a’ faighinn toraidhean grafait fìor-ghlan le àrd-teodhachd àrd no modh clorination àrd.
2.2 Grafait Purity Synthetic Àrd-
Mar as trice bidh grafait synthetigeach a’ toirt iomradh air stuthan grafait air an dèanamh le bhith a’ cleachdadh còc peatrail àrd-inbhe agus còc pitch mar cho-chruinneachaidhean, a’ cur pitch teàrr guail mar inneal-ceangail agus sgeadachadh eile, agus an uairsin sreath de làimhseachadh grafaiteachd aig teòthachd àrd. San fharsaingeachd, thathas a’ làimhseachadh stuthan amh ro-làimh agus an uairsin gan cur ann an reactair sònraichte aig teòthachd àrd airson grafitachadh agus glanadh. Tha na prìomh sheòrsaichean fùirneis a’ toirt a-steach fùirneisean grafitization Acheson, fùirneisean grafaitachaidh sreath a-staigh, agus fùirneisean dealain grafitization leantainneach. Bidh an teòthachd ultra-àrd san fhùirneis a’ grafachadh còc peatrail agus còc pitch, agus tha gas halogen air a thoirt a-steach gus dèiligeadh ri neo-chunbhalachd, a tha an uairsin air a ghasachadh agus air a ghluasad gus grafait fìor-ghlan fhaighinn.
Ged a ghabhas pàirt de neo-chunbhalachd ann an còc peatrail agus còc pitch a thoirt air falbh aig àm calcination aig teòthachd àrd ann a bhith a’ dèanamh grafait fìor-ghlan synthetigeach, tha riatanasan soilleir ann airson susbaint pronnasg is luaith ann an stuthan amh còc peatrail. Le cleachdadh nas motha de-ola amh sulfair, tha còc peatroil àrd-sulfair a’ fàs cuideachd. Gus coinneachadh ris an riatanas ìosal sulfair de chòc peatrail airson cinneasachadh grafait fìor-ghlan àrd-sìnteil, tha mòran sgoilearan air rannsachadh domhainn a dhèanamh air pròiseasan desulfurization còc peatrail reusanta agus èifeachdach.
Bidh purrachd grafait a’ dearbhadh coileanadh seirbheis agus feartan coileanta thoraidhean giollachd grafait domhainn. Mar as àirde an purrachd, is ann as àirde luach an tagraidh. Mar eisimpleir:
Feumaidh graphite mar stuth anod airson bataraidhean lithium-ion purrachd os cionn 99.98%;
Feumaidh grafait nàdurrach airson daoimean fuadain synthetigeach purrachd os cionn 99.999%, le susbaint boron nas ìsle na 0.01 × 10⁻⁶;
Feumaidh grafait sònraichte airson aerospace, dìon nàiseanta, agus gnìomhachas niùclasach purrachd 99% ~ 99.99% no eadhon nas àirde;
Feumaidh pùdar graphite airson a bhith a’ co-chur wafers SiC semiconductor treas ginealach fìor-ghlan cho àrd ri 99.9995% no nas àirde.
Tha glanadh grafait na bhunait airson a bhith ag ullachadh a h-uile stuth grafait agus na chùis chumanta ann an leasachadh stuthan grafait. Tha pròiseasan glanaidh grafait le caitheamh lùth ìosal, comas àrd, agus truailleadh ìosal aig cridhe R&D gnàthach.
3. Teicneòlasan glanaidh grafait
3.1 Modh Flotation
A’ cleachdadh deagh chomas fleòdraidh grafait nàdarrach, tha pròiseasan fleòdraidh le sruthan ioma-ìre air an dealbhadh gus grafait flake no grafait microcrystalline a sgaradh bho mhèinnirean co-cheangailte leithid kaolin, quartz, agus mica ann am mèinn grafait nàdarra. Faodaidh an teicneòlas seo mèinn grafait nàdarra a shaidhbhreachadh gu mòr le ìre nas ìsle na 20% a-steach gu dùmhlachd grafait le purrachd de 95%, a tha sa mhòr-chuid air a chleachdadh mar stuth amh airson a bhith a’ dèanamh grafait fìor-ghlan nàdarrach àrd.
3.2 Alcali-Modh searbhagach
Tha am pròiseas glanaidh a’ toirt a-steach fusion alkali agus acidolysis. Ann am fusion alkali, bidh neo-chunbhalachd ann an grafait leithid Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂, MgO, CaO ag ath-fhreagairt le NaOH aig teòthachd àrd gus uisge a chruthachadh-hydroxides do-soluble; bidh cuid de neo-chunbhalachd (me, SiO₂) a’ toirt a-mach toraidhean solubhail uisge, a thèid a thoirt air falbh le bhith a’ uisgeachadh agus a’ nighe. Ann an acidolysis, tha grafait agus hydroxides às deidh fusion alkali air a mheasgachadh le searbhag hydrochloric de ìre sònraichte airson leachadh teth, gan tionndadh gu clorides solubhail a tha an uairsin air an nighe air falbh le uisge. Faodar grafait fìor-ghlan le fìor-ghlan nas àirde na 99% fhaighinn às deidh acidolysis.
Aig an àm seo, tha an dòigh alkali-acid air a chleachdadh gu farsaing ann an gnìomhachas, le buannachdan leithid tasgadh ùine ìosal, ìre àrd, agus sùbailteachd pròiseas làidir. Ach, tha eas-bhuannachdan ann cuideachd a’ toirt a-steach iarrtas calcination aig teòthachd àrd, caitheamh lùtha àrd, ùine freagairt fada, fìor choire uidheamachd, call grafait mòr, agus fìor thruailleadh uisge sgudail.
3.3 Dòigh ròstadh clorination
Aig timcheall air 1000 ceum, thèid gas clorine a thoirt a-steach do ghrafait. A’ cleachdadh seilbh làidir oxidizing chlorine, tha neo-chunbhalachd meatailt ogsaid ann an grafait air a oxidachadh gu clorides le teodhachd gasachaidh nas ìsle. Fon teòthachd seo, faodaidh clorides meatailt a bhith air an gasachadh gu luath agus air an leigeil ma sgaoil ann am meudan mòra, a ’toirt gu buil glanadh grafait.
Tha ròstadh clorination mar as trice air a chleachdadh mar phròiseas leasachail airson glanadh grafait, a’ maidseadh le pròiseasan eile, agus tha buannachdan follaiseach aige gu sònraichte ann a bhith a’ toirt air falbh neo-chunbhalachd meatailt. Ach, tha puinnseanta, corrosiveness agus truailleadh na h-àrainneachd de chlorine a’ cuingealachadh mòr-chòrdte a’ phròiseis seo gu ìre. A bharrachd air an sin, tha e duilich grafait fìor-ghlan ultra{2}}àrd- a thoirt gu buil, agus tha an siostam neo-sheasmhach cuideachd a’ toirt buaidh air a chleachdadh practaigeach.
3.4 Modh Hydrofluoric Acid
Bidh neo-chunbhalachd ann am mèinn amh ag ath-fhreagairt le searbhag hydrofluoric gus fluorides agus fluorosilicates soluble uisge a ghineadh, a thèid a thoirt air falbh le bhith a’ nighe uisge gus grafait àrd-ìre fhaighinn.
Is e prìomh bhuannachdan an dòigh searbhag hydrofluoric èifeachdas toirt air falbh neo-chunbhalachd àrd, ìre toraidh àrd, buaidh bheag air coileanadh grafait, agus caitheamh lùth ìosal. Is e an ana-cothrom gu bheil searbhag hydrofluoric gu math puinnseanta agus creimneach, a ’feumachdainn ceumannan dìon sàbhailteachd teann ann an cinneasachadh, agus tha tasgadh dìon àrainneachd àrd a’ lughdachadh gu mòr a farpaiseachd eaconamach.
3.5 Àrd-Dòigh glanaidh Teòthachd
Stèidhichte air a’ phrionnsapal gu bheil ìre goil àrd aig grafait fhad ‘s a tha puingean goil ìosal aig neo-chunbhalachd eile, tha grafait nàdarra le susbaint gualain de mu 80% air a chuir ann am fùirneis glanaidh aig 1500 ceum gus gasachadh agus toirt air falbh neo-chunbhalachd goil ìosal. Bidh e an uairsin a’ dol a-steach don fhùirneis aig 25002800 ceum gus barrachd neo-chunbhalachd a thoirt air falbh, agus mu dheireadh fùirneis aig 2800Ceum 3200 le gasaichean HF agus HCl iomchaidh. Bidh na gasaichean sin ag ath-fhreagairt le neo-chunbhalachd meatailt àrd -goil aig teòthachd àrd gus fluorides agus clorides goil ìosal a chruthachadh, a tha air an gasachadh agus air an leigeil ma sgaoil. San dòigh seo, tha grafait nàdarra air a ghlanadh gu susbaint gualain 99.99% ~ 99.9998%.
Am measg nam prìomh nithean a tha a’ toirt buaidh air purrachd grafait tha càileachd stuthan amh, purrachd crucible graphite, modh teasachaidh grafaiteachd, agus meud gràin grafait. Tha riatanasan àrd aig a’ phròiseas seo airson purrachd stuthan amh, fineness stuthan agus teicneòlas uidheamachd, le caitheamh lùtha àrd agus tasgadh mòr. Mar sin, tha an tagradh làithreach aige cuibhrichte, gu h-àraidh ann an raointean sònraichte leithid aerospace, dìon nàiseanta agus gnìomhachas niùclasach le riatanasan càileachd grafait fìor àrd.
3.6 Modh glanaidh gas halogen
Feumaidh tagraidhean tionnsgalach àrd (me, gnìomhachas leth-chonnsair) purrachd grafait os cionn 99.999%, rud nach gabh a choileanadh le glanadh teòthachd àrd leis fhèin. Bidh an gnìomhachas sa chumantas a’ gabhail ris an dòigh glanaidh gas halogen (ris an canar cuideachd glanadh corporra). Le àrdachadh ann an teòthachd an fhùirneis agus ìre falamh, bidh cuid de neo-chunbhalachd ann am bathar grafait a ’dol gu fèin-ghluasadach. Airson neo-chunbhalachd eile a dh 'fheumas teòthachd nas àirde, bidh gasaichean halogain (a' mhòr-chuid de chlorine agus hydrocarbons halogenated) gan tionndadh gu halides le puingean leaghaidh agus goil ìseal. Fon ghnìomh aonaichte, thèid neo-chunbhalachd a thoirt air falbh gus glanadh grafait a choileanadh.
4. Cleachdaidhean Graphite Àrd-ghlanachd
4.1 Lubricating Stuthan
Mar aon de na bealaidh chruaidh chumanta, tha structar le sreathan grafait a’ toirt feartan fèin-lubaidh dha. Fo chuideam teannachaidh agus rùsgaidh aig àm suathadh tioram le meatailtean, bidh sreathan grafait a ’sleamhnachadh, a’ cruthachadh film gluasaid grafait tana air uachdar brisidh meatailt gu microscopach. Mar sin, tha an co-èifeachd brisidh tioram eadar grafait agus meatailt nas ìsle na an coimeas eadar meatailtean, ga fhàgail na stuth fèin-lubaidh àbhaisteach.
Mar as trice bidh meatailtean ann am meatailt-paidhrichean suathaidh grafait a’ gabhail a-steach stàilinn 45#, stàilinn 40Cr, stàilinn gun staoin, iarann-teilgte, alloy copar, msaa. Is e lughdachadh suathadh agus caitheamh eadar paidhrichean suathadh meacanaigeach am prìomh dhòigh air èifeachdas agus beatha seirbheis pàirtean meacanaigeach a leasachadh. Le bhith a’ sgrùdadh buaidh luchdan, teodhachd, astar sleamhnachaidh, morf-eòlas uachdar agus inneach cuidichidh sin leudachadh air beatha seirbheis paidhrichean suathadh meatailt le grafait.
4.2 Stuthan ròin
Faodar grafait leudaichte a phròiseasadh gu grafait sùbailte às deidh làimhseachadh post-, le co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal (1 × 10⁻⁶ ~ 30 × 10⁻⁶ K⁻¹). Cha bhith e a’ fàs brònach no sgàinte aig teòthachd ìosal, agus cha bhith e bog no snàgail aig teòthachd àrd.
An coimeas ri stuthan ròin traidiseanta (asbestos, rubair, ceallalose agus na stuthan co-dhèanta aca), tha raon teòthachd seirbheis farsaing aig grafait sùbailte (200 ~ 450 ceum ann an èadhar). Mar sin, tha graphite leudaichte air a chleachdadh gu farsaing mar stuth ròin ann an innealan, Meatailteachd, càraichean, togail shoithichean, peitriceimiceach agus raointean eile.
4.3 Stuthan lasachaidh
Faodar grafait leudaichte a dhèanamh nas miosa le polymers, resins, msaa gus stuthan dìon-teine a dhèanamh. Ma thachras teine, bidh grafait leudachail a’ leudachadh gu luath gus còmhdach de insulation teirmeach leudaichte a chruthachadh air uachdar an stuth, a’ toirt seachad insulation teas sàr-mhath agus a’ cur casg air leigeil ma sgaoil gasaichean puinnseanta.
4.4 Stuthan Co-dhèanta Electrode
Thathas a ’cleachdadh grafait leudachail gus grunn stuthan dealanach bataraidh ullachadh air sgàth an uachdar gnìomhach àrd aige, seasmhachd ceimigeach àrd, deagh ghiùlan teirmeach is dealain, agus ullachadh furasta. Tha an structar seasmhach aige gu h-èifeachdach a’ cuingealachadh leudachadh meud stuthan electrode (me, ann am bataraidhean Li / S no Li / Si) rè rothaireachd, ag adhartachadh beatha baidhsagal.
A bharrachd air an sin, tha am farsaingeachd eadar-fhighte nas motha de ghrafait leudachail a’ toirt barrachd àite airson eadar-shìneadh Li⁺, Na⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ ann am bataraidhean àrd-sgoile meatailt (lithium-ion, sodium-ion, magnesium-ion, sinc{-bataraidhean ion), ag àrdachadh comas dùmhlachd stòraidh agus dùmhlachd lùtha. Faodar grafait leudachail a chleachdadh cuideachd mar stuth electrode airson supercapacitors.
A bharrachd air an sin, tha co-phàirtean grafait leudaichte le matrix polymer aotrom, cosgais ìosal agus furasta an cumadh. Faodar na feartan dealain atharrachadh gu farsaing le bhith ag atharrachadh dosachadh grafait leudaichte.
4.5 Saothrachadh Traidiseanta is Àrd-Deireannach
Tha dealanan metallurgical agus gnìomhachas an fhùirneis nam prìomh raointean caitheamh traidiseanta de ghrafait, air an cleachdadh sa mhòr-chuid airson leaghadh electrodan agus còmhdach airson molltairean de stàilinn, copar, alùmanum agus meatailtean neo-iarannach eile a thilgeil. Tha iarrtas airson grafait ann an saothrachadh peansail fhathast an ìre mhath seasmhach.
Tha stuthan grafait a’ nochdadh structar sìmplidh, cumail suas -saor, caitheamh caitheamh, luchd àrd-comas giùlain agus strì an aghaidh buaidh làidir, agus tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann am pàirtean uidheamachd sgèile mhòr ann an cumhachd niuclasach, cumhachd uisge, aerospace agus raointean armachd.
4.6 Stuthan Cumhachd Niùclasach
Tha graphite airson cumhachd niuclasach air a chleachdadh gu farsaing ann an cridhe reactaran fuaraichte gas àrd-teòthachd, leithid cladhan, eileamaidean connaidh agus co-phàirtean taice. Bidh giùlan agus giùlan treòrachaidh ann am prìomh phumpaichean niùclasach adhartach san Ruis sa mhòr-chuid a’ cleachdadh grafait siliconized. Tha coileanadh niuclasach sàr-mhath aig Graphite agus gu tric bidh e air a chleachdadh mar mhodaireatair agus mar sgàthan ann an reactors.
4.7 Semiconductor Stuthan
Anns a’ ghnìomhachas semiconductor, thathas a’ cleachdadh stuthan grafait gu farsaing ann an uidheamachd làimhseachaidh teas àrd-teòthachd leithid fùirneisean fàs criostal, fùirneisean carbonization agus fùirneisean grafaitachaidh.
Tha toraidhean grafait fìor-ghlan airson carbide silicon semiconductor treas ginealach (SiC) a’ toirt a-steach crucibles grafait, teasadairean agus pùdar airson fàs criostal, aig a bheil purrachd a’ dearbhadh càileachd criostalan SiC. Mar as trice bidh glanadh grafait fìor-ghlan cho àrd a’ gabhail ri dòighean ceimigeach corporra, a dh’ fheumas purrachd Nas motha na no co-ionann ri 99.9995%, le crìochan teann air neo-chunbhalachd fa leth (me, B Nas lugha na no co-ionann ri 0.05 × 10⁻⁶, Al Nas lugha na no co-ionann ri 0.05 × 10).
4.8 Stuthan Diamond Synthetic
Aig an àm seo, tha daoimean criostal singilte air a cho-chur gu ìre mhòr le modh Àrd-Brùthadh Àrd-Teòthachd (HPHT) agus modh Tasgaidh Cheimigeach Vapor (CVD). Bidh CVD a’ cleachdadh hydrogen-anns a bheil gasaichean (meatan, haidridean, msaa), a’ leantainn gu neo-chunbhalachd hydrogen agus cuideam ann an criostalan daoimean. Ann an daoimean HPHT le aloidhean traidiseanta mar chatalan tha cuid de neo-chunbhalachd meatailt, a’ dèanamh synthesis daoimean “ultra- fìor-ghlan" gu math duilich agus dùbhlanach.
Recent breakthroughs in static ultra-high pressure technology have enabled direct synthesis of diamond from graphite under extreme P-T conditions (>15 GPa, 2000 ceum). Fo leithid de shuidheachaidhean, bidh grafait ag atharrachadh gu daoimean gu luath, a’ toirt a-mach cruinneachaidhean polycrystalline de mheud ceudameatair le fìor fhìor-ghlan.
Co-dhùnadh
Tha na prìomh chruthan de ghrafait a thathas a’ cleachdadh ann an Sìona a’ toirt a-steach grafait fìor-ghlan, grafait brùthaidh isostatic, grafait leudachail, grafait fluorinated, grafait colloidal agus graphene. Tha leasachadh purrachd grafait na riatanas cumanta am measg a h-uile toradh grafait{-bunaiteach ach dùbhlanach.
Mar a tha iarrtas airson grafait fìor-ghlan ann an raointean teignigeach àrd a’ sìor fhàs agus riatanasan purrachd a’ sìor fhàs teann, tha teicneòlasan co-cheangailte aig ìre èiginneach a’ feitheamh ri adhartasan.
