由於石墨具有許多優良的性能,因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業部
門獲得廣泛套用。
作耐火材料
石墨的一個主要用途是生產耐火材料,包括耐火磚,坩堝,連續鑄造粉,鑄模芯,鑄模 洗滌劑和耐高溫材料。近年來,耐火材料工業中兩個重要的變化是鎂碳磚在煉鋼爐 內襯中被廣泛套用,以及鋁碳磚在連續鑄造中的套用。使石墨耐火材料與煉鋼業緊密相連,全世界煉鋼業約消耗的耐火材料。
鎂碳磚鎂碳耐火材料是年代中期,由美國研製成功,年代,日本煉鋼業開始把鎂碳磚用於水冷卻電弧爐煉中。目前在世界範圍內鎂碳磚已大量用於煉鋼,並已成為石墨的一種傳統用途。年代初,鎂碳磚開始用於氧氣頂吹轉爐的爐襯。
鋁碳磚鋁碳耐火材料主要用於連續鑄造、扁鋼坯自位輸管道的堡罩,水下噴 管以及油井爆破筒等。在日本用連續鑄造生產的鋼占總生產量的以上,英國為 。
坩堝及有關製品用石墨製造的成型和耐火的坩堝及其有關製品,例如坩堝、曲 頸瓶、塞頭和噴嘴等,具有高耐火性,低的熱膨脹性,熔鍊金屬過程中,受到金屬浸潤和沖刷時亦穩定,高溫下良好的熱震穩定性和優良的傳導性,所以石墨坩堝及其有關製品被廣泛用於直接熔融金屬的工藝中。傳統的石墨粘土坩堝用含碳量大於的鱗片石墨製造,通常石墨鱗片應大於目(-篩),而目前國外在坩堝生產技術中的重要改進是,所用石墨的類型、鱗片大小和質量有了更大的靈活性其次是用碳化矽石墨坩堝替代了傳統的粘土石墨坩堝,這是隨著煉鋼工業中恆壓技術的引進而產生的。採用恆壓技術還可以使小鱗片石墨得到套用,在粘土石墨坩堝中,含碳量達的大鱗片石墨約占/,而在碳化矽石墨坩堝中,大鱗片成分的含量僅占,石墨的含碳量降為。
煉鋼
石墨和其他雜質材料用於煉鋼工業時可作為增碳劑。滲碳使用的碳質材料的範圍
第一篇石墨生產新工藝新技術
很廣,包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界範圍內煉鋼增碳劑用石墨仍
是土狀石墨的主要用途之一。
作導電材料
石墨在電氣工業中廣泛用來作電極、電刷、碳棒、碳管、水銀整流器的正極、石墨墊
圈、電話零件、電視機顯像管的塗層等等。其中以石墨電極套用最廣,在冶煉各種合金鋼、鐵合金時,使用石墨電極,這時強大的電流通過電極導入電爐的熔煉區,產生電弧,使電能轉化為熱能,溫度升高到左右,從而達到熔煉或反應的目的。此外,在電解金
屬鎂、鋁、鈉時,電解槽的陽極也用石墨電極。生產剛砂的電阻爐也用石墨電極作爐頭導電材料。電氣工業中所使用的石墨,對粒度和品位要求很高。如鹼性蓄電池和一些特殊的電碳製品,要求石墨粒度控制在目目範圍內,品位以上,有害雜質(主要是金屬鐵)要求在以下。電視機顯像管所用的石墨,粒度要求在以下。作耐磨和潤滑材料石墨在機械工業中常作潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨耐磨材料可以在-溫度並在很高的滑動速度下(/)不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備,廣泛採用石墨材料製成活塞環、密封圈和軸承,它們運轉時,勿需加入潤滑油,石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。
作耐腐蝕材料
石墨具有良好的化學穩定性。經過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點,而廣泛用於製作熱交換器、反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵等設備。這些設備用於石油化工、濕法冶金、酸鹼生產、合成纖維、造紙等工業
部門,可節省大量的金屬材料。0作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料由於石墨的膨脹係數小,而且能耐急冷急熱的變化,可作為玻璃器皿的鑄模,使用石
墨後,黑色金屬得到的鑄件尺寸精確,表面光潔,成率高,不經加工或稍作加工就可使用,因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝,通常用石墨材料製成壓耐燒結用的舟皿。單晶矽的晶體生長坩堝、區域精煉容器、支架、夾具、感應加熱器等,都是用高純石墨加工而成的。此外,石墨還可以作真空冶的石墨隔熱板和底座,高溫電阻爐爐管、棒、板、格棚等元件。
1用於原子能工業和國防工業
第一章石墨生產新工藝新技術概述
石墨具有良好的中子減速性能,最早作為減速劑用於原子反應堆中,鈾—石墨反應堆是目前套用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點、穩定、耐腐蝕的性能,石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高,雜質含量不應超過幾十個(為百萬分之一),特別是其中硼的含量應小於。在國防工業中還用石墨製造固體燃料火箭的噴嘴,飛彈的鼻錐,宇宙航行設備的零件,隔熱材料和防射線材料
作防垢防鏽材料
石墨能防止鍋爐結垢,有關單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用),能防止鍋爐表面結垢。此外石墨塗在金屬煙囪、屋頂、橋樑、管道上可以防腐和防鏽。
石墨新用途
隨著科學技術的不斷發展,人們對石墨也開發了許多新用途。柔性石墨製品。柔性石墨又稱膨脹石墨,是年代開發的一種新的石墨製品。美國研究成功柔性石墨密封材料,解決了原子能閥門泄漏問題,隨後德、日、法也
開始研製生產。這種產品除具有天然石墨所具有的特性外,還具有特殊的柔性和彈性。因此,是一種理想的密封材料。廣泛用於石油化工、原子能等工業領域。國際市場需求 量逐年增長。
高純製品用於高純金屬冶煉、電子工業、核工業及模具製造;普通製品用於鋁電分解槽、粉末冶金燒結爐、鐵合金爐及其他礦熱爐內砌體材料。
前景廣闊
作為一種重要的戰略性資源,石墨資源越來越受到重視。從行業協會的積極呼籲,到不久前國家層面《石墨行業準入條件》的發布,石墨行業迎來了其規範發展、可持續發展的新機遇。而這種機遇,對於眼下陷入低迷狀態的石墨製品市場乃至整個行業而言,不啻為一場“及時雨”“目前,石墨行業的淡季已經來臨。一般來講,石墨企業將在1月份恢復生產。但是,如果明年企業恢復生產的時間再往後推兩個月,國內外經濟形勢好轉一些,那么石墨價格會慢慢恢復一點。如果石墨企業積壓庫存太多,還像過去那樣無序競爭,將會促使石墨行情繼續下滑。”中國石墨行業協會原秘書長裴志翔分析說。
而伴隨著《石墨行業準入條件》的實施,企業庫存高企、市場無序競爭的局面終將得到改善。同時,石墨市場開發及產品升級的巨大潛力也為這個行業提供了無限的發展空間。這也使得業內在當前石墨市場低迷、競爭激烈、價格嚴重下滑的情況下,仍對石墨市場的未來前景持樂觀態度。
“石墨產業未來市場前景十分廣闊。在傳統套用領域對石墨消費形成穩定拉動的基礎上,新興領域逐漸成為石墨產品未來市場的增長點。目前,耐火材料行業仍然是石墨消費的重要領域,大概占石墨消費總量的45%。另外,石墨產品需求結構將不斷升級,球型石墨、柔性石墨、石墨電極、核石墨等加工產品將成為新的市場方向。未來,石墨產品需求專業化程度不斷加強。滿足下游領域對高性能、專業化石墨材料製品需求將成為發展主流,由石墨原材料向深加工及其製品方向發展的趨勢將逐漸凸顯。”劉榮華表示。
據介紹,作為環保節能的明星材料,石墨材料越來越受青睞。這一材料在風能、汽車、消費品和國防工業的發展空間不可限量。尤其是大規格高質量的特種石墨,作為替代性材料,在高科技、新技術領域有著廣闊的套用空間和廣泛的套用前景。
按照國家提出2020年電動汽車數量占所有交通車輛的10%的發展目標,預計到2020年,我國動力電池市場規模將達到2000億元。這也為石墨產業發展提供了廣闊的市場空間。
而石墨行業自身的巨大潛力尚未被充分開發。對此,劉榮華稱:“現在,石墨深加工的價值還沒有被挖掘出來。雖然很多企業規劃上一些深加工產品,如高純石墨、高導熱石墨、鋰電池負極材料等,但真正投資建廠生產的企業不多,大多是雷聲大、雨點小。”
對於石墨企業而言,當前正是苦練內功的有利時機:一是最佳化調整產品結構,延伸產業鏈條,由粗加工轉向精深加工;二是提高自主創新和技術改造能力,增強核心競爭力。
而這在實行行業準入和保護開採的背景下,不僅有利於提升企業市場競爭力,而且還有利於通過市場機制加快淘汰落後產能和產品,從而規範和穩定整個石墨市場,推動石墨行業健康持續發展。業內人士表示,在多種因素的綜合作用下,石墨市場或將很快走出低迷。