Razlika med naravnim grafitom in umetnim grafitom: kako uporabiti naravni grafit za razvoj umetnih grafitnih izdelkov

Graphite is composed of a single element of carbon. Its crystal structure belongs to the hexagonal system, forming a hexagonal layered structure. Within the layers, carbon atoms are bonded by σ bonds formed by sp2 hybrid orbitals and delocalized π bonds formed by Pz orbitals, forming a strong hexagonal Grid . Razmik atomskega ogljikovega ogljika je 1 . 42 Å . atomi ogljika izjemno močne energije vezi (345 kJ/mol), medtem ko so ogljikovi atomi vezani drug na drugega s šibkejšimi van der waals (vez 16 .. Razmik medplasti je 3,354 Å.

Grafit je mehak, temno siv in ima masten občutek, ki lahko obarva papir . Njegova trdota je 1-2, njegova teoretična gostota pa 2,26 g/cm³.
Čisti grafit v naravi ne obstaja . Naravni grafitni minerali pogosto vsebujejo nečistoče, kot so SiO2, Al2O3, FeO, CAO, P2O5 in CUO .
Te nečistoče se pogosto pojavljajo v mineralih, kot so kremen, pirit in karbonate . Poleg tega grafit vsebuje tudi pline, kot so voda, ogljikovodiki, co₂, h₂ in n₂ .

Zato mora grafitna analiza poleg določanja vsebnosti fiksnega ogljika izmeri tudi nestanovitno snov in vsebnost pepela .

Zaradi posebne strukture ima Graphite naslednje odlične lastnosti:

(1) Visoka temperaturna odpornost:Graphite je eden najbolj toplotno odpornih materialov . Nima tališča pri normalnem tlaku in izgubi zelo malo teže, tudi če ga zgorejo z ultra visokim temperaturnim lokom .

(2) Električna prevodnost in toplotna prevodnost:Grafit ima visoko električno prevodnost in toplotno prevodnost . Toplotna prevodnost se z naraščajočo temperaturo . zmanjšuje pri izjemno visokih temperaturah, grafit celo postane izolator .

(3) MUBRICITY: T.On maziva grafita je odvisna od velikosti grafitnih zrn in stopnje kristalnega razvoja . večje je grafitna zrna in bolj popoln razvoj kristala, manjši je koeficient trenja in boljša je maziva .

(4) Kemična stabilnost:Grafit ima dobro kemično stabilnost pri sobni temperaturi in je odporen na kislino, alkalijsko in organsko korozijo topila .

(5) Plastičnost:Graphite ima določeno žilavost in ga je mogoče obdelati preprosto . grafit z visoko stopnjo kristalnega razvoja je lahko celo zmlete v zelo tanke liste .

(6) Odpornost toplotnega udarca:Koeficient toplotne ekspanzije grafita je zelo majhen in lahko zdrži drastične spremembe temperature, ne da bi se med uporabo poškodovali .

3. klasifikacija in značilnosti grafita
Grafit lahko razdelimo na naravni grafit in umetni grafit ., medtem ko imata obe podobni strukturi in fizikalni in kemični lastnosti, njihova uporaba se bistveno razlikujeta .

Naravni grafit je darilo iz narave, ki ga tvori dolgoročna transformacija organskih snovi, bogate z ogljikom, pod visokotemperaturnimi in visokotlačnimi geološkimi pogoji . Lastnosti naravnega grafita, ki so v prvi vrsti določene s kristalnimi oblikami . grafitne minerale z različnimi kristalnimi oblikami z različnimi kristalnimi vrednostmi imajo različne industrijske vrednosti in aplikacije {{6} z različnimi kristalnimi vrednota
Naravni grafit je široko paleto materialov . Na podlagi njihove kristalne oblike je naravni grafit industrijsko razvrščen v tri kategorije: gost kristalni grafit, kosmič grafit in kriptokristalni grafit . v moji državi, grafit iz kosmičev in kriptokristalni grafit sta dva glavna tipa...}.}.}}}.}}}.}}}}}}..}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} 2}}}}}.}}} 2}}.
Dense crystalline graphite, also known as massive graphite, has distinct crystals visible to the naked eye. The particle diameter is larger than 0.1 mm. The crystals are arranged in a disordered, dense, massive structure. It is of high quality, with a carbon content generally ranging from 60% to 65%, sometimes reaching 80% to 98%. However, its plasticity and lubricity are inferior to flake graphite. Natural flake graphite, a crystallographic term for pegmatites, is a single crystal named for its scaly shape. It can be either large or fine flakes. This type of graphite offers superior Mazivnost in plastičnost v primerjavi z drugimi vrstami grafita, zaradi česar je najdragocenejši industrijski material.

Čeprav flake grafitna ruda ni visoke stopnje, saj se vsebnost ogljika običajno giblje od 3% do 25%, je ena najbolj plavajočih rud, ki jih najdemo v naravi . z obsežnim brušenjem in izbiro, lahko pridobite visoko stopnjo grafitnega koncentrata .

Afanitni grafit, znan tudi kot amorfni grafit ali zemeljski grafit, se je pred kratkim začel imenovati kot mikrokristalni grafit . Ta vrsta grafita ima običajno kristale manj kot 1 mikron v premeru in se lahko vidi le pod elektronskim mikroskopom .

Naravni mikrokristalni grafit običajno nastane s pretvorbo premoga pod visokotemperaturnimi in visokotlačnimi geološkimi pogoji . Zato je pogosto povezan s premog Zemeljska površina, pomanjkanje sijaja, nižja maziva kot grafit Flake in slaba selektivnost ., vendar je bolj kakovostna, vsebnost ogljika pa se običajno giblje od 60%do 80%, nekaj pa presega 90%.

Umetni grafit je podoben polikristalom v kristalografiji . Obstajajo številne vrste umetnega grafita, proizvodni procesi pa se zelo razlikujejo . široko govoreči, umetniški grafit obsega vse grafitne materiale, pridobljene s karbonizacijo, ki jo sledi karbonizacija, ki jo sledi proizvajalce, ki sledijo grafizacijo, ki jo sledi graficiranje, ki jo sledi, in visoko-TEM, ki sledijo graficiranje, ki jo sledi graficiranje, ki jo sledi graficiranje, ki sledi graficiranje, ki jo sledi graficiranje, ki jo sledi graficiranje, in visoko-tem. Carbon (grafit) in penaste grafite .

In a narrower sense, artificial graphite generally refers to bulk solid materials, such as graphite electrodes and isostatically pressed graphite, produced using low-impurity carbonaceous raw materials (such as petroleum coke and pitch coke) as aggregates and coal tar as binders, through a series of processes including batching, kneading, molding, carbonization (industrially known as roasting), and Grafitizacija .

Ker naravni grafit na splošno nastaja v ozkem pomenu besede, umetnega grafita, bo ta članek le analiziral in razpravljal o razlikah in povezavah med naravnim grafitom in umetnim grafitom v ozkem smislu .

Naravni grafit ima razmeroma dobro razvito kristale . Stopnja grafitizacije naravnega grafita iz kosmičev je običajno nad 98%, medtem ko je naravni mikrokristalni grafit običajno pod 93%.
Stopnja razvoja kristala v umetnem grafitu je odvisna od surovin in temperature toplote . Na splošno velja, višja je temperatura toplote, višja je stopnja grafitizacije . trenutno je stopnja grafitizacije industrijsko proizvedenega umetnega grafita običajno pod 90%{3}}

Natural Flake Graphite je en sam kristal z relativno preprosto mikrostrukturo . vsebuje samo kristalografske okvare (kot so točkovne napake, dislokacije in napake zlaganja), kar ima za posledico anizotropne makroskopske strukturne značilnosti . naravni mikrokristalni grafit, ki ima po porcurini, ki ima po porcurini, ki ima mala mala in porek naravne mikrokristalne grafit, ki ima po por. nečistoče . kaže izotropne makroskopske strukturne značilnosti .
Umetni grafit se lahko šteje za večfazni material, ki ga sestavljajo grafitna faza, ki izhaja iz ogljikovih delcev, kot sta koks nafte ali koksa, grafitna faza, pridobljena iz veziva premoga katrana, ki obdaja delce, in pore, ki jih tvori delce akumulacije ali s toplotno obdelavo veziva premoga .

Naravni grafit običajno obstaja v obliki prahu in ga je mogoče uporabiti sam, vendar je pogosto kombiniran z drugimi materiali .
Umetni grafit prihaja v različnih oblikah, vključno s prahom, vlakninami in blokom . v ožjem smislu je umetni grafit običajno v bloki in ga je treba pred uporabo . obdelati v določeno obliko

Naravni grafit in umetni grafit imata podobnosti, vendar kažeta tudi razlike v uspešnosti . na primer naravni in umetni grafit so dobri vodniki toplote in električne energije ., vendar za grafitne praške iste čistosti in velikosti delcev, naravni mikrokrvni grafit, ki ga ima najboljši mikrokrvni grafit, ki ga spremljajo naravni mikrokrvni grafit, ki ga spremljajo naravni mikrokrvni grafit. najnižji .
Graphite ima dobro mazivo in določeno stopnjo plastičnosti . naravni grafit iz flake, s svojimi dobro razvitimi kristali in nizkim koeficientom trenja ima najboljšo mazivo in najvišjo plastičnost . gosto kristalno grafit in kriptokristalni grafit, medtem ko artificial grafit izvaja artifikatsko grafit, medtem ko artificial grafit deluje do umetniškega grafita

Graphite ima veliko odličnih lastnosti, zaradi česar se široko uporablja v panogah, kot so metalurgija, stroji, elektrotehniki, kemikalije, tekstil in obramba . Uporaba naravnega in sintetičnega grafita, pa tudi različna .
V metalurški industriji se zaradi odlične oksidacijske odpornosti uporablja pri proizvodnji ognjevzdržnih materialov, kot so magnesia-ogljikove opeke in alumina-ogljikove opeke .
Umetni grafit se lahko uporablja kot jeklene elektrode, medtem ko je elektrode, narejene iz naravnega grafita
V mehanski industriji se grafit običajno uporablja kot material, odporen proti obrabi in mazalni material . Naravni grafit za flake ima odlično mazivo in se pogosto uporablja kot mazivni dodatek .
V opremi, ki prevaža korozivne medije, se široko uporabljajo batni obroči, tesnila in ležaji iz sintetičnega grafita, kar odpravi potrebo po mazivi .
Naravni grafitni in polimerni kompoziti smo lahko uporabili tudi v zgoraj omenjenih aplikacijah, vendar je njihova odpornost proti obrabi slabši od sintetičnega grafita . Umetni grafit se ponaša z korozijsko odpornostjo, dobro toplotno prevodnostjo in nizko prepustnostjo ., ki se v kemični opremi, ki se v kemični opremi uporablja, se v kemični opremi, ki se v kemični opremi uporablja v kemični opremi, ki se v kemični opremi uporablja v kemični opremi, ki se v kemični opremi uporablja v kemični opremi, ki se v kemični opremi uporablja v kemični industriji filtri .

Na teh območjih se lahko uporabijo tudi naravni grafitni in polimerni kompoziti smole, vendar sta njihovi toplotni prevodnost in korozijska odpornost slabša od umetnih grafita .

Razvoj novih grafitnih izdelkov, ki temeljijo na procesih umetne grafitne proizvodnje, ni več nova tema v umetni industriji umetne grafite . Številni izdelki iz ogljikovega grafita se proizvajajo z uporabo naravnega grafita kot primarne ali sekundarne surovine po procesih umetne grafitne proizvodnje, nekateri pa so celo postali obsežni industriji ..

Carbon palice z cink-manganskim baterijo:Ogljikove palice za cink-manganske baterije (splošno znane kot suhe celice) se izdelujejo z naravnim mikrokristalnim grafitom in nagibom premogovega katrana kot primarne surovine s postopkom mešanja, ekstrudiranja, praženja, obdelave in impregnacije voska .

Ti izdelki imajo predvsem visoko prevodnost in nizke stroške naravnega mikrokristalnega grafita, ki imajo nizke potrebe po vsebini pepela, vendar strožje zahteve za nečistoče, kot sta železo in žveplo .

Naravne grafitne ščetke:Motorne krtače se izdelujejo z uporabo naravnega naklona grafita in premogovega katrana kot primarne surovine s postopkom mešanja, luskanja, brušenja, oblikovanja, praženja (in grafitizacije, če je potrebno) in obdelave .

Ta material uporablja predvsem visoko prevodnost in orientacijo naravnega grafita za kosmiče . Zahteva nizke ravni nečistoč, kot sta železo in žveplo, in vsebnost pepela, ki ni višja od 2%.

Mehanski ogljikov grafitni material:Ta material je izdelan predvsem iz naravnega grafita in premogovega katrana, proizveden s postopkom mešanja, luskanja, brušenja, oblikovanja in praženja . Zahteva natančno obdelavo, ki temelji na zahtevah za aplikacijo .

Iz zgornjih primerov je razvidno, da v primerjavi z umetnim grafitom v ozkem smislu, ogljikovi grafitni izdelki, narejeni iz naravnega grafita kot glavnega surovine ali pomožne surovine in proizvedene v skladu z umetnim grafitnim procesom proizvodnje, imajo naslednje razlike v proizvodnem procesu in uspešnosti izdelka:

(1) Prva mora običajno opraviti grafitizacijsko obdelavo pri temperaturi nad 2500 stopinj, da pridobijo potrebne fizikalne in kemične lastnosti, medtem ko je slednje mogoče grafitizirati ali ne ., da bi zmanjšali proizvodne stroške, se grafitizacijsko obdelava običajno ne izvaja, zato je "ogljik" faza, ki se pretvori v svoje strukture, ki se pretvori iz veziva, ki je iz veziva, ki je iz veziva, ki se pretvori iz veziva {3} Grafitni delci skupaj, imajo večjo trdoto in veliko nižjo prevodnost kot naravni grafit, zato ima večji vpliv na delovanje izdelka .

(2) Ker naravni grafit običajno obstaja v obliki prahu in ima slabo vezi s premogom katranom, ogljikovi grafitni izdelki, narejeni iz naravnega grafita, kot surovine, imajo običajno slabosti, kot so visoka poroznost, nizka mehanska trdnost, slabo oksidacijsko odpornost in upornost toplotnega udarca ., zato je specifikacije izdelka preveč, zato je polja v uporabi tudi veliko omejeno {{2 {2 {2 {2 {2 {2 {2 {2 {2 {2 {2}.

Na podlagi zgornje analize in razprave avtor meni, da naslednja tehnična vprašanja zahtevajo pozornost pri razvoju umetnega grafita z uporabo naravnega grafita kot surovine:

Površinska sprememba naravnega grafita .V primerjavi z ogljikovo surovino, kot sta naftni koks in koks, ima naravni grafit manj funkcionalnih skupin površinskega kisika, je manj aktiven in ima slabše vezanje s nagibom premoga .

Zato so izdelki iz ogljikovega grafita, narejeni z naravnim grafitom, zlasti naravnim grafitom, kot primarnim surovilnim materialom in z uporabo umetnih procesov proizvodnje grafita neizogibno trpijo zaradi slabih mehanskih lastnosti . ustrezno površinsko obdelavo naravnega grafita, za povečanje vsebine površinskih funkcionalnih skupin kisika .

Čiščenje naravnega grafita .Ogljikove surovine, kot sta naftni koks in koks koksa, so razmeroma čiste, z vsebnostjo pepela pa običajno pod 0 . 5%., vendar je naravni grafit, obdelan s flotacijo Območja . Zdravljenje z visoko namestitvijo naravnega grafita je en pristop k reševanju te težave.

Kemično čiščenje je cenejše, vendar postopek pranja porabi velike količine vode in povzroči znatno onesnaženje . visokotemperaturno čiščenje, po drugi strani pa je dražje . Nekateri predlagajo, da najprej pripravi blok grafit z uporabo proizvodnega procesa za umetno toploto, nato pa ga je treba odstraniti, da bi ga "oddelki", ki ga je treba grafitirati, nad 2500 stopinjam, ki ga je treba grafitirati po 2500 stopinjah, ko je na 2500 stopinjah nad 25-stopinjsko fazo. faza . Vendar to poveča proizvodne stroške in drugič, pomanjkljivosti, ki jih povzroča uparjanje nečistoč

Naravna velikost delcev grafita .To improve process and product performance, most carbon-graphite products, except fine-structure carbon-graphite products, require carbon raw materials of varying particle sizes during the batching process. For some large-format products, the carbon raw material particle size can even reach 16 mm. However, natural graphite processed by flotation often forms a fine powder with particle sizes ranging from tens na stotine mikronov . Zato je uporaba naravnega grafita kot surovine omejena na proizvodnjo fino strukturnih izdelkov iz ogljikovega grafita .

Čeprav je na voljo naravni mikrokristalni grafit različnih velikosti delcev, zaradi stroškov čiščenja z nizko čistostjo in visoko temperaturo omogočajo pretirano drage . Zato ni poročil o grobi strukturi ogljikovih izdelkov, pridobljenih z naravnim mikrokristalnim grafitom, ki je nagovoril, da se primanjkljaji v primerjavi z naravnim grafitom {{4}, ki se pojavljajo pritrditve, ki se pojavljajo v primerjavi z naravnim grafitom, ki je v primerjavi z naravnim grafitom {{4}. Koking "postopek, ki se uporablja v umetni industriji za obdelavo ogljikovih črnih surovin .

Krčenje glasnosti med proizvodnim postopkom .Med proizvodnjo umetnega grafita, zlasti med grafizacijo, se ogljikovi atomi postopoma premaknejo proti običajni grafitni strukturi, kar ima za posledico znatno krčenje volumna v končnem izdelku .
Prednost povečanja gostote končnega izdelka ima ta volumen, vendar neenakomerno krčenje zlahka povzroči pokanje . Natural Graphite, na drugi strani pa med postopki karbonizacije in grafizacije doživi manjši krčenje, kar ima za posledico nižjo gostoto in mehanske lastnosti .
Poleg tega je treba pri razvoju umetnega grafita iz naravnega grafita upoštevati celotne stroške proizvodnje .
The price of natural graphite after flotation is similar to that of calcined petroleum coke and pitch coke. After further purification to a carbon content of 98%, the price of natural graphite is nearly double that of calcined petroleum coke and pitch coke. Therefore, except for the aforementioned carbon-graphite products, which have already established significant industries, most proposed technical routes and Ukrepi bodo znatno povečali stroške proizvodnje .

Če povzamemo, je razvoj umetnih grafitnih izdelkov z uporabo naravnega grafita kot surovine pomemben pristop k širitvi uporabe naravnega grafita .
Naravni grafit se že dolgo uporablja kot dodatna surovina v nekaterih umetnih grafitnih proizvodnji, vendar razvijanje umetnih grafitnih izdelkov z uporabo naravnega grafita kot primarna surovina še vedno predstavlja številne izzive, ki jih je treba obravnavati .
Najboljši pristop k doseganju tega cilja je v celoti razumeti in uporabiti strukturo in lastnosti naravnega grafita ter sprejeti ustrezne procesne poti in metode za izdelavo umetnih grafitnih izdelkov s specializiranimi strukturami, lastnostmi in aplikacijami .