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石墨是如何提純的

國內(nèi)高純石墨的生產(chǎn)，基本是建立在艾奇遜爐的基礎(chǔ)上，并配以純化通氣處理系統(tǒng)。由于艾奇遜爐存在大量電能、熱能上的損耗，熱利用率很低。而化學(xué)凈化法，只有在高溫下，才能進(jìn)行反應(yīng)，一般要求爐溫在2800℃以上，爐溫越高，反應(yīng)的時間越充沛，凈化的效果也越好。可見溫度對凈化效果的影響是顯著的，盡管氣體分布是均勻的，但凈化溫度與時間的關(guān)系如果不當(dāng)，同樣也達(dá)不到提高凈化的效果。

為了確保石墨化爐有較高的溫度，噸產(chǎn)品的電單耗，相對普通品的石墨化，要高出一倍多，按焙燒坯品重量，平均噸單耗一般都在10000度左右。同時爐芯寬度也不宜過大，一般在1.2～1.6米為好，這樣，既有利于更好的提高爐芯內(nèi)的溫度和保溫效果，防止有害氣體從邊墻泄露，也有利于通入的氣體能夠充分的集高純石墨制品，大多是采用細(xì)顆粒或超細(xì)顆粒的優(yōu)質(zhì)焦炭壓制的坯品 , 國外甚至生產(chǎn)出超級細(xì)顆粒（粒度5～10μm）和納米級顆粒的坯品。我們知道，坯品的密度越高，顆粒越細(xì)，體積越大，石墨化純度的處理難度也越大。其一爐溫上升，不能過快，否則易發(fā)生制品開裂。其二由于本體密度過高，鹵素氣體很難滲入到制品內(nèi)部，使反應(yīng)時間和速度延長。為了保證制品即不開裂又能獲得高純度的產(chǎn)品，對一些較大規(guī)格的坯品，國內(nèi)常用兩次石墨化的辦法解決。國外的先進(jìn)工藝是先將坯品進(jìn)行石墨化，再用一種化學(xué)提純機(jī)的裝備，對制品進(jìn)行鹵素純化處理。（據(jù)說經(jīng)這種提純機(jī)處理后的制品，總灰分可達(dá)到5×10-6，甚至1～2ppm）。

經(jīng)提純處理后的石墨類制品總灰分高與低，除了溫度因素外，另一個關(guān)鍵因素，就是氣體通入量和各溫度階段對所通入氣體的調(diào)控是否合理。經(jīng)驗證明，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能和用戶的不同要求，各通氣量，一般分別為坯品總裝爐量的6～10%，小規(guī)格，粗結(jié)構(gòu)的制品，可按下限，反之按上限，中等規(guī)格及負(fù)極材料類，可適當(dāng)在中限選擇，如果用戶對總灰分有特殊要求，有時還需突破上限。這與以前各類文獻(xiàn)和教材書中所談到的，氯氣通入量為坯品的50kg/T，氟利昂為20～30kg/T，有很大的差距，之所以過去偏低，主要是受當(dāng)時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)格的限制。

化學(xué)凈化法常用的鹵素氣體，主要有氯氣（Cl），氟氣（又稱氟利昂），其中氟氣又分為二氟一氯甲烷（CHClF2、R22、F22），二氟二氯甲烷（CCl2F2、氟利昂-12、R12），及氮?dú)猓∟2），氬氣（Ar）。化學(xué)凈化的原理，就是將各種不同形式存在的雜質(zhì)，在高溫下，轉(zhuǎn)化為氯化物和氟化物，從而降低沸點，使之更容易分解和氣化。

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