Разлика између природног графита и вештачког графита: Како се користи природни графит за развој вештачких графита производа

Графит је састављен од једног елемента угљеника. Његова кристална структура припада шестерокутном систему, формирајући шестерокутну слојевиту структуру. У оквиру слојева, атоми угљеника су вежени од стране Σ обвезница формиране од стране СП2 хибридне орбитале и делосализоване π обвезнице формиране од стране ПЗ орбитала, чији је јак шестерокутну мрежу. Царбон - Атомски размак угљеника је 1,42. Атоми угљеника имају изузетно снажне енергије за обвезнице (345 кЈ / мол), док су атоми угљеника једни другима дубилији ван дер ваалс силе (Бонд Енерги 16,7 КЈ / МОЛ). Размак између интерлата је 3.354 а.

Графит је мекан, тамно сива и има масни осећај који може да се обори папир. Његова тврдоћа је 1-2, а његова теоријска густина је 2,26 г / цм³.
Чисти графит не постоји у природи. Природни графитни минерали често садрже нечистоће као што су СиО2, АЛ2О3, Фео, ЦАО, П2О5 и ЦУО.
Ове нечистоће се често јављају у минералима као што су кварцни, пирит и карбонати. Поред тога, графит такође садржи гасове као што су вода, угљоводоници, цоу, х₂ и н₂.

Стога, поред одређивања фиксног садржаја угљеника, графитна анализа такође мора да мери испарљиви материјал и садржај пепела.

Због своје посебне структуре, графит има следећа одлична својства:

(1) Отпорност на високу температуру:Графит је једна од најпопуларнијих за топлију - отпорних материјала. То нема талину у нормалном притиску и губи врло малу тежину чак и када је изгорело ултра - високим температурама.

(2) Електрична проводљивост и топлотна проводљивост:Графит има високу електричну проводљивост и топлотну проводљивост. Термичка проводљивост опада са све већем температуром. На изузетно високим температурама, графит чак постаје изолатор.

(3) Подмазивање: ТГрафичка подмазивања зависи од величине графитног зрна и степену развоја кристала. Што је веће графитно зрно и што је потпуније развој кристала, мањи коефицијент трења и боља мазивост.

(4) Хемијска стабилност:Графит има добру хемијску стабилност на собној температури и отпоран је на киселину, алкалну и органску корозију растварача.

(5) Пластичност:Графит има одређену жилавост и може се једноставно обрадити. Графит са високим степеном кристалног развоја може чак бити приземље у веома танке листове.

(6) Отпорност на топлотни удар:Коефицијент топлотног експанзије графита је врло мали, а може да издржи драстичне промене температуре без оштећења током употребе.

3. Графитна класификација и карактеристике
Графит се може поделити на природни графит и вештачки графит. Док двоје имају сличне структуре и физичка и хемијска својства, њихова употреба се значајно разликују.

Природни графит је дар природе, формиран је дугом - терм трансформацијом угљеника - богатих органских материја под високим - и високим геолошким условима - притиском. Својства прераде природне графите првенствено се одређује њеним кристалним обликом. Графитни минерали са различитим кристалним облицима имају различите индустријске вредности и апликације.
Природни графит је широк спектар материјала. На основу њиховог кристалног облика, природни графит је индустријски класификован у три категорије: густи кристални графит, пахуљачки графит и криптокристални графит. У мојој земљи пахуљица графита и криптокристални графит су две главне врсте.
Густи кристални графит, познат и као масиван графит, има различите кристале видљиве голим оком. Пречник честица је већи од 0,1 мм. Кристали су распоређени у поремећеном, густим, огромној структури. Високо је квалитетно, са садржајем угљеника који се углавном креће од 60% на 65%, понекад достизање 80% на 98%. Међутим, његова пластичност и мазивост су инфериорни за паковање графита. Природни пахуљички графит, кристалографски израз за пегматите, је један кристал назван због његове оштрине. То може бити велика или фина пахуљица. Ова врста графита нуди врхунску мазивост и пластичност у поређењу са другим врстама графита, што га чини највреднијим индустријским материјалом.

Иако је пахуљица графита није од високог квалитета, а угљен садржај се обично креће од 3% до 25%, то је једна од најфатнијих руда који су пронађени у природи. Кроз опсежно брушење и избор, може се добити високи - графитни концентрат графита.

Апханитни графит, познат и као аморфни графит или земљани графит, недавно је почео да се назива микрокристални графит. Ова врста графита обично има кристале пречника мање од 1 микрона и може се видети само под електронским микроскопом. Може се сматрати агрегатом графита кристала.

Природно микрокристални графит обично се формира претворба угља под високим рокама - температура и висок - геолошких услова притиска. Стога је често повезана са угљем. Прелазна зона из антрацита до природног микрокристалног графита често се поштује у оквиру природних микрокристалних графитних рударских тела. Ову врсту графита карактерише земљана површина, недостатак сјаја, доње мазивости од пахуљастих графита и лоша селективност. Међутим, то је високог квалитета, а угљен садржај се углавном креће од 60% на 80%, а неки прелазе 90%.

Вештачки графит је сличан поликристалима у кристалографији. Постоје бројне врсте вештачког графита, а производни процеси се широко разликују. Широко говорећи, вештачки графит обухвата све графитне материјале добијене угљенизацијом органске материје, након чега слиједи графитизација и високи третман температуре, попут угљеног (графитног) влакана, пироличког угљеника (графит) и пенасти графит.

У ужем смислу, вештачки графит се углавном односи на расути чврсти материјали, као што су графитни електроде и изостантски пресовани графит, произведени користећи ниско ".- нечистоће угљенене сировине (као што су нафтни кокс и кокс, као агрегати и катран за угаљ, кроз серију процеса, укључујући серију процеса, укључујући серију процеса, кроз серије процеса, а седнице, гњечење, гњечење, гњечење, гњеверице, кроз серију процеса, укључујући партије, гњеверице.) И графитизација.

Пошто се природни графит углавном производи у ужем смислу речи, вештачки графит, овај чланак ће анализирати само и расправљати о разликама и прикључцима природног графита и вештачког графита у ужем смислу.

Природни графит има релативно добро - развијени кристали. Степен графиције природних пахуљица је обично изнад 98%, док је природним микрокристалним графитом обично испод 93%.
Степен развоја кристала у вештачком графиту зависи од сировине и температуре термичке обраде. Генерално гледано, то је већа температура топлоте, то је виши степен графиције. Тренутно је степен графитизације индустријски произведеног вештачког графита обично испод 90%.

Природни пахуљици графит је један кристал са релативно једноставном микроструктуром. Садржи само кристалографске недостатке (као што су тачке недостатке, дислокације и грешке слагања), што резултира анизотропним макроскопским структурним карактеристикама. Природни микрокристални графит има мање зрна, а случајни аранжман и пора који су резултат уклањања нечистоћа. Полаже изотропне макроскопне структурне карактеристике.
Вештачки графит се може сматрати вишефазним материјалом, који се састоји од графитне фазе која је добијена од угљеничних честица попут нафте кокса или кокса, графитска фаза која потиче из катраног везива угљених катрана око честица и пора који се формирају накупљањем честица или топлотном третманом везива.

Природни графит обично постоји у облику праха и може се користити самостално, али је често комбиновано са другим материјалима.
Вештачки графит долази у разним облицима, укључујући прах, влакно и блок. У ужем смислу, вештачки графит је обично у блок обрасцу и потребно је прерадити у одређени облик пре употребе.

Природна графита и вештачка графитна сличност дељења, али такође показују разлике у перформансама. На пример, и природни и вештачки графит су добри проводници топлоте и струје. Међутим, за графитне прашке исте чистоће и величине честица, природни пахуљица има најбољу топлотну и електричну проводљивост, а затим природним микрокристалним графитом и вештачки графит има најнижу.
Графит показује добру мазивост и одређени степен пластике. Природни пахуљица Грапхите, са њеним добро - развијеним кристалима и ниским коефицијентом трења, показује најбољу мазивост и највишу пластичност. Густи кристални графит и криптокристални графит ранг се други, док вештачки графит лоше делује.

Графит поседује мноштво одличних својстава, што се чини широко коришћеним у индустријама, као што су металургија, машине, електротехнике, хемикалије, текстил и одбрана. Апликације природних и синтетичких графита преклапају се као и разликују се.
У металуршкој индустрији, природни пахуљица графита, због своје одличне отпорности оксидације, користи се у производњи ватросталних материјала, као што је магнезија - угљеничне цигле и грицкалице - угљеничне цигле.
Вештачки графит се може користити као челична електрода, док електроде направљене од природних графита тешко је користити у збришеним радним условима електричних пећи на челичним производима.
У машинској индустрији графит се обично користи као хабање - отпоран на материјал за подмазивање и подмазивање. Природни пахуљици графит има одличну мазивост и често се користи као адитив за мазиво.
У опреми која се превози корозивне медије, клипне прстенове, бртве и лежајеве направљене од синтетичког графита, елиминишући потребу за мазивом.
Природни графит и полимерна смола се могу користити и у горе наведеном - поменутим апликацијама, али њихов отпорност на хабање је инфериорно од оног синтетичког графита. Вештачки графит има корозију отпорност на корозију, добру топлотну проводљивост и ниску пропусност. Широко се користи у хемијској индустрији за производњу опреме као што су измењивачи топлоте, резервоари за реакцију, апсорпционе куле и филтери.

Природни графит и полимерна смола се могу користити и у овим областима, али њихова топлотна проводљивост и отпорност на корозију су инфериорнији од оних вештачких графита.

Развој нових графичних производа заснованих на процесима производње вештачких графита више није нова тема у вештачкој графитној индустрији. Бројни угљен - графитни производи производе се природним графитом као примарним или секундарним сировинама, након процеса производње вештачких графита, а неки су чак и постали велики - индустријама.

Цинк - Манган Баттери Царбон Родс:Угљених шипка за цинком - мангане батерије (обично познате као суве ћелије) произведени су природним микрокристалним графитним и угљеним театом као главним сировинама кроз процес мешања, екструзије, печења, обраде и импрегнације воска.

Првенствено искориштавајући високу проводљивост и ниску цену природног микрокристалног графита, ови производи имају низак захтеви садржаја пепела, али строже захтеве за нечистоће као што су гвожђе и сумпорни.

Природне четке за графите:Моторне четке су произведене коришћењем природног пахуљача графитског и угља катрана као примарне сировине кроз процес мешања, љуске, брушења, ливења, печења (и графитизације, ако је потребно) и обрада.

Овај материјал првенствено користи високу проводљивост и оријентацију природног пахуљача графита. Захтијева низак ниво нечистоћа као што су гвожђе и сумпорни, а садржај пепела не већи од 2%. Треба водити рачуна о обради да би се осигурала оријентација пахуљица.

Механички карбонски графички материјал:Право произведено од природне графитне и натапа графита и угља, овај материјал се производи кроз процес мешања, љупког, брушења, калупа и печења. Потребна је прецизна обрада заснована на захтевима апликације.

Из горњих примера се може видети да се у поређењу са вештачким графитом у поређењу са природним графитом направљеним од природних графита као главне сировине или помоћне сировине и произведене у складу са производном процесом вештачке графите, имају следеће разлике у производном процесу и перформансама производа:

(1) Први обично треба да се подвргне третмани графитизације на температури изнад 2500 степени да би се добила потребна физичка и хемијска својства, док се последње може уградити или не. Да би се смањили трошкови производње, третмани за графитизацију се обично не врши, тако да постоји "угљенска" фаза у његовој структури која се претвара из тона везивања. Овај угљеник, који се налази око графитних честица и веже графитне честице, има већу тврдоћу и много нижу проводљивост од природног графита, тако да има већи утицај на перформансе производа.

(2) Пошто природни графит обично постоји у облику праха и има слабу чврстоћу са угљеним катраном, угљеним графитским производима произведеним од природних графита као сировина обично имају недостатке, као што је висока порозност, ниска механичка отпорност, лоша отпорност на оксидацију и топлотна отпорност на оксидацију и топлотни отпор. Стога, спецификације производа не могу бити превелике, а поље за пријаву је такође увелико ограничено.

На основу горе наведене анализе и дискусије, аутор верује да следећа техничка питања захтевају пажњу приликом развоја вештачког графита користећи природни графит као сировина:

Модификација површине природне графите.У поређењу са угљеничним сировинама као што су кокс нафте и кокс, природни графит има мање површинских функционалних група кисеоника, мање је активно и има лош лепљење са нагибом угља.

Стога угљен - графитни производи направљени користећи природни графит, посебно природни пахуљице графита, као примарни сирови материјал и коришћење процеса производње вештачких графита неминовно пате од лоших механичких својстава. Одговарајуће површинске обраде природног графита потребно је повећати садржај површинских функционалних група кисеоника.

Пречишћавање природних графита.Карбанске сировине као што су нафтни кокс и кокс су релативно чисти, са садржајем пепела обично испод 0,5%. Међутим, природни графит који се обрађује флотацијом је релативно чист, са угљеничним садржајем обично испод 90%. Стога угљен - графитни производи направљени од природних графита често имају нижу чистоћу и сиромашне укупне перформансе, ограничавајући своје подручја примене. Висок - Лечење пречишћавања природног графита је један приступ решавању овог проблема.

Хемијско пречишћавање је јефтиније, али процес прања троши велике количине воде и узрокује значајно загађење. Високо - пречишћавање температуре, с друге стране је скупље. Неки су предложили први припремни блок графит користећи производни процес за вештачки графит, а затим га подвргавају високим - температурним топлотним третманом изнад 2500 степени за графитизују фазу "угљеника" док уклања нечистоће из природне графитске фазе. Међутим, то повећава трошкове производње и, друго, недостаци узроковане испаравањем нечистоћа често доводе до смањеног перформанси производа.

Природна величина честица графита.Да бисте побољшали перформансе процеса и производа, већину угљеника - графита, осим финог филма - структурирања угљеника - графита, захтевају карбонске сировине различитих величина честица током процеса пацијера. За неке велике производе - формата, величина честица честица материне у угљеници може чак достићи 16 мм. Међутим, природни графит који се обрађује флотацијом често формира леп прах са величинама честица у распону од десетина на стотине микрона. Стога је употреба природног графита као сировина ограничена на производњу финог - структурирања угљеника - графита.

Иако је на располагању природни микрокристални графит различитих величина честица, његова ниска чистоћа и висока - трошкови пречишћавања температуре чине га забраним. Због тога нема извештаја о групом - структури угљеника - графита произведеним природним микрокристалним графитом као сировинама. Да би се позабавио недостатком великих природних графита - честица, препоручује се усвојити поступак "секундарно кокоље" који се користи у вештачкој графитној индустрији за обраду угљених црних сировина.

Запремински скупљање током процеса производње.Током производње вештачког графита, посебно током графитизације, атоми угљеника постепено се пребацују према редовној графитној структури, што је резултирало значајном запремином у готовом производу.
Овај скуп запремине има предност у повећању густине готовог производа, али неравномерно скупљање може лако проузроковати пуцање. Природни графит, с друге стране, доживљава мање запремине током процеса угљенизације и графитизације, што је резултирало нижом густином и механичким својствима.
Поред тога, приликом развоја вештачког графита од природног графита, мора се размотрити укупни трошкови производње.
Цена природног графита након флотације слична је употреби калцификоване коке и кокса нафте. Након даљњег пречишћавања у садржај угљеника од 98%, цена природног графита је готово двоструко двоструко од калцификованог петролејског кокса и кокса. Стога, осим горе поменутог угљеника - графита, који су већ успоставили значајне индустрије, већина предложених техничких рута и мера значајно ће повећати трошкове производње.

Укратко, развијање вештачких графичних производа који користе природни графит као сировина је важан приступ проширивању примене природних графита.
Природни графит је дуго користио као додатни сировина у некој вештачкој графитној производњи, али развијање вештачких графита производа који користе природни графит јер примарни сирови материјал и даље представља бројне изазове које је потребно решити.
Најбољи приступ постизању овог циља је у потпуности разумевање и коришћење структуре и својстава природних графита и усвојити одговарајуће прозорске руте и методе за производњу вештачких графита производа са специјализованим структурама, својствима и апликацијама.