石墨电极用途

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1、一. 石墨的用途石墨的用途由于石墨具有许多优良的性能，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。1 .作耐火材料石墨的一个主要用途是生产耐火材料，包括耐火砖，柑祸，连续铸造粉，铸模芯，铸模洗涤剂和耐高温材 料。近20年来，耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用，以及铝碳砖在连 续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连，全世界炼钢业约消耗70 %的耐火材料。(l )镁碳砖镁碳耐火材料是60年代中期，由美国研制成功，70年代，日本炼钢业开始把镁碳砖用于水 冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖巳大量用于炼钢，并巳成为石墨的一种传统用途。80年代初

2、， 镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖，炉衬寿命 为1000次一 1500次，而日本，炉衬的寿命为2000次一 2500次。(2 )铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的保护罩，水下喷管以及油井爆破筒等。 在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的90 %以上，英国为60 %。(3 )甘锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品，例如坩锅、曲颈瓶、塞头和喷嘴等， 具有高耐火性，低的热膨胀性，熔炼金属过程中，受到金属浸润和冲刷时亦稳定，高温下良好的热震稳定 性和优良的热传导性，所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺

3、中。传统的石墨粘土士甘锅用含碳量大于85 %的鳞片石墨制造，通常石墨鳞片应大于100目(BSS筛)，而目 前国外在柑祸生产技术中的重要改进是，所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性；其次是用 碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅，这是随着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技 术还可以使小鳞片石墨得到应用，在粘土石墨增祸中，含碳量达90 %的大鳞片石墨约占45%，而在碳化 硅石墨坩锅中，大鳞片成分的含量仅占30 %，石墨的含碳量降为80 %。2 .炼钢石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围，很广，包括人造石墨、 石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界

4、范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。3 .作导电材料石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视 机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广，在冶炼各种合金钢、铁合金时，使用石墨电极，这时强 大的电流通过电极导入电炉的熔炼区，产生电弧，使电能转化为热能，温度升高到2000 C左右，从而达 到熔炼或反应的目的。此外，在电解金属镁、铝、钠时，电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻 炉也用石墨电极作炉头导电材料。电气工业中所使用的石墨，对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品，要求石墨粒度 控制在150目325目(o .

5、 lmm 0 . o42mm )范围内，品位90 % - 99 %以上，有害杂质(主要是 金属铁)要求在10 %以下。电视机显像管所用的石墨，粒度要求在0 . 5拜m以下。4 .作耐磨和润滑材料石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以 在一 200 C 一2000 C温度并在很高的滑动速度下(loom / S )不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的 设备，广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承，它们运转时，勿需加入润滑油，石墨乳也是许多金 属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。5 .作耐腐蚀材料石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨，具

6、有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点，而广泛用 于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用 于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。6 .作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料由于石墨的膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器皿的铸模，使用石墨后，黑色金属得到 的铸件尺寸精确，表面光洁，成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质 合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长柑祸、区域精炼容器、 支架、夹具、感应加热器等，都是用高纯石墨加工而成的。此外，

7、石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和 底座，高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。7 .用于原子能工业和国防工业石墨具有良好的中子减速性能，最早作为减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是目前应用较多的一 种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能，石墨完 全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPm （ PPm为百 万分之一），特别是其中硼的含量应小于O . SPPm。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴， 导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。8 .作防垢防锈材料石墨能防止锅炉结垢，有关单位

8、试验表明，在水中加入一定量的石墨粉（每吨水大约用49 一 59），能防 止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱-屋顶-桥梁-管道上可以防腐和防锈。9 .石墨新用途随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨，是70年代开发的一种新的石墨制品。1971年美国研究成功柔性 石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨 所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性。因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能 等工业领域。国际市场需求量逐年增长。二，它有很多用途，可以用于锂离子电池负极，球型改性石墨可以作润滑

9、剂，还可以制成石墨改性聚丙烯 塑料，用来制作壳体、管板、封头、法兰及接管等零部件（耐腐蚀性能好；体积小，重量轻；耐温较高； 无毒性、不结垢、不污染介质，也可用于食品工业），石墨粉经3400C以上的真空高温石墨化热处理而制成，石墨层间质密，晶体结构多，与其它石墨相比， 导电性更好。将其添加于油墨、黏合剂、塑料、橡胶中，可制成导电、电磁屏蔽、防静电等制品如计算机、 手机、电子医疗设备、电子仪器仪表等电子、电工、通讯产品的电磁屏蔽、防静电。并广泛应用于电子、 机电、通讯、印刷、航空航天、军事等各个产业。三. 增碳剂可以用作铸铁增碳剂的材料很多，常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及

10、用这类 材料配成的混合料。1. 人造石墨上述各种增碳剂中，品质最好的是人造石墨。制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料。各 种原材料配合好以后，将其压制成形，然后在25003000C、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。经高 温处理后，灰分、硫、气体含量都大幅度减少。由于人造石墨制品的价格昂贵，铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和 石墨块等循环利用的材料，以降低生产成本。熔炼球墨铸铁时，为使铸铁的冶金质量上乘，增碳剂宜首选人造石墨，为此，最好向附近用电弧炉炼钢的 企业或电解铝生产企业购买废电极，自行破碎到要求的粒度。2.

11、 石油焦石油焦是目前广泛应用的增碳剂。石油焦是精炼原油得到的副产品，原油经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青，都可以作为制造石 油焦的原料，再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原油量的5%。美国生石油焦的 年产量约3000万t。生石油焦中的杂质含量高，不能直接用作增碳剂，必须先经过煅烧处理。生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。海绵状石油焦是用延迟焦化法制得的，由于其中硫和金属含量较高，通常用作锻烧时的燃料，也可作为煅 烧石油焦的的原料。经锻烧的海绵焦，主要用于制铝业和用作增碳剂。针状石油焦，是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料，由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于破裂

12、的 针状结构，有时称之为石墨焦，煅烧后主要用于制造石墨电极。粒状石油焦呈硬质颗粒状，是用硫和沥青烯含量高的原料，用延迟焦化法制得的，主要用作燃料。流态石油焦，是在流态床内用连续焦化法制得的，呈细小颗粒状，结构无方向性，硫含量高、挥发分低。石油焦的煅烧，是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于12001350C煅烧，可以使其成为基本 上纯净的碳。煅烧石油焦的最大用户是制铝业，70%用以制造使铝矶土还原的阳极。美国生产的煅烧石油焦，用于铸铁 增碳剂的约占6%。各种石油焦制品的大致成分列于表1,供参考。表1各种石油焦制品的大致成分（%）品种固定碳硫灰分挥发分水分生石油焦8589 16 0. 20.

13、 5 1014 810煅烧石油焦 98. 5 0. 023. 5 0. 20. 5 0. 30. 5 0. 5合成炭制品99 0. 010. 03 0. 10. 5 0. 5低硫合成碳制品99. 9 0. 010. 03 0. 010. 03 0. 23. 天然石墨天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。微晶石墨灰分含量高，一般不用作铸铁的增碳剂。鳞片石墨有很多品种：高碳鳞片石墨需用化学方法萃取，或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发，这种 鳞片石墨产量不多、价格高，一般也不作增碳剂；低碳鳞片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳剂；用作 增碳剂的主要是中碳石墨，但用量也不多。天然石墨的大致成分见表2。

14、表2天然石墨的大致成分（%）品种固定碳硫灰分挥发分水分鳞片石墨8595 0. 10. 7 515 12 微晶石墨6085 0. 10. 2 2040 12 0. 54. 焦炭和无烟煤电弧炉炼钢过程中，可以在装料时配加焦炭或无烟煤作为增碳剂。由于其灰分和挥发分含量较高，感应电 炉熔炼铸铁很少用作增碳剂。关于铸铁行业常用的几种增碳剂的成分和堆密度，表3列出了一些典型的测定数据，供参考。表3常用增碳剂的成分和堆密度（典型的测定数据，供参考）增碳剂碳含量（%）灰分（%）水分（%）挥发分（%）硫（%）氮（%）氢（%）堆密度的概略 值（g/cm3）人造石墨 99.2 0.4 0.20 0.10 0.05

15、0.005 0.84鳞片石墨 85.3 13.2 0.06 0.44 0.35 0.060 煅烧石油焦（中硫）96.5 0.4 0.40 0.30 1.50 0.600 0.15 0.77煅烧石油焦（低硫）98.3 0.4 0.10 0.20 0.30 0.080 0.04 0.800干燥焦炭 87.7 9.0 0.30 1.00 1.00 1.000 0.64优质无烟煤 90.0 2.5 2.00 3.5 0.25 0.600 1.10 0.64沥青焦 97.0 0.5 0.50 0.5 0.4 0.700 0.20 0.55四. 石墨的用途由于石墨具有许多优良的性能，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部 门获得广泛应用。作耐火材料石墨的一个主要用途是生产耐火材料，包括耐火砖，士甘土埚，连续铸造粉，铸模芯，铸模 洗涤剂和耐高温材料。近年来，耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉 内衬中被广泛应用，以及铝碳砖在连续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相 连，全世界炼钢业约消耗的耐火材料。镁碳砖镁碳耐火材料是年代中期，由美国研制成功，年代，日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖巳大量用于炼钢，并巳 成为石墨的一种传统用途。年代初，镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国 用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖，炉衬寿命为次次