石墨是重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)，用途廣泛，特別是在高精度、尖端領(lǐng)域。 這就日益要求對石墨進(jìn)行深加工，積極開發(fā)高純、超細(xì)等高檔石墨產(chǎn)品。 目前，石墨提純一般包括物理提純和化學(xué)提純。 物理凈化包括堿酸法、氫氟酸法、氯化物燒結(jié)法； 化學(xué)純化包括低溫法（也稱熱法）。 不同的凈化工藝適合不同的凈化武器。
石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4500℃。 它是自然界中熔點和沸點最高的物質(zhì)之一。 硅酸鹽礦物的沸點在2750℃以下。 石墨的熔點和沸點遠(yuǎn)低于其中所含雜質(zhì)的熔點和沸點。 沸點。 因此，理論上，利用它們的熔點和沸點的差異，可以將石墨放入石墨化的石墨坩堝中。 在一定氣氛下，借助特定的儀器和設(shè)備，加熱至2700℃，雜質(zhì)即可從石墨中汽化逸出。 ，達(dá)到凈化效果。
該技術(shù)可將石墨提純至99.99%以上。 低溫石墨化爐成套設(shè)備主要包括以下部分：爐體、感應(yīng)加熱器、中頻電源（二極管變頻裝置）、真空系統(tǒng)、測溫控溫、液壓進(jìn)出水機(jī)構(gòu)、水冷卻該設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是感應(yīng)加熱器的設(shè)計，包括感應(yīng)線圈、加熱元件、絕熱熔池、石墨坩堝等部件。 感應(yīng)加熱器與電源的合理組合是加熱和保溫的關(guān)鍵。 鑰匙。 在提純工藝方面，具有代表性的是陳懷軍發(fā)明的天然石墨分級低溫提純工藝。 他們利用石墨本身沸點高，其他雜質(zhì)沸點低的原理，不斷地階段性地去除天然石墨中的雜質(zhì)。 將含碳量80%左右的天然石墨放入溫度1500℃的提純爐中，將低沸點的雜質(zhì)汽化排出。 然后，凈化爐內(nèi)的溫度為2500~2800℃，相應(yīng)沸點的雜質(zhì)被汽化并排出。 部分，然后進(jìn)入溫度2800~3200℃的凈化爐，同時通入適量的HF和HCl二氧化碳，在低溫下與高沸點金屬雜質(zhì)進(jìn)行置換反應(yīng)，生成低沸點金屬雜質(zhì)。沸點氯化物和溴化物，因此蒸發(fā)并排出。 從而將天然石墨純化為含碳量為99.99%~99.9998%的石墨。
但該方法生產(chǎn)超高純石墨主要受以下幾點影響：
(1)石墨原料的雜質(zhì)濃度。 原料的雜質(zhì)濃度不同，所得產(chǎn)品的堿度不同。 含碳量高的石墨凈化效果較好。 因此，低溫法常采用選礦法或堿酸法提純。 含碳量≥99%石墨為原料；
(2)石墨坩堝的質(zhì)量。 石墨的堿度濃度低于石墨坩堝的堿度，有利于石墨中堿度的汽化和逸出。 否則，從石墨坩堝材料中逸出的堿度將通過坩堝達(dá)到較低的含量。 待提純的石墨物質(zhì)擴(kuò)散，導(dǎo)致石墨提純效果差；
(3)石墨化過程的加熱曲線采用大電壓升溫，石墨溫度下降快，有利于石墨中堿度的汽化逸出；
(4)原料粒度。 一般來說，粒徑越小，凈化效果越好。
石墨低溫提純電感應(yīng)加熱器示意圖
低溫石墨化爐成套設(shè)備主要包括以下部分：爐體、感應(yīng)加熱器、中頻電源（二極管變頻裝置）、真空系統(tǒng)、測溫控溫、液壓上下料機(jī)構(gòu)、水冷卻該設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是感應(yīng)加熱器的設(shè)計，包括感應(yīng)線圈、加熱元件、絕熱熔池、石墨坩堝等部件。 感應(yīng)加熱器與電源的合理組合是加熱、保溫的關(guān)鍵。
艾奇遜爐
優(yōu)點：設(shè)備簡單，產(chǎn)值大
缺點：生產(chǎn)周期長，不同地區(qū)質(zhì)量不同，廢氣無組織排放，污染嚴(yán)重。
推船式連續(xù)低溫凈化爐
優(yōu)點：連續(xù)生產(chǎn)，無需頻繁的加熱和冷卻過程，煤耗低； 生產(chǎn)周期短； 廢氣集中處理。
連續(xù)式低溫石墨提純爐
優(yōu)點：可靠性高、產(chǎn)品含量高、質(zhì)量穩(wěn)定、能耗低、產(chǎn)量大、環(huán)保。
采用低溫法生產(chǎn)超高純石墨時，生產(chǎn)規(guī)模受到限制。 電爐加熱技術(shù)要求嚴(yán)格，需要與空氣隔絕。 否則，石墨在熱空氣中加熱到450℃時就會開始氧化。 溫度越高，石墨的損失越大。 大的。 低溫法最大的優(yōu)點是產(chǎn)品含碳量極高，可達(dá)99.995%以上。 其缺點是需要專門設(shè)計建造的低溫爐，設(shè)備昂貴，一次性投資大，煤耗大。 并且隨著國防、航空航天、超高速硬質(zhì)材料等行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了對超高純石墨產(chǎn)品的日益增長的需求，這也促進(jìn)了超高純石墨的工業(yè)化生產(chǎn)。 -純石墨制品。
更詳細(xì)的信息請參閱以下報告：
【突發(fā)新聞】2019年天然石墨行業(yè)研究年度報告
