一、主要用途
由于石墨具有上述特殊性能,所以在冶金、机械、石油、化工、核工业、国防等领域得到广泛的应用。
1.冶金工业
冶金工业是石墨的最大消耗领域,主要用作耐火材料原料,用于生产c—mg耐火砖、c—al耐火砖、石墨坩埚,用于冶炼有色金属、合金、特种钢。由于石墨具有很高的熔点,耐火材料中加入石墨形式的碳后,能明显改善耐火材料的抗热冲击性和抗腐蚀性能。
2.机械工业
(1)作润滑剂
石墨在-200~2000℃,高速(100m/s)、高压条件下使用,石墨具有优良的润滑性。石墨作润滑剂常制成水剂、硅剂、粉剂、胶剂、油剂。用于难熔金属拉丝的润滑剂、高速运转机械的润滑剂;锻、铸件模具的涂料,使模具表面光滑,铸件易脱模,铸造用石墨占石墨的1/3。
(2)密封材料
用柔性石墨作离心泵、水轮机、汽轮机和输送腐蚀介质设备的活塞环垫圈、密封圈等。
3.电气电子工业
在电气电子工业,石墨用作导电材料,广泛用作制造各种电碳制品:电弧炉、电解用电极,发电机、电动机电刷,电池电碳棒,电焊机发热用的碳精棒,电炉用的碳管,胶体石墨乳、显像管导电涂料。
4.化学工业作耐腐蚀材料
用石墨制作器皿、管道和设备,可耐各种腐蚀性气体和液体的腐蚀,广泛用于石油、化工、湿法冶金等部门。
5.作核反应堆中中子减速剂
作中子减速剂用于原子反应堆。u-石墨反应堆是目前应用较多的一种核反应堆之一。核裂变释放出来的能量很大的快中子,经石墨慢化后,速度很慢,与普通物质中原子的热运动能量相似,与反应堆中的核燃料235u原子核碰撞机会多,裂变能连续发生,用于此项的石墨纯度要求很高,杂质<n×10-5,b<0.5×10-6。
6.作耐高温材料
石墨—陶瓷、石墨—纤维复合材料,具有隔热、耐高温、防辐射性能,用于火箭发动机的喷嘴,**的鼻锥,隔热板及宇航设备零件、隔热材料。
7.宇航设备的防紫外线材料
很多材料在宇宙射线的长期照射下,自身结构遭受破坏,惟石墨不受宇宙射线的影响,是理想的防射线材料。
8.其他方面
(1)用作锅炉防垢材料:每吨水用石墨4~5g,可防止锅炉内水垢的形成。
(2)防锈涂层:把石墨乳涂敷于固体物质表面,能形成黏附牢固的光滑薄膜,敷涂在金属管道、钢铁桥梁上可防腐防锈。填料:做墨色油漆和油墨的填料;做隐晶质石墨粉制造铅笔芯。
二、工业要求
按结晶程度:将石墨分为鳞片石墨,块石墨(无定形石墨)。
(一)鳞片石墨
根据固定碳含量的不同,将鳞片石墨分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨四类。其固定碳含量和代号如下。
鳞片石墨按固定碳(c)含量分为:高纯石墨(lc)c≥99.9%,高碳石墨(lg)c94%~99.9%,中碳石墨(lz)c80%~94%,低碳石墨(ld)c50%~80%。鳞片石墨的牌号依次由代号、粒度和固定碳的数值组成,见表10-1。鳞片石墨主要用途的技术要求参见鳞片石墨**标准(gb3518-95)。
表10-1 鳞片石墨的牌号举例
(二)微晶石墨
指由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体。亦称土状石墨或无定形石墨。根据其粒度粗细不同,分为无定形石墨粉和无定形石墨粒。无定形石墨粉分为0.149mm,0.074mm及0.44mm三个粒级,用**伯数字作代号。无定形石墨粒分为粗粒、中粒、细粒三种度,均有上下限要求,用拼音字母作为粒度的代号。
无定形石墨产品牌号由石墨特性,固定碳的含量及粒度三部分组成。特性代号为:无铁要求者,其代号为w,有含铁量要求者,其代号为wt。牌号含义列于表10-2。无定形石墨产品主要用途的技术要求详见微晶石墨**标准(gb/t3519—95)。
表10-2 无定形石墨牌号含义示例
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