石墨製品(碳素材料)

石墨的一個主要用途是生產耐火材料，包括耐火磚、坩堝、連續鑄造粉、鑄模芯、鑄模、洗滌劑和耐高溫材料。近年來，耐火材料工業中兩個重要的變化是鎂碳磚在煉鋼爐 內襯中被廣泛套用，以及鋁碳磚在連續鑄造中的套用。使石墨耐火材料與煉鋼業緊密相連，全世界煉鋼業約消耗的耐火材料。

基本介紹

• 中文名：石墨製品
• 外文名：Graphite products
• 主要用途：生產耐火材料
• 包括：耐火磚、坩堝、連續鑄造粉等
• 優勢：很好的吸附性，傳熱快，受熱均勻

簡介

由於石墨具有許多優良的性能，因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業部門獲得廣泛套用。可作耐火材料。石墨製品保持了鱗片石墨原有的化學特性還具有很強的自潤滑性能。石墨粉的特性即高強耐酸性、抗腐蝕和耐高溫3000℃以及耐低溫-204℃，同時它的抗壓強度大於800kg/Cm2，並且抗氧化，在450℃空氣中失重1%，回彈率為 15-50%（密度1.1-1.5）。因此石墨製品現已被廣泛的套用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、電子等方面。

功效及優勢

一、石墨製品具有很好的吸附性。

炭的空隙結構使炭具有很好的吸附性，故炭常被用作吸附材料，用於吸附水分、氣味、有毒物質等。我們做過實驗，前幾天烤肉用過的石墨烤盤看上去非常乾淨，但放到電磁爐上加熱，會看到上次烤肉時吸附的油脂和有害物質會慢慢滲出，不過不用擔心，用乾淨的餐紙擦拭乾淨即可使用了。

二、石墨製品具有很好的導熱性，傳熱快，受熱均勻，節約燃料。

用石墨製成的烤盤，鍋等加熱快，而且燒制的食物受熱均勻，從里往外熟，加熱時間短，不僅味道純正，而且能鎖住食物本來的養分。我們做過實驗，用石墨烤盤烤肉時，剛開始電磁爐打到大火，僅20-30秒就能預熱，開始烤制食物時只要打在小火上即可，有利用節約能源。

三、石墨製品具有化學穩定性和抗侵蝕能力。

石墨在常溫下具有很好的化學穩定性，不受任何強酸，強鹼及有機溶劑的侵蝕。因此，石墨製品即使長期使用損耗也很少，只要擦拭乾淨還如新的一樣。

四、石墨製品具有強大的防氧化作用及還原作用。

製品尤其是石墨床墊加熱後可以產生負氧離子，使周圍的物品活性化，維持人體健康，有效預防衰老，使皮膚充滿光澤和彈性。

五、石墨製品環保健康，無放射性污染，耐高溫。

碳要在2000-3300度高溫的環境下經過至少十幾個晝夜的石墨化過程才能成為石墨，因此，石墨中的有毒有害物質早已釋放殆盡，至少在2000度以內是穩定的。

主要用途

石墨製品經過加熱後能釋放遠紅外線。

鎂碳磚鎂碳耐火材料是年代中期，由美國研製成功，年代，日本煉鋼業開始把鎂碳磚用於水冷卻電弧爐煉中。在世界範圍內鎂碳磚已大量用於煉鋼，並已成為石墨的一種傳統用途。年代初，鎂碳磚開始用於氧氣頂吹轉爐的爐襯。

鋁碳磚鋁碳耐火材料主要用於連續鑄造、扁鋼坯自位輸管道的堡罩，水下噴管以及油井爆破筒等。在日本用連續鑄造生產的鋼占總生產量的以上。

坩堝及有關製品用石墨製造的成型和耐火的坩堝及其有關製品，例如坩堝、曲 頸瓶、塞頭和噴嘴等，具有高耐火性，低的熱膨脹性，熔鍊金屬過程中，受到金屬浸潤和沖刷時亦穩定，高溫下良好的熱震穩定性和優良的傳導性，所以石墨坩堝及其有關製品被廣泛用於直接熔融金屬的工藝中。傳統的石墨粘土坩堝用含碳量大於的鱗片石墨製造，通常石墨鱗片應大於目（-篩），而國外在坩堝生產技術中的重要改進是，所用石墨的類型、鱗片大小和質量有了更大的靈活性其次是用碳化矽石墨坩堝替代了傳統的粘土石墨坩堝，這是隨著煉鋼工業中恆壓技術的引進而產生的。採用恆壓技術還可以使小鱗片石墨得到套用,在粘土石墨坩堝中，而在碳化矽石墨坩堝中，大鱗片成分的含量僅占，石墨的含碳量降為。

煉鋼

石墨和其他雜質材料用於煉鋼工業時可作為增碳劑。滲碳使用的碳質材料的範圍很廣，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界範圍內煉鋼增碳劑用石墨仍是土狀石墨的主要用途之一。

導電材料

石墨在電氣工業中廣泛用來作電極、電刷、碳棒、碳管、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件、電視機顯像管的塗層等等。其中以石墨電極套用最廣，在冶煉各種合金鋼、鐵合金時，使用石墨電極，這時強大的電流通過電極導入電爐的熔煉區，產生電弧，使電能轉化為熱能，溫度升高到左右，從而達到熔煉或反應的目的。此外，在電解金屬鎂、鋁、鈉時，電解槽的陽極也用石墨電極。生產剛砂的電阻爐也用石墨電極作爐頭導電材料。電氣工業中所使用的石墨，對粒度和品位要求很高。如鹼性蓄電池和一些特殊的電碳製品，要求石墨粒度控制在目目範圍內，品位以上，有害雜質（主要是金屬鐵）要求在以下。電視機顯像管所用的石墨，粒度要求在以下。作耐磨和潤滑材料石墨在機械工業中常作潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨耐磨材料可以在-溫度並在很高的滑動速度下不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛採用石墨材料製成活塞環、密封圈和軸承，它們運轉時，勿需加入潤滑油，石墨乳也是許多金屬加工（拔絲、拉管）時的良好的潤滑劑。

耐腐蝕材料

石墨具有良好的化學穩定性。經過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點，而廣泛用於製作熱交換器、反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵等設備。這些設備用於石油化工、濕法冶金、酸鹼生產、合成纖維、造紙等工業部門，可節省大量的金屬材料。0作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料由於石墨的膨脹係數小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器皿的鑄模，使用石墨後，黑色金屬得到的鑄件尺寸精確，表面光潔，成率高，不經加工或稍作加工就可使用，因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料製成壓耐燒結用的舟皿。單晶矽的晶體生長坩堝、區域精煉容器、支架、夾具、感應加熱器等，都是用高純石墨加工而成的。此外，石墨還可以作真空冶的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管、棒、板、格棚等元件。

原子能

石墨具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用於原子反應堆中，鈾—石墨反應堆是套用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點、穩定、耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十個（為百萬分之一），特別是其中硼的含量應小於。

國防工業

在國防工業中還用石墨製造固體燃料火箭的噴嘴，飛彈的鼻錐，宇宙航行設備的零件，隔熱材料和防射線材料。

防垢防鏽材料

石墨能防止鍋爐結垢，有關單位試驗表明，在水中加入一定量的石墨粉（每噸水大約用），能防止鍋爐表面結垢。此外石墨塗在金屬煙囪、屋頂、橋樑、管道上可以防腐和防鏽。

其他用途

隨著科學技術的不斷發展，人們對石墨也開發了許多新用途。柔性石墨製品。柔性石墨又稱膨脹石墨，是年代開發的一種新的石墨製品。美國研究成功柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨後德、日、法也開始研製生產。這種產品除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性。因此，是一種理想的密封材料。廣泛用於石油化工、原子能等工業領域。國際市場需求 量逐年增長。

高純製品用於高純金屬冶煉、電子工業、核工業及模具製造；普通製品用於鋁電分解槽、粉末冶金燒結爐、鐵合金爐及其他礦熱爐內砌體材料。

材料優勢

石墨製品由於其特殊結構，具有耐高溫性、抗熱震性、導電性、潤滑性、化學穩定性以及可塑性等眾多特性，一直是軍工與現代工業及高、新、尖技術發展中不可或缺的重要戰略資源，石墨製品，如石墨環，石墨舟套用範圍廣泛，國際曾有專家預言“20世紀是矽的世紀，21世紀將是碳的世紀”。

作為重要的戰略性非金屬礦產品，石墨行業將被實施準入管理。隨著準入制度的實施，石墨，石墨製品，將成為繼稀土、氟化工、磷化工後的又一個，該領域的龍頭公司將進入全新的發展階段

國內發展狀況

石墨製品（包含石墨棒，石墨製品，石墨塊，石墨板，石墨碳管、石墨環）是重要的戰略資源用途十分廣泛。石墨是有機成因的碳質物變質而成，最常見於大理岩、片岩或片麻岩中。煤層可經熱變質作用部分形成石墨，而少量石墨則是火成岩的原生礦物。

工業上將石墨礦石分為晶質(鱗片狀)石墨礦石和穩晶質(土狀)石墨礦石兩大類。晶質石墨礦石又可分為鱗片狀和緻密狀兩種。中國石墨礦石以鱗片狀晶質類型為主，其次為隱晶質類型，緻密狀晶質石墨只見於新疆托克布拉等個別礦床中，工業價值不大。