等靜壓石墨

等靜壓石墨

等靜壓石墨由高純石墨壓制而成。等靜壓石墨是國際上近50年來發展起來的新產品,與當今高科技緊密相聯。

石墨介紹,中國現狀,使用範圍,其他方面,工藝設備,市場價格,發展方向,

石墨介紹

不僅在民用上大有作為,在國防尖端上占有重要地位,屬新型材料,令人矚目。它是製造單晶爐、金屬連鑄石墨結晶器、電火花加工用石墨電極等不可替代的材料,更是製造火箭噴嘴、石墨反應堆的減速材料和反射材料的絕好材料。

中國現狀

作為全球製造業大國和最大的光伏產品生產國,中國一直保持巨量的等靜壓石墨需求。當前,隨著國內光伏產業的迅猛發展,中國等靜壓石墨需求量逐年擴大。同期,由於中國等靜壓石墨生產企業技術基礎薄弱,加上國外企業的技術封鎖,中國等靜壓石墨產量和質量均未得到有效提升。2011年,中國等靜壓石墨需求量達1.8萬噸,而同期等靜壓石墨產量僅為9500噸,供應缺口達8500噸。當前,中國新涉足等靜壓石墨業務企業普遍存在的技術儲備不足及產品結構不合理等問題很難短期內得到解決。

使用範圍

直拉式單晶矽爐用石墨材料
半導體單晶爐採用石墨材料製造鉗鍋、加熱器、隔熱屏以及配件。配套石墨件規格為下表:
單晶規格(寸)
坩堝尺寸(寸)
最大石墨件尺寸(mm)
2-3
8
300
3-4
10
350
4-5
12
400
5-6
18
500
8
22
700
有色冶金連鑄用石墨結晶器
為了縮短生產工藝流程,降底成本,提高質量,減少勞動強度和對環境的污染,20多年來金屬材料生產逐漸向連鑄方向發展。
至今銅、鋁材基本實現了連生產,結晶器用高純石墨,鋼材連鑄產量已達到80%以上(但結晶器大部分未用石墨)。
等靜壓石墨主要用於大型銅材生產線。自1985年開始,我國從奧地利、法國、瑞士、日本等國先後引進30多條生產線,而國內自行設計製造的生產線已達到100多條,均採用石墨結晶器。
據統計2006年我國銅材產量已達到360多萬噸,其中大部分採用連鑄。按每噸銅材需要石墨量為2.5kg計,則年需石墨量為486T,按加工成品率70%計,年需石墨毛坯量為2700T。當前來又有較快發展,預測年石墨需要量近期為4000T左右。
電火花加工用石墨
電火花加工是當今模具行業的一次革命,它不僅簡化了傳統工藝手段,而且使製造異形模具成為可能。 等靜壓石墨因具有各向同性,是製造電火花石墨電極的最佳材料。
單晶矽生產石英坩堝模具用石墨材料
石英坩堝是直拉單晶矽的容器,而製造石英坩堝用石墨坩堝作為成型材料。
高氣冷堆堆芯結構石墨材料
“高氣冷堆”是清華大學核能與新能源技術研究院自主研發的具有完全自主智慧財產權的,處於國際領先水平的第四代核反應堆。高氣冷堆項目已經被國家列為“國家級的重大專項”, 在建設中“華能山東石島灣核電站(示範堆)”,需要等靜壓石墨材料數量為1200噸,占示範堆總投資費用15%。為了中國的核能事業的健康發展,眾多國內專家呼籲國內企業參與核石墨研發。核石墨是防止核擴散的敏感材料,雖然當前可以進口,一旦國際形勢發生變化,它的進口隨時可能中斷。為了獨立自主地發展我國的高氣冷堆產業,必須解決核石墨的國產化問題。
成都炭素於2009年為清華核能院提供了首批40噸等靜壓核石墨材料,按期、保質、保量地完成了核石墨材料的供貨,產品主要技術指標超過了預期,圓滿地完成了核石墨試製任務,在核石墨國產化進程中邁出可喜的一步。
核石墨與常規工程用石墨的主要區別有兩點,核純和耐輻照損傷。當前,國核心石墨材料的研製尚缺輻照試驗這一環節,這是下一步研製中必須面對過程,除輻照要求外,核石墨在冷態狀態下的質量要求是:規格大型化、質量穩定、熱穩定性好、熱膨脹係數低。

其他方面

除上述幾個主要用途之外,等靜壓石墨在硬質合金(真空爐發熱器、燒結板等)、採礦(製造鑽頭模具)、化工(換熱器及防腐件)、冶金(鉗鍋)、機械(機械密封)、宇航(噴嘴等)、石墨反應堆(減速材及反射材)等領域被廣泛使用。

工藝設備

1、煅後石油焦、瀝青焦進車間後,在顎式破碎中進行初碎,用斗式提升機提到備料二樓儲料斗內。
2、採用4R磨粉機(改進型)進行磨粉,合格料粉自動進入備料三樓儲料斗中。
3、在備料二樓設定2台電子稱,自動配料後,進入一樓混合機(煤、瀝青亦從二樓加入)。
4、採用煤油加熱的1000L電熱強力混合機內進行混合。
5、混合機出料後,用皮帶將物料送至φ400mm的熱軋機內進行軋輥。
6、軋輥後的料片進自動冷卻器進行料片冷卻,然後經斗提機進入二樓儲料斗。
7、採用4R磨粉機進行磨粉,然後在輸入到二樓料倉,待壓制。
上述各工序採用流水密閉作業,部分暴露部分採用強制通風,防止污染。
8、壓粉在機械壓機中進行預壓成型。
9、採用等靜壓機壓成型。
10、培燒在環式培燒爐內進行,熱煤氣加熱,在爐頂部裝出爐。該爐子屬於環保型,揮發部分可充分
燃燒,降低能耗。採用30m高煙囪,年產能4000T。
11、採用臥式浸漬缸,瀝青加壓式,熱煤油加熱。浸漬液軟化點可根據需要改變。
12、石墨化採用新型節能石墨化爐,電耗在3.5KW/kg以內,年產能3000T。

市場價格

1、上海碳素廠400×400×310mm的等靜壓石墨售價62000元/T;
2、四川士達特種炭材φ620~700×600~750mm售價平均為55000元/T;
3、成都高純石墨製品廠φ350~500×500mm售價平均為50000元/T;
4、日本東洋公司現實價200000元/T;
5、德國西格里現實價230000元/T。

發展方向

等靜壓石墨是新型石墨材料,是石墨材料中的精品,由於具有一系列優良特性,它必然會與高新技術、國防尖端技術緊密相聯,成為21世紀最有價值的新材料之一。隨著經濟發展,靜壓石墨的國內國際市場容量與日俱增,發展潛力巨大。正因如此,目前國內正興起一股等靜壓石墨生產熱,一些以生產模壓石墨為主的炭素生產企業看中這塊“大蛋糕”,陸續上馬等靜壓設備,擠身等靜壓石墨生產行列中來,競爭將不可避免進入白熱化狀態,競爭的對手包括國外同行。
在激烈的市場競爭中,國內等靜壓石墨生產企業的立足之本和出路是:將產品升級換代,朝大規格、細結構(超細結構)、高強度、高純度、多功能方向發展,順應光伏產業、機械製造、核能利用各行業發展趨勢,為中國國民經濟的發展更好地服務。
中國是一個開發中國家,正在步入重工業化時期,中國已經成為世界級的“製造大工廠”。而且科學技術的發展帶來了新的工業革命,等靜壓石墨材料及製品的廣闊套用領域給等靜壓石墨產業帶來了勃勃生機。當前,由於經濟危機的爆發,國外炭素產業受到了較嚴重的影響,於是他們加大了對中國的銷售力度。當前中國約能消耗世界等靜壓石墨產品的1/4,是世界上最大等靜壓石墨產品市場之一,等靜壓石墨產業將迎來發展的新階段。

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