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高純石墨材料開(kāi)發(fā)及其典型應用
發(fā)布時(shí)間:2020-02-16
高純石墨材料開(kāi)發(fā)及其典型應用中的低硫高抗氧化性可膨脹石墨及高導熱柔性石墨板制備技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范課題,在黑龍江科技大學(xué)通過(guò)科技部中期檢查評估。該課題成果有助于改變我國石墨產(chǎn)業(yè)資源利用效率低、低端制造的發(fā)展模式。
  目前,該課題已突破了天然石墨深加工過(guò)程中高質(zhì)量可膨脹石墨的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,建成2條1000噸/年低硫高抗氧化性可膨脹石墨生產(chǎn)示范線(xiàn)以及1條60噸/年超薄高導熱柔性石墨板生產(chǎn)示范線(xiàn)。采用新工藝制備的可膨脹石墨可膨脹容積≥200毫升/克、膨脹后硫含量≤500ppm、灰分≤0.50%,可使工業(yè)廢水中的污染物及SOx等有害氣體排放量降到最低限度。
  據黑龍江奧宇石墨集團有限公司韓軍介紹,課題組重點(diǎn)改進(jìn)了制備膨脹石墨的氧化技術(shù),探索研究了混合酸液的種類(lèi)和組分對膨脹倍數、質(zhì)量影響的規律,發(fā)現采用磷酸或磷酸鹽類(lèi)處理可膨脹石墨,能夠提高其抗氧化能力。他們還研究了可減少環(huán)境污染的酸液回收方法,以解決制品殘留酸根緩慢腐蝕的問(wèn)題。
  韓軍告訴中國化工報記者,在制備膨脹石墨的過(guò)程中,氧化技術(shù)是難點(diǎn)。用高濃度硫酸浸漬石墨反應溫度高,硫酸用量大,生產(chǎn)成本高且硫酸回收困難,易造成環(huán)境污染,同時(shí)殘留的硫和氧化物會(huì )影響產(chǎn)品質(zhì)量和配用件壽命。為了保持膨脹倍率,通常做法是用硝酸或高氯酸浸石墨,但這會(huì )造成嚴重的二次污染,同時(shí)配合使用的固體氧化劑殘余量較大,影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果將硫酸與低污染的雙氧水混合使用,污染小,但產(chǎn)品的硫含量、篩余量、膨脹倍數等不易控制。另外,采用二次混酸氧化可有效控制硫含量,提高膨脹倍率,但易破壞石墨結構,篩余量降低。因此,改進(jìn)制備膨脹石墨的氧化技術(shù),使可膨脹石墨硫含量、純度、篩余量等技術(shù)指標均達到一級以上標準成為課題的攻關(guān)難點(diǎn)。
 
  目標明確后,課題組以雞西、蘿北的高純鱗片石墨為基礎原料,開(kāi)發(fā)出以30%雙氧水為氧化劑,硫酸、乙酸等混酸為氧化插層劑,采用二次氧化插層技術(shù)制備低硫可膨脹石墨的技術(shù)工藝。該工藝采用液體氧化劑取代固體強氧化劑,有效降低了可膨脹石墨的灰分;通過(guò)混酸作插層劑有效控制了產(chǎn)品的硫含量。結合這一優(yōu)化的工藝技術(shù),課題組同時(shí)還進(jìn)行了可膨脹石墨工業(yè)反應器、自動(dòng)入料系統、廢水與廢氣聯(lián)動(dòng)系統、反應器與酸清洗系統聯(lián)動(dòng)連接等的設計與改造,最終建成年產(chǎn)千噸的生產(chǎn)示范線(xiàn)。
  據了解,在石墨產(chǎn)業(yè)鏈條中,膨脹石墨不僅具備天然石墨本身的耐熱、耐腐蝕、自潤滑等優(yōu)良特性,且具備天然石墨輕質(zhì)柔軟、可壓縮、可回彈等性能,在密封、阻燃、醫療、有機反應、環(huán)保等領(lǐng)域應用廣泛。尤其是在油田管道及化工生產(chǎn)裝置里,可膨脹石墨密封墊片可替代石棉密封墊片,具有很好的耐高溫高壓、耐酸堿性能。
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