Изостатическое прессование графита— это новый тип графитового материала, разработанный в 1960-х годах и обладающий рядом превосходных свойств. Например, изостатически прессованный графит обладает хорошей термостойкостью. В инертной атмосфере его механическая прочность не только не снижается с повышением температуры, но и увеличивается, достигая максимального значения при температуре около 2500 ℃; по сравнению с обычным графитом, его структура мелкодисперсная и плотная, а также хорошая однородность; коэффициент теплового расширения очень низкий, что обеспечивает отличную термостойкость; изотропность; высокая химическая коррозионная стойкость, хорошая тепло- и электропроводность; отличные показатели механической обработки.
Именно благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам изостатический прессованный графит широко применяется в таких областях, как металлургия, химия, электротехника, аэрокосмическая промышленность и атомная энергетика. Более того, с развитием науки и техники области его применения постоянно расширяются.
Процесс производства изостатического прессования графита
Процесс производства изостатического прессования графита показан на рисунке 1. Очевидно, что процесс производства изостатического прессования графита отличается от процесса производства графитовых электродов.
Для изостатического прессования графита требуется структурно изотропное сырье, которое необходимо измельчить до состояния более тонкого порошка. Для формования методом холодного изостатического прессования требуется применение технологии холодного изостатического прессования, а цикл обжига очень длительный. Для достижения заданной плотности требуется несколько циклов пропитки и обжига, а цикл графитизации значительно длиннее, чем у обычного графита.
Другой метод получения графита изостатическим прессованием заключается в использовании в качестве сырья мезофазных углеродных микросфер. Сначала мезофазные углеродные микросферы подвергаются окислительной стабилизации при повышенных температурах, затем изостатическому прессованию, после чего следует прокалка и графитизация. Этот метод в данной статье не рассматривается.
1.1 Сырье
ThСырьём для производства изостатического прессованного графита являются заполнители и связующие. Заполнители обычно изготавливаются из нефтяного и асфальтового кокса, а также молотого асфальтового кокса. Например, изостатический графит серии AXF, производимый компанией POCO в США, изготавливается из молотого асфальтового кокса Gilsontecoke.
Для адаптации характеристик продукта к различным условиям применения в качестве добавок также используются технический углерод и искусственный графит. Как правило, нефтяной и асфальтовый кокс перед использованием необходимо прокаливать при температуре 1200–1400 °C для удаления влаги и летучих веществ.
Однако для улучшения механических свойств и структурной плотности изделий также используется метод прямого изостатического прессования графита с использованием такого сырья, как кокс. Особенностью коксования является наличие летучих веществ, способность к самоспеканию и синхронное расширение и сжатие со связующим коксом. В качестве связующего обычно используется каменноугольный пек, температура размягчения которого варьируется от 50 ℃ до 250 ℃ в зависимости от условий эксплуатации оборудования и технологических требований каждого предприятия.
Эффективность изостатического прессования графита существенно зависит от исходного сырья, и его выбор является ключевым звеном в производстве требуемого конечного продукта. Перед подачей сырья необходимо строго контролировать его характеристики и однородность.
1.2 Шлифование
Размер частиц графита, полученного методом изостатического прессования, обычно должен быть менее 20 мкм. В настоящее время наиболее чистый графит, полученный методом изостатического прессования, имеет максимальный диаметр частиц 1 мкм. Он очень тонкий.
Для измельчения коксового щебня до такого тонкого порошка требуется ультратонкая дробилка. Для измельчения до среднего размера частиц 10–20 мкм требуется вертикальная валковая мельница, а для измельчения порошка м требуется воздушная мельница.
1.3 Смешивание и замешивание
Поместите измельченный порошок и связующее каменноугольного пека в пропорции, замешивая в нагреваемый смеситель, так, чтобы слой асфальта равномерно распределился по поверхности частиц коксового порошка. После замешивания извлеките пасту и дайте ей остыть.
Время публикации: 27 сентября 2023 г.