Τι είναι ο καθαρισμένος γραφίτης;

Στον τομέα της επιστήμης των υλικών, ο γραφίτης χρησιμοποιείται ευρέως με τις μοναδικές φυσικές και χημικές ιδιότητές του, από μολύβια μέχρι προϊόντα υψηλής τεχνολογίας. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές ακαθαρσίες στον φυσικό γραφίτη, οι οποίες επηρεάζουν σοβαρά την απόδοση. Και ο καθαρισμένος γραφίτης έχει γίνει το κλειδί, το οποίο μπορεί να τον βοηθήσει να διαδραματίσει μεγαλύτερη αξία, να προωθήσει την ανάπτυξη της τεχνολογίας.

Μέθοδος παρασκευής καθαρισμένου γραφίτη

Φυσική μέθοδος

Μέθοδος επίπλευσης:

Ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται με βάση τη διαφορά στις φυσικές ιδιότητες της επιφάνειας του γραφίτη και των ακαθαρσιών. Ειδικότερα στη διαφορετική διαβρεξιμότητα. Η φυσική υδροφοβικότητα του γραφίτη είναι καλή, ενώ τα ορυκτά προσμίξεων είναι υδρόφιλα. Το μετάλλευμα γραφίτη αλέθεται και αναμιγνύεται με νερό για να σχηματιστεί πολτός, και προστίθενται συλλέκτης και αφριστικός παράγοντας. Ο συλλέκτης καθιστά τον γραφίτη πιο υδρόφοβο και διευκολύνει την προσκόλληση στις φυσαλίδες. Ο αφριστικός παράγοντας παράγει σταθερές φυσαλίδες. Μέσω του αέρα στον πολτό, ο γραφίτης επιπλέει μαζί με τις φυσαλίδες σχηματίζοντας ένα στρώμα αφρού. Και οι ακαθαρσίες παραμένουν στον πυθμένα για να επιτευχθεί ο διαχωρισμός.

Η διαδικασία είναι απλή, χαμηλού κόστους, κατάλληλη για επεξεργασία μεταλλεύματος γραφίτη σε μεγάλη κλίμακα. Αλλά είναι δύσκολο να αφαιρεθούν οι λεπτόκοκκες ακαθαρσίες ενσωμάτωσης, το αποτέλεσμα καθαρισμού είναι περιορισμένο. Γενικά μπορεί να αυξήσει την καθαρότητα του γραφίτη μόνο σε 80%-90%.

Μέθοδος εξάχνωσης υψηλής θερμοκρασίας:

Η χρήση γραφίτη και η θερμοκρασία εξάχνωσης των ακαθαρσιών είναι διαφορετική από τη θερμοκρασία καθαρισμού. Το σημείο τήξης του γραφίτη είναι τόσο υψηλό όσο 3652 ℃, είναι δύσκολο να λιώσει υπό ατμοσφαιρική πίεση. Υπό υψηλή θερμοκρασία κενό, η θερμοκρασία είναι πάνω από 2700 ℃. Οι ακαθαρσίες, όπως το πυρίτιο, το αλουμίνιο και ο σίδηρος, υποκαθίστανται κατά προτίμηση και ο γραφίτης παραμένει βασικά στερεός. Τοποθετήστε τον γραφίτη σε ειδικό κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας. Σε 10^–3 -10^–5 Pa υψηλή θερμοκρασία κενού σε 2800-3000 ℃, οι ακαθαρσίες υπολείπονται μετά την εξαγωγή τους από την αντλία κενού. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε καθαρότητα γραφίτη μεγαλύτερη από 99,99%. Ωστόσο, ο εξοπλισμός είναι ακριβός, η κατανάλωση ενέργειας είναι μεγάλη και η κλίμακα παραγωγής είναι περιορισμένη.

Χημική μέθοδος

Μέθοδος αλκαλικών οξέων:

Συνήθως χρησιμοποιείται χημική μέθοδος καθαρισμού, αντίδραση με αλκάλια και οξέα για τη μετατροπή των ακαθαρσιών σε διαλυτές ουσίες προς απομάκρυνση. Πρώτον, αναμείξτε γραφίτη και υδροξείδιο του νατρίου σε αναλογία, ψήστε τα σε 500-700 ℃. Και οι ακαθαρσίες, όπως το διοξείδιο του πυριτίου και η αλουμίνα, αντιδρούν για την παραγωγή πυριτικού νατρίου και μετααλουμινικού νατρίου. Τα ψημένα προϊόντα βυθίζονται σε νερό και φιλτράρονται για την απομάκρυνση των διαλυτών αλάτων. Στη συνέχεια, προσθέστε υδροχλωρικό οξύ στο υπόλειμμα του φίλτρου, σίδηρο, ασβέστιο και άλλες μεταλλικές ακαθαρσίες για την παραγωγή διαλυτού χλωριούχου άλατος. Μετά τη διήθηση, πλύση καθαρισμένου γραφίτη. Η διαδικασία είναι ώριμη, ο εξοπλισμός είναι απλός, το αποτέλεσμα καθαρισμού είναι καλό, μπορεί να αυξήσει την καθαρότητα του γραφίτη σε 95%-99%. Αλλά θα παράγει πολλά υπολείμματα λυμάτων, ρυπαίνοντας το περιβάλλον.

Μέθοδος υδροφθορικού οξέος:

Η χρήση του υδροφθορικού οξέος και ο καθαρισμός των ακαθαρσιών. Το υδροφθορικό οξύ αντιδρά με ακαθαρσίες όπως το διοξείδιο του πυριτίου και σχηματίζει πτητικό αέριο τετραφθοριούχο πυρίτιο. Ο γραφίτης αναμιγνύεται με υδροφθορικό οξύ σε αναλογία, αντιδρά στην κατάλληλη θερμοκρασία, φιλτράρεται και πλένεται μετά το τέλος για να ληφθεί γραφίτης υψηλής καθαρότητας. Αυτό μπορεί να αυξήσει την καθαρότητα του γραφίτη σε περισσότερο από 99%. Ωστόσο, το υδροφθορικό οξύ είναι εξαιρετικά διαβρωτικό και τοξικό, έχει υψηλές απαιτήσεις ασφαλείας για τον εξοπλισμό και το προσωπικό. Και είναι δύσκολη η επεξεργασία υγρών αποβλήτων που περιέχουν φθόριο και το κόστος προστασίας του περιβάλλοντος είναι υψηλό.

Χαρακτηρισμός επιδόσεων καθαρισμένου γραφίτη

Η δοκιμή καθαρότητας σημαίνει

Χημική ανάλυση:

Χρήση οργάνων για την ποσοτική ανάλυση των στοιχείων πρόσμιξης του γραφίτη για τον προσδιορισμό της καθαρότητας. Όπως το ICP-MS μπορεί να μετρήσει ταυτόχρονα μια ποικιλία ιχνοστοιχείων, εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία, μπορεί να ανιχνεύσει πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε προσμίξεις. Η AAS επικεντρώνεται κυρίως σε μεταλλικές προσμίξεις, με την ατμοποίηση του δείγματος και τη μέτρηση του βαθμού απορρόφησης του φωτός. Η συγκέντρωση των προσμίξεων υπολογίζεται με ακρίβεια και στη συνέχεια λαμβάνεται η καθαρότητα του γραφίτη.

Μέθοδος προσδιορισμού τέφρας:

Το δείγμα γραφίτη καίγεται στους 950-1000 ℃ για σταθερό βάρος, πτητική οργανική ύλη κ.λπ. Το υπόλοιπο κλάσμα μάζας τέφρας μπορεί να αντικατοπτρίζει έμμεσα την καθαρότητα του γραφίτη. Η λειτουργία είναι απλή, αλλά μόνο η συνολική περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες μπορεί να είναι γνωστή. Και οι συγκεκριμένοι τύποι ακαθαρσιών δεν μπορούν να καθοριστούν.

Παρατήρηση μικροδομής

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM)

Χρησιμοποιείται για την παρατήρηση της μικροσκοπικής κατάστασης του γραφίτη, η οποία μπορεί να δείξει με σαφήνεια τη στρωματοποιημένη δομή, την κρυσταλλική μορφολογία και την κατανομή των προσμίξεων. Σε υψηλή ανάλυση, μπορείτε να δείτε ακόμη και μικροσκοπικά χαρακτηριστικά, όπως κρυσταλλικές ατέλειες. Μας βοηθά να κατανοήσουμε τις ιδιότητες του γραφίτη και τις επιπτώσεις του καθαρισμού στη δομή του.

Ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM) :

Επιτρέπει τη σε βάθος μελέτη της μικροδομής του γραφίτη, όπως η δομή του πλέγματος. Διεισδύει σε λεπτά δείγματα και χρησιμοποιεί τεχνικές περίθλασης ηλεκτρονίων και απεικόνισης για να αποκαλύψει τις ατομικές διατάξεις. Βοηθά στη μελέτη των αλλαγών στην κρυσταλλική δομή του γραφίτη κατά τη διάρκεια του καθαρισμού.

Δοκιμή επιδόσεων

Δοκιμή αγωγιμότητας:

Η αγωγιμότητα του ίδιου του γραφίτη είναι καλή και είναι καλύτερη μετά τον καθαρισμό. Η μέθοδος των τεσσάρων ανιχνευτών χρησιμοποιείται συνήθως για τη μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης και τον υπολογισμό της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, η οποία είναι το κλειδί για τη μέτρηση. Στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, η άνοδος γραφίτη με υψηλή αγωγιμότητα μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της φόρτισης και της εκφόρτισης της μπαταρίας.

Δοκιμή θερμικής σταθερότητας:

Η θερμική σταθερότητα είναι κρίσιμη για τον γραφίτη σε εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών. Οι μεταβολές μάζας και θερμότητας αναλύθηκαν με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) και διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) αντίστοιχα. Για την αξιολόγηση της σταθερότητας των επιδόσεων του γραφίτη σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Εφαρμογές καθαρισμένου γραφίτη

Μπαταρίες ιόντων λιθίου

Στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, ο γραφίτης είναι ένα κοινό άνοδος υλικό. Ο καθαρισμένος γραφίτης έχει υψηλότερη θεωρητική ειδική χωρητικότητα και καλύτερη σταθερότητα κύκλου, η οποία μπορεί να μειώσει την παρεμπόδιση των ακαθαρσιών στις δραστηριότητες ιόντων λιθίου. Μπορεί να μειώσει την εσωτερική αντίσταση, να βελτιώσει την ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας, την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης και την απόδοση ρυθμού, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κύκλου. Και μπορεί να καλύψει τη ζήτηση για μπαταρίες υψηλής απόδοσης, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα.

Κατασκευή ημιαγωγών

Η κατασκευή ημιαγωγών απαιτεί πολύ υψηλή καθαρότητα υλικών. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον καθαρισμένο γραφίτη στον εξοπλισμό παραγωγής βάρκες από γραφίτη, φωτιστικά και άλλα εξαρτήματα. Λόγω της πολύ χαμηλής περιεκτικότητάς του σε προσμείξεις, μπορεί να αποφύγει τη ρύπανση των συσκευών ημιαγωγών. Η υψηλή καθαρότητα και η θερμική του σταθερότητα μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας και ακρίβειας. Για τη διασφάλιση της υψηλής ποιότητας παραγωγής συσκευών ημιαγωγών.

Πυρηνική βιομηχανία

Στην πυρηνική βιομηχανία, ο γραφίτης χρησιμοποιείται ως ρυθμιστής νετρονίων και ανακλαστικό υλικό. Η απόδοση επιβράδυνσης νετρονίων από καθαρισμένο γραφίτη είναι καλή, η χημική σταθερότητα είναι ισχυρή. Μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά την ταχύτητα και την κατανομή των νετρονίων, να μειώσει την παρεμβολή των ακαθαρσιών στις πυρηνικές αντιδράσεις. Βελτιώνει την ασφάλεια του αντιδραστήρα και την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας και έχει μεγάλη σημασία στους προηγμένους πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Υψηλής ποιότητας λιπαντικά υλικά

Ο γραφίτης έχει καλές επιδόσεις λίπανσης και αποτελεί σημαντική πρώτη ύλη για λιπαντικά υλικά υψηλής ποιότητας. Τα υλικά λίπανσης από καθαρισμένο γραφίτη μπορούν να διατηρήσουν εξαιρετική απόδοση λίπανσης σε ακραίες συνθήκες, όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και υψηλό κενό. Μπορεί να καλύψει τις απαιτητικές ανάγκες του εξοπλισμού στον τομέα της αεροδιαστημικής, να μειώσει τη φθορά των εξαρτημάτων.

Συμπέρασμα

Ο καθαρισμένος γραφίτης μπορεί να απομακρύνει αποτελεσματικά τις ακαθαρσίες και να βελτιώσει την απόδοση. Και οι διαφορετικές μέθοδοι καθαρισμού έχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, τα οποία πρέπει να εξεταστούν συνολικά. Έχει μεγάλη αξία εφαρμογής σε πολλούς τομείς και προωθεί τη βιομηχανική ανάπτυξη. Στο μέλλον θα αναπτυχθούν και θα εφαρμοστούν πιο αποτελεσματικές, φιλικές προς το περιβάλλον και χαμηλού κόστους τεχνολογίες καθαρισμού.