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天然石墨中有许多的灰分和挥发分物质,一般石墨含量50%~90%左右。因此在将石墨原料深加工成石墨材料时,从技术上首先要进行提纯。石墨提纯质量的高低决定石墨材料的使用特性和综合性能,石墨纯度越高,应用价值越高。

高温法提纯石墨,产品质量高,含碳量可达99.995%以上,这是高温法的最大特点,但同时耗能大、对设备要求极高,需要专门进行设计,投资大,对提纯的石墨原料也有一定的要求,只有应用于国防、航天、核工业等高科技领域的石墨才用此方法进行提纯。

高温提纯法

由于石墨的熔点远远高于杂质硅酸盐的沸点,因此利用它们的熔沸点差异,可使杂质气化从石墨中逸出,达到提纯的效果。这种方法就是高温提纯法。该法常以浮选法或碱酸法提纯后含碳量达到99%及以上的石墨为原料,生产99.99%以上的超高纯石墨。
石墨高温提纯点感应加热器示意图

石墨的熔点为3850℃±50℃,是自然界熔沸点最高的物质之一,远远高于杂质硅酸盐的沸点。利用它们的熔沸点差异,将石墨置于石墨化的石墨坩埚中,在一定的气氛下,利用特定的仪器设备加热到2700℃,即可使杂质气化从石墨中逸出,达到提纯的效果。该技术可以将石墨提纯到99.99%以上。

高温石墨化炉成套设备主要包括以下部分:炉体、感应加热器、中频电源(晶闸管变频装置)、真空系统、测温及控温、液压进出料机构、水冷系统等。该设备的关键技术是感应加热器的设计(如图一所示), 包括感应线圈、发热体、绝热保温炉衬、石墨坩埚等组成部分。感应加热器和电源的合理搭配,是加热、保温的关键。