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炭素材料-鳞片石墨

作者:admin 发布日期: 2019-11-06 二维码分享


制备MgO-C砖用的炭素材料主要为鳞片石墨。
鳞片石墨(Flake graphite):天然晶质石墨,其形状似鱼鳞状,属六方晶系,呈层状结构,有金属光泽,密度为2.1~2.3g/cm3,莫氏硬度为1~2,具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。晶体结构如图13-3所示。


石墨的工艺特性
石墨具有如下特性:
(1)耐高温性。石墨的熔点为3850℃±50℃,沸点为4250℃,即使经超高电弧灼烧,质量的损失很小,线膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。
(2)导电、导热性。石墨的导电性比一般非金属矿高一倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。热导率随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨呈绝热体。
(3)润滑性。石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。
(4)化学稳定性。石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
(5)可塑性。石墨的韧性很好,可碾成很薄的薄片。
(6)抗热震性。石墨在高温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。
石墨分类及产品牌号
鳞片石墨根据固定碳含量不同分为四类·高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨,见表13-15.其他技术指标请参阅GB/T 3518-1995。另外,根据石墨粒度的不同,石墨产品分为多种不同的牌号,石墨产品牌号和意义见表13-16。



石墨作为生产MgO-C砖的原料之一,其主要的特性如固定炭含量(Fix carbon)、粒度、灰分组成(Ash),形状及挥发分(volatile content)、水分等同样影响着MgO-C砖的性能和使用效果。
固定炭:是指石墨中除去挥发分、灰分以外的组成部分,挥发分是由低熔点物质组成的有机及无机物。
石墨的固定炭含量高,则灰分及挥发分越少,生产出来的MgO-C砖在高温下使用过程中组织结构好,体现在制品的高温抗折强度大。
用不同纯度的石墨作为炭素原料生产出的MgO-C砖,在组织结构上存在着明显的差异。用低纯石墨生产的MgO-C砖,经高温处理后,由于石墨伴生矿物熔化成玻璃相并与镁砂或碳反应,产生内部结构缺陷,从而使制品的组织结构局部减弱,体现在制品的高温强度降低。图13-4为石墨纯度与MgO-C砖高温抗折强度间的关系。



同时石墨越纯,生产出的MgO-C砖耐侵蚀性越好。石墨中的挥发分在MgO-C砖热处理过程中会产生较多的挥发物,使制品的气孔率变大,因此对制品的使用性能不利。
石墨的粒度影响着制品的抗热震性和抗氧化性性能。对于鳞片石墨,若鳞片越大,则制品的耐剥落性和抗氧化性越好。这是因为大鳞片石英具有高的热导率和小的比表面积。作为生产MgO-C砖用的鳞片石墨一般要求其粒度﹥0.125mm;鳞片石墨的厚度对制品的性能也有影响。一般要求厚度δ不大于0.02mm,.好δ不大于0.01mm。鳞片石墨的厚度越小,其端部表面发生氧化的有效面积越小,所以制品的抗氧化性越好。是因为鳞片石墨边缘的氧化速度比其表面要快4~100倍。
灰分是石墨经氧化处理后的残留物。一般情况下,鳞片石墨的灰分主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3,占灰分的82.9%~88.6%,其中SiO2在灰分中占33%~59%之多。石墨中灰分越多,MgO-C制品的抗渣性能越低。



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