石墨的生产主要分为天然石墨和人工石墨两大类,其生产工艺流程存在显著差异:
一、天然石墨生产
矿石采集与选矿 天然石墨主要存在于大理岩、片岩或煤层中,通过地质勘探确定矿源后,采用露天开采或地下采矿获取原矿,再经浮选、精炼等工艺提纯。
物理破碎与筛分
将原矿破碎至0.5-20mm粒度,通过颚式破碎机、球磨机等设备进行中碎和磨粉,再经筛分得到不同粒度的石墨粉。
混合与干燥
添加粘结剂(如树脂)和润滑剂后,将石墨粉与添加剂混合均匀,通过烘干设备去除水分和杂质,得到纯净度较高的石墨粉。
高温碳化
将混合后的石墨粉在2800℃以上的高温下进行石墨化处理,转变成具有规则结构的石墨,此过程需消耗大量电力。
二、人工石墨生产
原料准备
选择含碳量高的有机物(如焦炭、石墨化硅)或直接使用天然石墨粉末作为原料。
炭化或石墨化
- 炭化: 在缺氧环境中将原料加热至900-1000℃,转化为石墨状物质。 - 石墨化
石墨石制备与加工 将炭化或石墨化后的产物进行破碎、筛分、混合,制成颗粒状石墨石,再通过挤压、注塑、铸造等成型工艺加工成所需形状(如电极、热翅等)。
表面处理与质量检测
对成品进行抛光、喷涂等表面处理,提升耐腐蚀性和美观性,并通过密度检测、电导率测试等手段进行质量检验。
三、关键设备与技术
高温炉: 如艾奇逊负极石墨化炉(电加热,但热损失大)、内热串接石墨化炉(间接加热,效率较高)。 环保措施
总结
石墨生产涉及从矿石提取到深加工的复杂工艺,天然石墨依赖自然矿化条件,人工石墨则通过高温碳化实现规模化生产。不同生产工艺对石墨纯度、性能有显著影响,需根据应用场景选择合适方法。