高純石墨化原理及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

在石墨化熱處理期間，以化學(xué)方法除去制品內(nèi)雜質(zhì)元素及其化合物，獲得高純石墨制品的過程稱為高純石墨化。在普通石墨化溫度下，石墨材料中部分高沸點(diǎn)雜質(zhì)化合物難以氣化逸出，如碳化硼的沸點(diǎn)為3500℃，碳化釩的沸點(diǎn)為3900℃，鈦的沸點(diǎn)為3287℃，除去這些高沸點(diǎn)的雜質(zhì)是很困難的。但大多數(shù)的金屬鹵化物具有很低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，因此，可采取氟化或氯化化學(xué)反應(yīng)將這些高沸點(diǎn)雜質(zhì)化合物轉(zhuǎn)化為易分解逸出的金屬鹵化物，從而可制備得到低雜質(zhì)含量的高純石墨材料。

在石墨化時(shí)，向爐中通入氯氣或氟里昂作為純化氣體，其在高溫下分解為元素氟和氯，這些化學(xué)性活潑的鹵元素與石墨制品內(nèi)的各種雜質(zhì)元素及其化合物發(fā)生反應(yīng)，結(jié)合生成熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很低的鹵化物而氣化逸出。

高純石墨化工藝有哪些特點(diǎn)：

（1）通氣純化。當(dāng)爐溫達(dá)到1800℃±50℃時(shí)，首先通入氮?dú)猓S持到1900℃左右開始通入氯氣，爐溫達(dá)到2350℃左右時(shí)通入氟里昂和氯，一直通到2700℃±50℃的溫度時(shí)停止石墨化送電，同時(shí)停止通氟里昂，但繼續(xù)通氯到爐溫降至2000℃以下，改送氮?dú)鈱⑹破分械穆认闯?，同時(shí)將殘留在爐內(nèi)的純化氣體驅(qū)除干凈，并防止石墨制品氧化和雜質(zhì)氣體反滲。制造核石墨時(shí)，尚需在通氮后再通氬氣，一直到出爐，以防止石墨吸附氮。在爐子冷卻過程中，需自然冷卻而不用水冷，通氮的目的之一也在于加速冷卻。

（2）石墨化溫度高。石墨化溫度越高，雜質(zhì)排出就越多，石墨制品純度也越高。高純石墨化(也稱為通氣石墨化)溫度在2700℃以上。

（3）低灰分電阻料和保溫料。高純石墨化要求保溫料和電阻料要純，否則會降低純化效果。一般選用低灰分的石油焦作為保溫料、電阻料和爐底料。

（4）原料雜質(zhì)低。生產(chǎn)高純石墨時(shí)，從原料開始就應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，選用低灰分的原料。同時(shí)，原料要妥善保管，盡可能減少雜質(zhì)混入。一般石墨化產(chǎn)品的雜質(zhì)含量為0.3%左右，而高純石墨根據(jù)用途不同，有的要求雜質(zhì)含量在0.05%以下，有的要求在0.01%以下。