Divulgazione scientifica - Grafite

Già negli anni '30, la miniera di grafite Li Mao a Jixi, nella provincia di Heilongjiang, e la miniera di grafite di pietra Shanshui nella provincia di Shandong iniziarono la produzione e la lavorazione della grafite. A quel tempo, il processo di arricchimento era semplice, le condizioni di lavoro dei lavoratori erano povere e la produttività estremamente bassa, con una produzione annua di sole diverse migliaia di tonnellate. Dopo diversi decenni di sviluppo, la produzione di prodotti in grafite e carbonio in Cina è aumentata rapidamente. Dal 2004 al 2011, il tasso di crescita annuo composto della produzione di grafite e prodotti di carbonio è stato del 22,12%. Nel 2011, la produzione di prodotti di grafite e carbonio in Cina è stata di 2.556,17 milioni di tonnellate, con un aumento anno su anno del 21,98%.

I prodotti in grafite e carbonio possiedono proprietà eccellenti e sono sempre più ampiamente utilizzati. La loro capacità produttiva e i vantaggi economici mostrano un rapido trend di crescita. Nel 2011, lo sviluppo dell'industria cinese dei prodotti in grafite e carbonio è stato rapido. Le imprese del settore avevano un’elevata capacità di gestire e controllare i costi e avevano una forte redditività. Secondo i dati dell'Ufficio nazionale di statistica, nel 2011, il valore della produzione industriale dell'industria cinese dei prodotti in grafite e carbonio ha raggiunto 167,564 miliardi di yuan; il fatturato è stato di 167,765 miliardi di yuan, in aumento del 40,58%; l'utile totale è stato di 10,959 miliardi di yuan, in aumento del 50,87%. Con la continua espansione delle applicazioni, anche la concorrenza nel settore cinese dei prodotti in grafite e carbonio è diventata sempre più agguerrita.

Ci sono un gran numero di imprese impegnate in prodotti di grafite e carbonio all'interno della scala di produzione in Cina e il livello di concentrazione è relativamente basso. Alla fine del 2011, la scala di produzione dell'industria cinese dei prodotti in grafite e carbonio contava 871 imprese. Il fatturato totale delle prime dieci imprese rappresenta solo il 13,46% dell'intero settore. Dal punto di vista del trend di sviluppo e del panorama competitivo del mercato globale dei prodotti in grafite e carbonio, in futuro l’industria dei prodotti in grafite e carbonio in Cina sarà gradualmente concentrata in grandi gruppi e il livello di concentrazione di questo settore aumenterà ulteriormente.

Con il rapido sviluppo di settori quali metallurgia, ingegneria chimica, macchinari, dispositivi medici, energia nucleare, automobili, aerospaziale, ecc. in Cina, la domanda di prodotti in grafite e carbonio in questi settori continuerà ad aumentare e l’industria cinese dei prodotti in grafite e carbonio manterrà un rapido tasso di crescita. Dal 2006 al 2011, il tasso di crescita annuo composto dei ricavi delle vendite nel settore cinese dei prodotti in grafite e carbonio è stato del 36,56%.

Deriva dalla parola greca "graphein", che significa "usato per scrivere". Fu nominato dal chimico e mineralogista tedesco AG Werner nel 1789.

Il carbonio è un elemento molto comune che esiste in varie forme nell'atmosfera e nella crosta terrestre. Il carbonio nella sua forma elementare è stato riconosciuto e utilizzato dagli esseri umani già da molto tempo. Una serie di composti del carbonio - sostanze organiche - sono la base della vita. Il carbonio è uno dei componenti della ghisa, del ferro battuto e dell'acciaio. Il carbonio può combinarsi chimicamente con se stesso per formare un gran numero di composti, che sono molecole importanti in biologia e nel commercio. La maggior parte delle molecole degli organismi viventi contengono carbonio.

Forma di esistenza

Il carbonio esiste in varie forme, compreso il carbonio elementare cristallino come il diamante e la grafite; carbonio amorfo come carbone; composti organici complessi come animali e piante; e carbonati come il marmo. Le proprietà fisiche e chimiche del carbonio elementare dipendono dalla sua struttura cristallina. Il diamante, che è estremamente duro, e la grafite, che è morbida e scivolosa, hanno strutture cristalline diverse e quindi aspetti, densità, punti di fusione, ecc. distinti.

Caratteristiche della proprietà

A temperatura ambiente, le proprietà chimiche del carbonio elementare sono relativamente stabili e non si dissolve in acqua, acidi diluiti, basi diluite o solventi organici. Ad alte temperature reagisce con l'ossigeno per bruciare, generando anidride carbonica o monossido di carbonio. Solo l'idrogeno può reagire direttamente con il carbonio elementare negli alogeni. In condizioni di riscaldamento, il carbonio elementare è relativamente facile da ossidare da parte degli acidi; ad alte temperature, il carbonio può anche reagire con molti metalli per formare carburi metallici. Il carbonio è riducibile e può essere utilizzato per fondere i metalli ad alte temperature. Inoltre, la grafite può essere sciolta dall'acido clorosolfonico, formando una "soluzione" di acido clorosolfonico di grafene a strato singolo.
La grafite è un minerale cristallino di elementi carboniosi. La sua struttura cristallina è una struttura a strati esagonali. La distanza tra ogni strato è 340 pm e la distanza tra gli atomi di carbonio nello stesso strato è 142 pm. . Appartiene al sistema cristallino esagonale e presenta una scissione a strati completa. I piani di clivaggio sono composti principalmente da legami molecolari e hanno un'attrazione molecolare relativamente debole, quindi la sua naturale galleggiabilità è molto buona.

Grazie alla sua struttura unica, la grafite possiede le seguenti proprietà speciali:

1) Resistenza al calore: il punto di fusione della grafite è 3850 ± 50 gradi e il suo punto di ebollizione è 4250 gradi. Anche dopo essere stato bruciato da archi elettrici a temperatura ultra-elevata, la perdita di peso è molto ridotta e anche il coefficiente di dilatazione termica è molto basso. La forza della grafite aumenta con l'aumento della temperatura. A 2000 gradi, la forza della grafite raddoppia.

2) Conducibilità elettrica e termica: la conduttività elettrica della grafite è oltre 100 volte superiore a quella dei comuni minerali non metallici. La sua conduttività termica supera quella di metalli come acciaio, ferro e piombo. La conduttività termica diminuisce all'aumentare della temperatura e, anche a temperature estremamente elevate, la grafite diventa un isolante. La grafite può condurre elettricità perché ciascun atomo di carbonio nella grafite forma solo 3 legami covalenti con altri atomi di carbonio e ciascun atomo di carbonio conserva ancora un elettrone libero per trasferire la carica elettrica.

3) Capacità lubrificante: la proprietà lubrificante della grafite dipende dalla dimensione delle scaglie di grafite. Più grandi sono le scaglie, minore è il coefficiente di attrito e migliore è la prestazione di lubrificazione.

4) Stabilità chimica: la grafite presenta un'eccellente stabilità chimica a temperatura ambiente e può resistere alla corrosione di acidi, alcali e solventi organici.

5) Plasticità: la grafite ha una buona tenacità e può essere macinata in fogli molto sottili.
6) Resistenza agli shock termici: se utilizzata a temperatura ambiente, la grafite può resistere a drastici sbalzi di temperatura senza essere danneggiata. Durante le fluttuazioni di temperatura, la variazione di volume della grafite è minima e non si formano crepe.

Punto di fusione della grafite
Il punto di fusione del diamante è 3823K, mentre quello della grafite è 3925K. Il punto di fusione della grafite è superiore a quello del diamante.
Il confronto tra i punti di fusione della grafite e del diamante non può essere considerato semplicemente dal punto di vista dell'energia di legame. Se si ignora il numero di legami rotti durante la fusione, i dati ottenuti non saranno affidabili.

Forme allotropiche
Grafite, diamante, carbonio 60, nanotubi di carbonio, grafene, ecc. sono tutte forme elementari dell'elemento carbonio. Sono tutti isomeri dello stesso elemento.

Origine e distribuzione
Formazione e occorrenza: la grafite si forma ad alte temperature. Il tipo più diffuso è il deposito metamorfico di grafite, formato dal metamorfismo regionale di rocce sedimentarie ricche di materia organica o materiali carboniosi.
Zone di produzione famose: Ticonderoga, New York, Madagascar e Ceylon.

Le proprietà tecnologiche della grafite dipendono principalmente dalla sua forma cristallina. I minerali di grafite con diverse forme cristalline hanno diversi valori industriali e applicazioni. Nell'industria, in base alle diverse forme cristalline, la grafite viene classificata in tre categorie.

Grafite delanio

In generale, tutti i materiali di grafite ottenuti attraverso la carbonizzazione organica seguita da un trattamento ad alta-temperatura per la grafitizzazione possono essere definiti grafite artificiale, come fibre di carbonio, carbonio pirolitico e grafite espansa, ecc. Mentre in un senso più stretto, la grafite artificiale di solito si riferisce a un materiale solido a blocchi prodotto utilizzando materie prime carboniose a bassa-impurità come materiale di base, asfalto di carbone come legante e attraverso processi quali dosaggio, miscelazione, stampaggio, carbonizzazione e grafitizzazione. Gli esempi includono elettrodi di grafite e grafite pressata isostatica.

La grafite artificiale può generalmente essere classificata in quattro tipi di metodi di stampaggio: stampaggio a vibrazione, stampaggio per estrusione, stampaggio a compressione e stampaggio a pressatura isostatica.

Grafite cristallina in scaglie

I cristalli di grafite si presentano sotto forma di scaglie; si formano attraverso il metamorfismo ad alta pressione e ci sono scaglie grandi e piccole. Le caratteristiche di questo tipo di minerale di grafite sono che il suo grado non è elevato, generalmente compreso tra il 2% e il 3%, o tra il 10% e il 25%. È uno dei migliori minerali galleggianti in natura e, attraverso molteplici operazioni di macinazione e selezione, è possibile ottenere un concentrato di grafite di alta-gradazione. La galleggiabilità, la lubrificazione e la plasticità di questo tipo di grafite sono superiori a quelle di altri tipi di grafite; pertanto, il suo valore industriale è il massimo.
Grafite Gfanitica

La grafite criptocristallina è anche conosciuta come grafite microcristallina o grafite terrosa. I diametri dei cristalli di questo tipo di grafite sono generalmente inferiori a 1 micrometro e l'area superficiale specifica varia da 1 a 5 m2/g. È una raccolta di grafite microcristallina e può essere vista solo sotto forma di cristalli al microscopio elettronico. Le caratteristiche di questo tipo di grafite sono che la sua superficie è terrosa, priva di lucentezza e ha un potere lubrificante leggermente inferiore rispetto alla grafite a scaglie. Il voto è relativamente alto. Generalmente è del 60-85%. Alcuni possono raggiungere oltre il 90%. Viene utilizzato principalmente nell'industria della fonderia.

La grafite è ampiamente utilizzata nell'industria ed è impiegata in quasi tutti i settori. Il tipo più comunemente utilizzato nell'industria è la grafite artificiale, nota anche come grafite speciale. A seconda del modo in cui è formato, può essere classificato nei seguenti tipi.

1. Grafite a pressione isostatica. Questo è ciò che molti chiamano "grafite alta tre-", ma non si tratta necessariamente di pressione isostatica solo perché è "alta tre-".
2. Grafite stampata
3. Grafite estrusa, utilizzata principalmente come materiale per elettrodi.
Tra questi, in base alla dimensione delle particelle di grafite, può anche essere suddiviso in: grafite a struttura dettagliata, grafite medio-grossolana (con una dimensione generale delle particelle di circa 0,8 mm) e grafite per elettrodi (2-4 mm).

Nei cristalli di grafite, gli atomi di carbonio nello stesso strato formano legami covalenti attraverso l'ibridazione sp2. Ogni atomo di carbonio è collegato ad altri tre atomi attraverso tre legami covalenti. I sei atomi di carbonio formano un anello esagonale regolare sullo stesso piano, estendendosi in una struttura a strati. Le lunghezze di legame dei legami C-C sono tutte 142 µm, che rientrano esattamente nell'intervallo di lunghezze di legame dei cristalli atomici. Pertanto, a parità di strato, è un cristallo atomico. Sullo stesso piano, ogni atomo di carbonio ha ancora un orbitale p rimasto e si sovrappongono l'uno all'altro. Gli elettroni sono relativamente liberi, equivalenti agli elettroni liberi nei metalli, quindi la grafite può condurre calore ed elettricità, che è una caratteristica dei cristalli metallici. Appartiene quindi anche alla categoria dei cristalli metallici.

Gli strati in un cristallo di grafite sono separati da 340 µm, che è una distanza relativamente grande. Sono tenuti insieme dalle forze di van der Waals, il che significa che appartengono a un cristallo molecolare. Tuttavia, a causa del forte legame tra gli atomi di carbonio sullo stesso strato piano, è estremamente difficile romperli, quindi anche il punto di fusione della grafite è molto elevato e le sue proprietà chimiche sono stabili.
Data la sua modalità di legame unica, non può essere semplicemente classificato come un cristallo atomico o un cristallo molecolare. In termini moderni, è considerato un cristallo misto.

Caratteristiche del cristallo

Sistema cristallino e gruppo spaziale: Sistema cristallino esagonale, P63/mc
Parametri della cella: a0=0.246 nm, c0=0.670 nm
Tipica struttura a strati, gli atomi di carbonio sono disposti in strati, ogni carbonio è collegato al carbonio adiacente a distanze uguali, i carboni in ogni strato sono disposti in uno schema ad anello esagonale, gli anelli esagonali dei carboni negli strati adiacenti sono spostati nella direzione del piano parallelo prima di essere sovrapposti per formare la struttura a strati. Diversi tipi di polimorfi sono causati da diversi orientamenti e distanze degli spostamenti. La distanza tra gli atomi di carbonio negli strati superiore e inferiore è molto maggiore di quella tra gli atomi di carbonio all'interno dello stesso strato (la distanza C-C all'interno dello strato=0.142 nm, la distanza C-C tra gli strati=0.340 nm)
Forma: i cristalli singoli hanno solitamente la forma di un foglio-o di una piastra-, ma quelli completi raramente si vedono. Gli aggregati sono generalmente in forma-simile a una scala, a un blocco-e a un suolo-.
Colore: ferro nero

Striscia: nera brillante
Trasparenza: non-trasparente
Lucentezza: lucentezza semi-metallica
Durezza: 1-2
Diafanità e frattura: la scollatura parallela è estremamente completa
Peso specifico: 2.21 - 2.26 g/cm³
Superficie specifica: 5 - 10 m²/g
Altre proprietà: il foglio sottile è flessibile, ha una sensazione scivolosa, tende a macchiarsi le mani e ha una buona conduttività elettrica
Caratteristiche identificative: Colore nero del ferro, durezza bassa, gruppo di scollature estremamente completo, mano scivolosa e macchiata; se le particelle di zinco inumidite con una soluzione di solfato di rame vengono poste sulla grafite, possono precipitare macchie di rame, ma su grafite-come la molibdenite non avviene alcuna reazione del genere.

Quando le persone pensano ai diamanti, li associano immediatamente alle scene abbaglianti e brillanti, che brillano intensamente mentre si muovono. Tuttavia, a causa del loro prezzo elevato, la maggior parte delle persone è dissuasa dal procurarseli. I diamanti naturali sono chiamati "diamanti" solo dopo essere stati lucidati dai diamanti. I diamanti naturali sono estremamente rari. Nel mondo, ci sono solo due diamanti che pesano più di 1000 carati (1 grammo=5 carati) e ci sono solo pochi diamanti che pesano più di 400 carati. Il diamante più grande scoperto finora in Cina pesa 158.786 carati e si chiama “Diamante Changlin”. Come dice il proverbio, "la rarità rende qualcosa di prezioso". Poiché i diamanti naturali che possono essere utilizzati come "diamanti" sono molto rari, le persone vogliono sostituirli con diamanti "artificiali". Ciò porta naturalmente all'idea del "gemello" della grafite diamante -.

La composizione chimica sia del diamante che della grafite è carbonio (C) e vengono chiamate "forme allotropiche" dello stesso elemento. Da questo termine si capisce che hanno la stessa "natura", ma la loro "forma" o "proprietà" sono diverse e ben distinte. Il diamante è attualmente la sostanza più dura, mentre la grafite è una delle sostanze più morbide.

La differenza di durezza tra la grafite e il diamante è così significativa, eppure le persone sperano ancora di ottenere il diamante attraverso metodi di sintesi artificiale perché la grafite (carbonio) è abbondantemente disponibile in natura. Tuttavia, trasformare il carbonio della grafite nello schema di disposizione del carbonio del diamante non è un compito facile. Sotto 5-60.000 atmosfere di pressione ((5-6) × 10³ MPa) e temperature comprese tra 1.000 e 2.000 gradi Celsius, con l'uso di catalizzatori metallici come ferro, cobalto e nichel, la grafite può essere trasformata in polvere di diamante.

Più di una dozzina di paesi in tutto il mondo hanno sintetizzato con successo il diamante. Tuttavia, questo tipo di diamante ha particelle molto fini e la sua applicazione principale è come materiale da macinazione, utilizzato per il taglio e nella perforazione di pozzi geologici e petroliferi. Attualmente, nel consumo mondiale di diamanti, l'80% dei diamanti artificiali viene utilizzato principalmente nell'industria e la sua produzione supera di gran lunga la produzione di diamanti naturali.

Le particelle di diamante inizialmente sintetizzate erano nere, misuravano 0,5 mm e pesavano circa 0,1 carati (la dimensione minima per i diamanti di qualità gemma- generalmente non è inferiore a 0,1 carati). Paesi come gli Stati Uniti e il Giappone hanno già prodotto particelle di diamante del peso fino a 6,1 carati. Possiamo dire che i diamanti sono "volati" fuori dalla grafite. Nel prossimo futuro saranno disponibili sul mercato anche diamanti sintetici di qualità gemma-.

Purificazione della grafite: esistono due metodi: purificazione chimica e purificazione fisica.

1.La purificazione chimica sfrutta le proprietà della grafite di resistenza agli acidi, agli alcali e alla corrosione. Implica il trattamento del concentrato di grafite con acidi e alcali per dissolvere le impurità, che vengono poi lavate via per aumentare la qualità del concentrato. La purificazione chimica può produrre grafite ad alto-carbonio con un grado del 99%. Esistono vari metodi di purificazione chimica, tra i quali il più utilizzato è il metodo di fusione ad alta-temperatura con idrossido di sodio.

Il principio di base è che in condizioni di temperatura elevata- superiore a 500 gradi, le impurità nella grafite (principalmente minerali silicati) reagiscono con la soda caustica, ovvero NaOH, per formare prodotti di reazione solubili in acqua. Mediante lisciviazione dei prodotti di reazione con acqua è possibile eliminare alcune impurità. Altre impurità, come gli ossidi di ferro, dopo la fusione degli alcali vengono neutralizzate con HCl per formare cloruro ferrico solubile in acqua-, che può essere rimosso mediante lavaggio con acqua.

Nel flusso del processo di cui sopra, la concentrazione di NaOH è pari a circa il 50% ed è miscelato con grafite in un rapporto di 1:0,8. Cioè, per ogni tonnellata di grafite ad alto-carbonio prodotta, vengono consumate circa 0,4 tonnellate di NaOH. La quantità aggiunta di HCl è pari a circa il 30% della grafite. Il combustibile utilizzato è il carbone, circa 0,6-0,7 tonnellate. L'attrezzatura utilizzata nel metodo di fusione alcalina comprende principalmente agitatori ad ancora-, forni fusori, agitatori a pale a spirale, vasche di lavaggio a V-, ecc. Il tasso di recupero è dell'85-90% e l'investimento è di 15-200.000 yuan. Sebbene questo processo sia relativamente avanzato, presenta anche alcune carenze come un elevato consumo di acqua, un'eccessiva perdita di grafite, un basso tasso di produzione, un elevato consumo di alcali e il liquido di scarto scaricato che inquina l'ambiente.

2.La purificazione fisica, nota anche come purificazione ad alta-temperatura, utilizza la resistenza alle alte-temperatura della grafite. Mette la grafite in un forno elettrico, la isola dall'aria e la riscalda a 2500 gradi per consentire alle impurità (cioè i residui) di evaporare, aumentando così la qualità del minerale raffinato. Attraverso la purificazione ad alta-temperatura, è possibile ottenere grafite ad alta-purezza con un grado del 99,9%. 6
Utilizzo Utilizzo tradizionale

1). Come materiali refrattari: la grafite e i suoi prodotti possiedono le proprietà di resistenza alle alte temperature e elevata resistenza. Nell'industria metallurgica vengono utilizzati principalmente per produrre crogioli in grafite. Nella produzione dell'acciaio, la grafite è comunemente utilizzata come agente protettivo per i lingotti di acciaio e come rivestimento interno dei forni metallurgici.

2). Come materiale conduttivo: viene utilizzato nell'industria elettrica per la produzione di elettrodi, spazzole, barre di carbonio, tubi di carbonio, poli positivi di raddrizzatori al mercurio, guarnizioni di grafite, parti di telefoni e rivestimenti per tubi catodici televisivi, ecc.

3) Come materiale lubrificante resistente all'usura-: la grafite è comunemente utilizzata come lubrificante nell'industria meccanica. L'olio lubrificante spesso non è adatto all'uso in condizioni di alta-velocità, alta-temperatura e alta-pressione, mentre i materiali resistenti all'usura-in grafite possono funzionare senza olio lubrificante a temperature comprese tra 200 e 2000 gradi e a velocità di scorrimento molto elevate. Molte attrezzature per il trasporto di sostanze corrosive utilizzano ampiamente materiali di grafite per realizzare coppe dei pistoni, anelli di tenuta e cuscinetti. Quando funzionano non è necessario aggiungere olio lubrificante. L'emulsione di grafite è anche un buon lubrificante per molti processi di lavorazione dei metalli (trafilatura, estrazione di tubi).

4) La grafite presenta un'eccellente stabilità chimica. La grafite che ha subito una lavorazione speciale possiede caratteristiche come resistenza alla corrosione, buona conduttività termica e bassa permeabilità. È ampiamente utilizzato nella produzione di scambiatori di calore, serbatoi di reazione, condensatori, torri di combustione, torri di assorbimento, raffreddatori, riscaldatori, filtri e apparecchiature per pompe. Viene ampiamente applicato in vari settori industriali tra cui petrolchimico, idrometallurgico, produzione di acidi e alcali, fibre sintetiche, fabbricazione della carta, ecc., consentendo così di risparmiare una quantità significativa di materiali metallici. Le varietà di grafite non-porosa differiscono per la resistenza alla corrosione a causa delle diverse resine che contengono. Ad esempio quelli impregnati con resina fenolica sono resistenti agli acidi ma non agli alcali; quelli impregnati con resina di alcol furfurilico sono resistenti sia agli acidi che agli alcali. Anche la resistenza al calore delle diverse varietà varia: il carbonio e la grafite possono resistere a temperature comprese tra 2000 e 3000 gradi Celsius in atmosfera riducente e iniziano a ossidarsi rispettivamente a 350 gradi Celsius e 400 gradi Celsius in atmosfera ossidante; la resistenza al calore delle varietà di grafite non-porosa dipende anche dall'agente impregnante e, generalmente, quelle impregnate con alcol fenolico o furfurilico hanno una resistenza al calore inferiore a 180 gradi Celsius.

5). Come fusione, fusione in sabbia, pressatura in stampi e materiali metallurgici ad alta-temperatura: grazie al basso coefficiente di dilatazione termica della grafite e alla sua capacità di resistere a rapidi cambiamenti di raffreddamento e riscaldamento, può essere utilizzata come stampo per vetreria. Dopo aver utilizzato la grafite, i metalli neri possono produrre componenti con dimensioni precise, superfici lisce, alta resa e possono essere utilizzati direttamente o con leggere lavorazioni, risparmiando così una grande quantità di metallo. Nella produzione di processi di metallurgia delle polveri come le leghe dure, i materiali di grafite vengono solitamente utilizzati per realizzare stampi e barchette in porcellana per la sinterizzazione. I crogioli di crescita dei cristalli di silicio monocristallino, i contenitori di raffinazione a zone, i dispositivi di supporto, i riscaldatori a induzione, ecc. sono tutti realizzati in grafite di elevata purezza. Inoltre, la grafite può essere utilizzata anche come piastre isolanti e basi di grafite per la fusione sotto vuoto, tubi di forni resistenti alle alte-temperature, aste, piastre, griglie e altri componenti ad alte temperature.

6) Per l'industria dell'energia atomica e l'industria della difesa: la grafite ha eccellenti proprietà di moderatore dei neutroni e viene utilizzata come moderatore di neutroni nei reattori atomici. Il reattore all'uranio-grafite è uno dei tipi di reattori atomici più comunemente usati. Il materiale moderatore per i reattori atomici di potenza dovrebbe avere un punto di fusione elevato, stabilità e resistenza alla corrosione. La grafite può soddisfare pienamente questi requisiti. La purezza della grafite utilizzata nei reattori atomici è molto elevata, con un contenuto di impurità che non supera diverse decine di PPM. In particolare, il contenuto di boro dovrebbe essere inferiore a 0,5 PPM. Nell'industria della difesa, la grafite viene utilizzata anche per produrre ugelli di razzi a combustibile solido-, nasi di missili, parti di apparecchiature di navigazione spaziale, materiali di isolamento termico e materiali di protezione dalle radiazioni.

7) La grafite può anche prevenire le incrostazioni della caldaia. Test condotti dalle strutture competenti hanno dimostrato che l'aggiunta di una certa quantità di polvere di grafite (circa 4-5 grammi per tonnellata d'acqua) all'acqua può prevenire la formazione di incrostazioni sulla superficie della caldaia. Inoltre, la grafite può essere applicata a camini, tetti, ponti e condutture metalliche per prevenire corrosione e ruggine.
8) La grafite può essere utilizzata come mina per matite, pigmento e agente lucidante. La grafite, dopo aver subito particolari lavorazioni, può essere utilizzata per realizzare diversi materiali speciali per diversi settori industriali.

Negli anni '60, il rame era ampiamente utilizzato come materiale per elettrodi, con un tasso di applicazione di circa il 90%, mentre la grafite rappresentava solo il 10% circa. Nel 21° secolo, sempre più utenti hanno iniziato a scegliere la grafite come materiale per gli elettrodi. In Europa, oltre il 90% dei materiali degli elettrodi è grafite. Questo materiale per elettrodi, un tempo dominante, il rame, ha quasi perso tutti i suoi vantaggi rispetto agli elettrodi di grafite. Cosa ha causato questo drammatico cambiamento? Naturalmente, sono stati i numerosi vantaggi degli elettrodi di grafite.

1. Velocità di lavorazione più elevata: in generale, la velocità di lavorazione meccanica della grafite è da 2 a 5 volte più veloce di quella del rame; mentre la velocità di lavorazione della lavorazione con elettroerosione è da 2 a 3 volte più veloce di quella del rame. Il materiale ha meno probabilità di deformarsi: il vantaggio è particolarmente evidente nella lavorazione di elettrodi sottili; il punto di rammollimento del rame è intorno ai 1000 gradi, ed è soggetto a deformazioni dovute al calore; la temperatura di sublimazione della grafite è di 3650 gradi; e il coefficiente di dilatazione termica è solo 1/30 di quello del rame.

2. Peso più leggero: la densità della grafite è solo 1/5 di quella del rame. Quando gli elettrodi di grandi dimensioni vengono sottoposti al processo di scarica, è possibile ridurre efficacemente il carico sulla macchina utensile (EDM); è più adatto per applicazioni su stampi di grandi dimensioni.

3. Consumo energetico inferiore; Poiché l'olio della scintilla contiene anche atomi di carbonio, durante il processo di lavorazione a scarica, l'alta temperatura provoca la decomposizione degli atomi di carbonio nell'olio della scintilla, che formano quindi una pellicola protettiva sulla superficie dell'elettrodo di grafite, compensando la perdita dell'elettrodo di grafite.

4. Nessuna sbavatura; Dopo che gli elettrodi di rame sono stati lavorati, devono ancora essere tagliati manualmente per rimuovere le bave. Tuttavia, gli elettrodi di grafite non presentano bave, il che consente di risparmiare notevolmente sui costi e di facilitare la produzione automatizzata.

5. La grafite è più facile da macinare e lucidare; poiché la resistenza al taglio della grafite è solo 1/5 di quella del rame, è più adatta alla molatura e lucidatura manuale.

6. Il costo del materiale è inferiore e il prezzo è più stabile. A causa dell’aumento dei prezzi del rame negli ultimi anni, il prezzo della grafite isotropa è ora inferiore a quello del rame. A parità di volume, il prezzo dei prodotti universali in grafite di Dongyang Carbonite è inferiore dal 30% al 60% rispetto a quello del rame e il prezzo è più stabile con fluttuazioni di prezzo a breve-termine minime.

È proprio questo vantaggio senza pari che ha portato la grafite a sostituire gradualmente il rame come materiale preferito per gli elettrodi per elettroerosione.

Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, le persone hanno scoperto molte nuove applicazioni per la grafite.

Prodotti flessibili in grafite.

La grafite flessibile, nota anche come grafite espansa, è un nuovo tipo di prodotto in grafite sviluppato negli ultimi anni. Nel 1971, gli Stati Uniti svilupparono con successo materiali di tenuta flessibili in grafite, che risolsero il problema delle perdite delle valvole per l'energia atomica. Successivamente anche Germania, Giappone e Francia iniziarono a ricercarlo e a produrlo. Questo prodotto non solo possiede le caratteristiche della grafite naturale ma ha anche particolare flessibilità ed elasticità. Pertanto, è un materiale sigillante ideale. È ampiamente utilizzato in settori industriali come quello petrolchimico e dell'energia atomica. La domanda del mercato internazionale per questo è aumentata di anno in anno.

Applicazione nell'industria leggera

Inoltre, la grafite viene utilizzata anche come agente lucidante e antiruggine-nell'industria leggera per la produzione di vetro e carta. È una materia prima indispensabile per la produzione di matite, inchiostro, vernice nera, inchiostro, diamanti e diamanti artificiali. È un ottimo materiale-a risparmio energetico e rispettoso dell'ambiente ed è stato utilizzato come batteria per automobili. Con lo sviluppo della scienza, della tecnologia e dell'industria moderne, i campi di applicazione della grafite sono in costante espansione ed è diventata un'importante materia prima per nuovi materiali compositi nel campo dell'alta tecnologia-, svolgendo un ruolo importante nell'economia nazionale.