天然石墨深加工及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
天然石墨深加工及未來(lái)開(kāi)展趨勢(shì)
天然石墨經(jīng)挖掘及浮選工藝后，就構(gòu)成一些石墨質(zhì)料及初級(jí)加工石墨產(chǎn)品。而天然石墨要想在更寬、更深的范疇開(kāi)展，就需要進(jìn)行深加工處理。
天然石墨深加工的技能方向首要有純度、粒度、形狀、外表、改性幾個(gè)方面。純度，即高純度石墨，如人造金剛石用的質(zhì)料石墨，以及核工業(yè)中用的的石墨，就是高純石墨；粒度方面，往往是要微細(xì)粉，但柔性石墨要大鱗片；形狀方面，要求低比外表積的，如鋰離子電池負(fù)極，石墨形狀近似球狀，要求高比外表積的，如某些添加劑。
天然石墨深加工界說(shuō)
現(xiàn)在天然石墨深加工品體系十分豐富，包括高純石墨、脹大石墨、球形石墨、氟化石墨、石墨乳、膠體石墨等等。在石墨深加工產(chǎn)品中，高純石墨、脹大石墨、球形石墨、氟化石墨是其間運(yùn)用比較多，產(chǎn)線(xiàn)建造較多的幾種，其各自下流運(yùn)用簡(jiǎn)況如下圖。
高純石墨運(yùn)用及趨勢(shì)
天然石墨精細(xì)加工的第一步是處理純凈度，普通的中高碳石墨是不能在高技能工業(yè)中運(yùn)用的，一般要求到達(dá)高純級(jí)。按國(guó)家科技部高技能研討開(kāi)展中心撰寫(xiě)的《我國(guó)新資料產(chǎn)品目錄(2004)》中界定，鱗片石墨碳含量≥99.9%，微晶石墨≥99%為高純石墨。某些特別范疇如用于核能、半導(dǎo)體等高新技能工業(yè)則要求到達(dá) C≥99.99%。
高純石墨運(yùn)用規(guī)模十分廣泛，一起也是其他高附加值深加工產(chǎn)品的根底質(zhì)料。比方用于鋰電池負(fù)極的球形石墨就需要高純石墨。氟化石墨的出產(chǎn)也需要高純石墨作為質(zhì)料。除球形石墨、氟化石墨等以外，高純各向同性石墨是高純石墨運(yùn)用比較重要的兩塊。
各向同性石墨資料產(chǎn)品是指以天然石墨和石油焦為首要質(zhì)料的等靜壓成型的細(xì)結(jié)構(gòu)和超細(xì)結(jié)構(gòu)石墨，產(chǎn)品為塊體狀的人工石墨制品。其產(chǎn)品首要有高溫氣冷堆用石墨反射塊、高溫氣冷堆球狀反響堆用石墨球、核級(jí)石墨墊片、高溫氣冷堆用電極石墨粉、半導(dǎo)體石墨等。
按照我國(guó)石島演示堆的設(shè)計(jì)方案，高溫氣冷堆每萬(wàn)千瓦需就要運(yùn)用60噸核石墨。到2016年1月1日，全球在建核反響堆總裝機(jī)量為67585MW，其間我國(guó)在建核反響堆總裝機(jī)量為26885MW，擬建核反響堆總裝機(jī)量達(dá)46859MW。未來(lái)幾年，我國(guó)僅核石墨一項(xiàng)就需要近30萬(wàn)噸。
球形石墨運(yùn)用及趨勢(shì)
球形石墨是以?xún)?yōu)質(zhì)天然鱗片石墨為質(zhì)料、選用先進(jìn)加工工藝對(duì)石墨外表進(jìn)行改性處理，出產(chǎn)的不同細(xì)度，形似橢圓球形的石墨產(chǎn)品。球形石墨加工機(jī)理：首先把天然鱗片石墨粉粉碎成適宜的粒度，然后再進(jìn)行去棱角化的加工處理，使之最終構(gòu)成橢球形或類(lèi)球形的外形，一起使用分級(jí)設(shè)備將球形顆粒與去棱角化過(guò)程中剝離下來(lái)的細(xì)粉別離開(kāi)來(lái)，便可得到正態(tài)分布的球形石墨。
球形石墨的固定碳含量要到達(dá)99.95%以上，根據(jù)提純工藝所處階段不同有兩種方法。一種是直接以高純石墨為質(zhì)料，進(jìn)行球形化；一種則是以高碳石墨為質(zhì)料，球形化后，由負(fù)極資料廠(chǎng)商再進(jìn)行提純。
天然石墨是一種很好的負(fù)極資料。它的成本低、結(jié)晶程度高，提純、粉碎、分級(jí)技能老練，這些為其在鋰離子電池職業(yè)的運(yùn)用奠定了杰出的根底。現(xiàn)在運(yùn)用的鋰電池負(fù)極資料中天然石墨負(fù)極占比到達(dá)55%。近年來(lái)鋰電池出產(chǎn)及運(yùn)用開(kāi)展迅速，從我國(guó)鋰電負(fù)極產(chǎn)值看，2011年鋰電負(fù)極產(chǎn)值只要2.3萬(wàn)噸，2016年鋰電負(fù)極產(chǎn)值就到達(dá)12.25萬(wàn)噸。能夠預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年鋰電池出貨量會(huì)繼續(xù)高歌猛進(jìn)，負(fù)極需求也會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。
天然石墨深加工界說(shuō)
脹大石墨：又叫作蠕蟲(chóng)石墨，是一種使用物理或化學(xué)的方法使非碳質(zhì)反響物插入天然鱗片石墨層間納米碳資料，與炭素的六角網(wǎng)絡(luò)平面結(jié)合的一起又保持了石墨層狀結(jié)構(gòu)的晶體化合物。
脹大石墨運(yùn)用規(guī)模比較廣泛，脹大石墨經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工，做成密封資料、保溫發(fā)熱劑、隔熱隔音資料、防火安全資料、新式發(fā)熱資料、以及核反響慢化劑資料，最終運(yùn)用于汽車(chē)、機(jī)械、鋼鐵冶煉、消防安全、醫(yī)藥、以及核電等范疇。
在脹大石墨運(yùn)用中，密封資料是運(yùn)用最為老練的方向。根據(jù)學(xué)者高天明的猜測(cè)，到2020年天然石墨密封資料需求將到達(dá)5.4-5.6萬(wàn)噸。
跟著脹大石墨在防火、隔熱、醫(yī)療等范疇運(yùn)用的進(jìn)一步拓展，需求還會(huì)進(jìn)一步提升。
氟化石墨運(yùn)用
氟化石墨是石墨碳與氟直接反響而制得的一類(lèi)層間化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式可用（CFx）n表示，其間F/C比（x）為不定值，變化區(qū)間為0
氟化石墨首要用于固體潤(rùn)滑劑、電池正極或正極添加劑、核反響堆中子減速劑、反射資料、其他等范疇。從全球來(lái)看，氟化石墨在各個(gè)運(yùn)用范疇的需求份額依次為31%、32%、15%、14%和8%。
雖然氟化石墨現(xiàn)在全球產(chǎn)值只要1000多噸，但是單價(jià)卻奇高，氟化石墨國(guó)家價(jià)格在10-30萬(wàn)美元/噸。跟著氟化石墨運(yùn)用的深入，需求還會(huì)進(jìn)一步增加。
總的來(lái)看，跟著新能源、核工業(yè)、電子信息等新興工業(yè)的開(kāi)展，石墨深加工品未來(lái)市場(chǎng)前景寬廣。而我國(guó)現(xiàn)在石墨深加工技能與德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家比較還是有較大距離，因而開(kāi)展我國(guó)石墨深加工工業(yè)具有十分重要及長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。
